制药分离工程思考题和练习题答案

1-2 分别给出生物制药、化学制药以及中药制药的含义。

生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。

广义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。

化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得(称全合成);或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得(称半合成)。

中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主，但自古以来也有一部分中药来自人工合成(如无机合成中药汞、铅、铁，有机合成中药冰片等)和加工制成(如利用生物发酵生产的六神曲、豆豉、醋、酒等，近年来亦采用密环菌固体发酵、冬虫夏草菌丝体培养、灵芝和银耳发酵等)。

1-5 试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。

1-10 试按照过程放大从易到难的顺序，列出常用的8种分离技术。

1-11 结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种？最不容易放大的又是哪一种？1-12 吸附、膜分离和离子交换三种分离技术中，技术成熟度最高的是哪一种？最低的又是哪一种2-1简述植物药材浸取过程的几个阶段。

①浸润、渗透阶段，即溶剂渗透到细胞中②解析、溶解阶段，解析即溶剂克服细胞成分之间的亲和力③扩散、置换阶段，包括分子扩散和对流扩散2-4选择浸取溶剂的基本原则有哪些，对常用的水和乙醇溶剂适用范围进行说明。

①对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量②与溶质之间有足够大的沸点差，以便于溶剂采用蒸馏方式回收利用③溶质在溶剂中扩散系数大和粘度小④价廉易得，无毒，腐蚀性小生物碱盐类、苷、苦味质、有机酸盐、鞣质、蛋白质、唐、树胶、色素、多糖类（果胶、粘液质、菊糖、淀粉），以及酶和少量挥发油都能被水浸出，选择性相对差，容易引起有效成分水解。

乙醇介于极性和非极性之间，乙醇含量90%以上时适合浸取挥发油、有机酸、树脂、叶绿素等；50%~70%时，适合浸取生物碱、苷类；50%以下时，适合浸取苦味质。

蒽醌类化合物。

2-6固液浸取工艺方法都有哪些，各用什么设备。

浸取工艺：单级浸取工艺。

单级浸取工艺比较简单，常用于小批量生产，缺点是浸出时间长，药渣也能吸收一定量的浸出液，可溶性成分的浸出率低，浸出液的浓度也较低，浓缩时消耗热量大。

单级回流浸取工艺。

又称索氏提取，主要用于酒提或有机溶剂（如醋酸乙酯、氯仿、石油醚）浸提药材及一些药材提脂。

提高了提取率，使提取与浓缩紧密结合在一起，缺点提取液受热时间长，对热敏性药材不适宜。

单级循环浸渍浸取工艺。

有点提取液澄明度好，密闭提取温度低，乙醇消耗量比其他工艺低，缺点液固比大。

多级浸取工艺。

半逆流多级浸取工艺。

保持了循环提取法的优点，克服了酒用量大的缺点，从操作上看奇数不急偶数有规律。

连续逆流浸取工艺。

浸出率高，浸出液浓度也高，消耗的热能少，浸出速度快。

2-7影响浸取的主要因素有哪些。

（1）浸取溶剂选择和辅助剂的添加（2）浸取过程的影响因素①药材的粒度。

按理论药材愈细与溶剂接触面积愈大，提取效果愈好，但植物性药材愈细，吸附作用于强，过细大量细胞破裂，不溶性杂质以及较多的树脂，粘液使提取困难。

②浸取的温度。

温度升高使组织软化，促进膨胀，增加可溶性成分的溶解和扩散速率，而且温度升高可使蛋白质凝固，没被破坏，有利于浸出和制剂的稳定。

但温度过高可能是药材中不耐热的成分分解或挥发性成分分解、变质、或挥发散失。

③溶剂用量及提取次数。

由实验确定。

④浸取时间。

一般谁来浸取时间与浸取量成正比，但时间过长往往导致大量杂质溶出，如苷类易被在一起的酶所分解，以水为溶剂容易霉变。

⑤浓度差。

浓度差越大进出速率越快，一般连续逆流浸取的平均浓度差比1次浸取过程的浓度差大一些，搅拌或强制浸出循环液等有助于扩大浓度差⑥溶液的PH值。

如酸性溶液提取生物碱，碱性溶液提取皂苷等。

⑦浸取的压力。

一种是密闭升温加压（慎用），一种是通过气压或液压不升温。

3-2在液液萃取过程选择萃取剂的理论依据和基本原则有哪些？理论依据：根据萃取剂极性指数与被分离体系中各组分极性指数的差异来选择萃取剂,即萃取剂的极性指数与被萃取（略）数差异尽可能小而于其他组分的极性指数差异大3-5比较多级逆流萃取和多级错流萃取，说明两种方法的缺优点多级错流萃取流程特点是萃取的推动力较大，萃取效果好。

但所用萃取剂量较大，回收溶剂时能量消耗也较大，工业上也较少采用这种流程。

多级逆流萃取流程中，萃取相的溶质浓度逐渐升高，但因在各级中其分别与平衡浓度更高的物料进行解触，所以仍能发生传质过程。

萃余相在最末级与纯的萃取剂接触，能使溶质浓度继续减少到最低程度。

此流程萃取效果好且萃取剂消耗小，在生产中广泛应用。

3-6如何判断采用某种溶剂进行分离的可能性与难易。

3-7给出分配系数与选择性系数的定义。

分配系数K：是指溶质在互成平衡的萃取相和萃余相中的质量分率之比。

选择性系数β：是指萃取相中溶质与稀释剂的组成之比和萃余相中溶质与稀释剂的组成之比的比值。

K=1时，萃取操作可以进行，β=1时萃取操作不能进行3-9液液萃取的影响因素有哪些？萃取剂的影响，操作温度的影响，原溶剂条件的影响（pH值、盐析、带溶剂），乳化和破乳超临界流体萃取4-5 结合超临界二氧化碳的特性说明超临界二氧化碳萃取技术的优势与局限性。

4-12 试对超临界萃取应用于天然产物和中草药有效成分的提取的优势与局限性进行评价。

反胶团萃取与双水相萃取5-1 简述反胶团与胶团的定义胶团：将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶团浓度时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚集集体，称为胶团反胶团：若向有机溶剂中加入表面活性剂，当其浓度超过临界胶团浓度时，便会在有机溶剂中也形成聚集体。

5-2 试说明反胶团萃取的原理及特点反胶团萃取的萃取原理：反胶团萃取的本质仍然是液-液有机溶剂萃取。

反胶团萃取利用表面活性剂在有机溶剂中形成反胶团，从而在有机相中形成分散的亲水微环境，使生物分子在有机相（萃取相）内存在于反胶团的亲水微环境中。

5-4 试说明双水相的基本原理和特点？基本原理：依据物质在两相间的选择性分配，但萃取体系的性质不同。

当物质进入双水相体系后，由于表面性质电荷作用和各种力（如憎水键氢键和离子键等）的存在和环境因素的影响，在上相和下相间进行选择性分配，这种分配关系与常规的萃取分配关系相比，表现出更大或更小的分配系数。

特点：1.易于放大 2.双水相系统之间的传质和平衡过程速度快，回收效率高 3.易于进行连续化操作，设备简单，且可直接与后续提纯工序相连接，无需进行特殊处理 4.相分离条件温和，因而会保持绝大部分生物分子活性，而且可直接用在发酵中 5.可以采用多种手段来提高选择性或提高收率6.操作条件温和，整个操作过程在常温下进行。

第六章非均相分离6-2过滤操作的操作原理是什么，影响过滤操作的因素有哪些？过滤是使悬浮液通过能截留固体的并具有渗透性质的介质来完成固液分离的过程。

因素：悬浮液的性质，减小悬浮液黏度有利于提高过滤，一般采用提高温度或者抽真空过滤推动力，重力设备简单但速度慢，真空速度快但受溶液沸点和大气压力的影响，加压对设备的强度、紧密性要求较高。

过滤介质与滤饼的性质，对不可压缩的滤饼提高推动力提高速率，对可压缩性介质提高压差反而不利6-3主要与过滤分离性能相关的物料性质有哪些？固体颗粒的形状、尺寸，悬浮液的密度、黏度、固含量、电动现象等6-4简述表面过滤与深层过滤的机理与应用范围。

筛网材料（尼龙单丝、金属单丝）将过滤中杂质直接截留在材料表面。

优点是单丝结构可反复清洗，消耗成本较低；而缺点是表面过滤模式，易造成滤袋表面堵塞，该类型产品最适用于精度较低的粗滤场合.颗粒尺寸比介质的孔道直径小得多，但孔道弯曲细长，颗粒进入之后很容易被截住，更由于流体流过时所引起的挤压和冲撞作用，颗粒紧附在孔道的壁面上，这种过滤是在介质内部进行的，介质表面无滤饼形成。

过滤具有较高过滤效率，此外高温表面热处理，即应用瞬间烧结技术，能有效地防止过滤时纤维受流体高速冲带而散失；毛毡材料是属于丢弃型的（一次性使用）6-5简述过滤介质的分类。

a,织物介质，工业上使用最广泛的一种过滤介质，又称为滤布。

由棉、毛、丝、麻等天然纤维和各种合成纤维制成的织物，以及玻璃丝和金属丝织成的网。

b，粒状介质，由细砂、石砾、玻璃渣、木炭屑、骨炭以及酸性白土等细小坚硬的颗粒状物料作堆积层，多用于城市和工厂给水设备中的滤池以及含滤渣较少的悬浮液的场合。

多用于深层过滤。

c，多孔固体介质，有具有很多微细孔道的固体材料，如多空陶瓷、多空塑料或多空金属制成的板状或管状介质。

适用于处理只含少量细颗粒的腐蚀性悬浮液及其他特殊场合。

6-10制药工业中常用的液固非均相过滤设备为哪几种？简述他们的结构、特点及操作过程。

真空吸滤器，优点是结构简单、使用可靠、价格低廉、耐腐蚀，其滤渣可以洗涤。

缺点是过滤面积小、速度慢、人工间歇操作、滤渣中含液量较多。

适用于悬浮液中含固相量较少的场合。

转筒真空过滤机，将过滤、洗涤、吹干、卸渣、清洗滤布等操作在转筒的旋转过程中完成。

优点是操作自动化，单位过滤面积的生产能力大，改变转速即可调节滤饼厚度。

缺点是过滤面积远小于板框压滤机，设备结构比较复杂，滤渣含湿量比较高，洗涤也不够彻底等。

适用于颗粒不太细、黏性不太大的悬浮液。

不宜用于温度太高的悬浮液，以免滤液的蒸汽压过大而使真空失效。

板框压滤机，属加压过滤机，主要由固定板、滤框、滤板、压紧板和压紧装置组成。

优点是结构简单、价格便宜、生产能力弹性大，能够在压力下操作，滤饼含液量较一般过滤机低，单位产量所占地面和空间小。

确定是由于滤饼的密实性和变形，洗涤不完全；由于排渣和洗滤布易发生对过滤介质的磨损，过滤介质的寿命短，手动拆框劳动强度大，工作条件不好，保压性能差，增加了善后处理工作量。

适用于过滤黏度较大的悬浮液、腐蚀性物料和可压缩性物料。

叶片压滤机，洗涤与卸装均较方便，占地面积小，过滤速度大，但滤饼厚度不易均匀。

管式过滤器，袋式过滤器，现在几乎被其他过滤器所取代，主要用于除去气体中的尘粒。

空气过滤器单元式空气空气过滤器。

微孔滤膜过滤器，多用于精馏，也可用于无菌空气的净化等。

6-13离心机有哪些类型？三足式离心机，结构简单，运行平稳，适用于过滤周期较长、处理量不大的物料，分离因子为500——1000卧式刮刀卸料离心机，不需要过滤介质，分离因子最大可到达1800，一般用于处理固体颗粒尺寸5到40μm，固液相密度差大于0.05g/㎝和固相浓度小于10%的悬浮液。

螺旋沉降离心机，有立式和卧式两种结构。