《制藥分離工程》課程實(shí)施大綱

1、制藥分離工程課程實(shí)施大綱1教學(xué)理念1.1關(guān)注學(xué)生的發(fā)展學(xué)生是教學(xué)過程中的主體，是我們教師直接面對的對象。在課堂的教學(xué)過程中，要始終關(guān)注學(xué)生的個人發(fā)展問題，把學(xué)生的個人職業(yè)發(fā)展作為教學(xué)中重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。制藥工程專業(yè)的本科畢業(yè)學(xué)生在四年的本科學(xué)習(xí)（或進(jìn)一步研究生學(xué)習(xí)）之后，大部分將進(jìn)入制藥行業(yè)，成為我國醫(yī)藥事業(yè)建設(shè)者中的一員。學(xué)生的個人職業(yè)發(fā)展和整個醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展是密不可分的，是相輔相成的。作為大學(xué)教師，給予學(xué)生的，不僅僅是傳承專業(yè)知識和文化，更重要的是讓他們有能力在社會上“體面的生存”。沒有個人的生存和發(fā)展，高談對于國家社會的貢獻(xiàn)只不過是一句空話。通過大學(xué)的制藥專業(yè)教育，讓同學(xué)們具有制藥的專業(yè)知

2、識，為未來專業(yè)道路的發(fā)展打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。四川輕化工大學(xué)是一所二本院校，不可否認(rèn)，我們學(xué)校畢業(yè)的應(yīng)屆本科畢業(yè)生不能像國內(nèi)的名校如北大和清華的畢業(yè)生一樣，在剛大學(xué)畢業(yè)就獲得進(jìn)入條件很好、待遇豐厚的大型制藥企業(yè)（如GSK, pfizer等）的機(jī)會，但經(jīng)過大學(xué)教育打下的基礎(chǔ)和他們在專業(yè)道路上的努力，在經(jīng)過幾年的工作和深入學(xué)習(xí)后，他們同樣可以進(jìn)入到一流的制藥企業(yè)，成為技術(shù)上的骨干或中層管理者。“窮則獨(dú)善其身，達(dá)則兼善天下”，當(dāng)我們培養(yǎng)的學(xué)生能在這樣一個物欲橫流的社會體面生活的時候，他們實(shí)際上已經(jīng)成為了我們國家醫(yī)藥行業(yè)中的中流砥柱，他們的個人發(fā)展實(shí)際上也在推動著整個社會醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展，而他們對于醫(yī)藥事業(yè)和

3、全人類健康的貢獻(xiàn)，也就是他們對于整個社會的回報。1.2關(guān)注教學(xué)的有效性“既要仰望星空，又要腳踏實(shí)地”。學(xué)生要有好的發(fā)展，必須在學(xué)生階段打好專業(yè)基礎(chǔ)知識。制藥工程學(xué)科是一門應(yīng)用性的學(xué)科，它是將多種現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)綜合應(yīng)用到制藥行業(yè)，做出療效好、安全放心的藥物。因此，在課堂的教學(xué)過程中，要讓學(xué)生掌握制藥專業(yè)技術(shù)的基本原理，在掌握原理的基礎(chǔ)上，能將各種現(xiàn)代的技術(shù)靈活應(yīng)用到藥物的研發(fā)、生產(chǎn)的方方面面。在課堂上，教師除了傳授專業(yè)知識外，還有更重要的一環(huán)，那就是要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。四川輕化工大學(xué)的學(xué)生資源是二本學(xué)生（高考后被名?；蛑攸c(diǎn)大學(xué)挑選剩下的），作為他們的老師，我從來不認(rèn)為他們在智商或情商方面比名校

4、的學(xué)生差，但他們在自律、學(xué)習(xí)方法方面和名校的學(xué)生卻一定有差距。因此，對于學(xué)生學(xué)習(xí)方法的教導(dǎo)，對于二本院校的學(xué)生來說，猶為重要。現(xiàn)代制藥技術(shù)日新月異，更新速度非?？?，這就要求學(xué)生在畢業(yè)后進(jìn)入工作崗位，還要不斷學(xué)習(xí)新的科技知識，因此，從專業(yè)的角度來講，學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)也非常重要。大學(xué)教育與中等教育最本質(zhì)的不同在于：大學(xué)教育要給予學(xué)生一種能力，這種能力讓他們在畢業(yè)后的職業(yè)生涯中有更深層次的發(fā)展?jié)摿?。如果把大學(xué)教育比作拜師練武學(xué)藝的話，大學(xué)教育講求的是“先練內(nèi)功，后練外功”，而中等教育往往重在“練外功”。在這兩種教育體系下培養(yǎng)出來的學(xué)生很明顯是有差別的：大學(xué)教育培養(yǎng)出來的學(xué)生在剛畢業(yè)時在制藥技術(shù)（如反應(yīng)

5、釜的操作、車間生產(chǎn)設(shè)備的使用）的操作熟練程度上也許比不過中等技校畢業(yè)的學(xué)生，甚至有的用人單位在抱怨大學(xué)生不如中專生好用，但隨著時間的增加，經(jīng)過5年或10年之后，大學(xué)畢業(yè)的學(xué)生在專業(yè)道路上明顯要比中等學(xué)校的學(xué)生走得更遠(yuǎn)。然而，現(xiàn)今的大學(xué)制藥工程專業(yè)教育在一定程度上確實(shí)存在與社會脫節(jié)的現(xiàn)象。大學(xué)教學(xué)過程中往往過多的糾結(jié)于紛繁復(fù)雜的公式推導(dǎo)和原理推算，而忽視了基本原理的靈活實(shí)際應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)入工作崗位后，發(fā)現(xiàn)學(xué)到的許多知識似乎是“屠龍術(shù)”，實(shí)際上沒有用武之地，而一些需要學(xué)習(xí)的知識卻沒有學(xué)到。因此，在制藥工程專業(yè)學(xué)生的教學(xué)過程中，特別是高年級學(xué)生的教學(xué)過程中，在強(qiáng)調(diào)基本原理的同時，也要重視知識的靈

6、活應(yīng)用，啟發(fā)學(xué)生的思維，把原理和實(shí)踐（安排實(shí)驗(yàn)）結(jié)合起來，提高學(xué)生的實(shí)際動手能力和思考能力。1.3關(guān)注教學(xué)的策略采用合理的教學(xué)策略對于教學(xué)的有效性起著至關(guān)重要的作用。在制藥分離工程這門課程的講授中，課堂教學(xué)以教師的講授為主，在課堂上講課不求貪多，而是把一些重點(diǎn)知識講透，講懂。對于這門課程中涉及現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用講解過程中，要多列舉一些制藥研發(fā)和生產(chǎn)中的實(shí)際案例，采用啟發(fā)式的教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的思維和興趣。1.4關(guān)注教學(xué)價值觀通過大學(xué)教育，使我們培養(yǎng)畢業(yè)的學(xué)生掌握制藥工程的專業(yè)知識，當(dāng)然更重要的是學(xué)習(xí)知識的能力（也包括做人、做事的態(tài)度等其它方面），讓他們有能力勝任將來的工作崗位，學(xué)能致用；讓他們具有這樣

7、一種潛質(zhì)，能在制藥行業(yè)的舞臺上找到屬于自己的位置，能在激烈的競爭中脫穎而出。如果有一天，我們的學(xué)生告訴我，他沒有后悔來理工學(xué)院，沒有后悔他在大學(xué)渡過的四年青春，我想作為他們的教師，我就找到了我的價值所在；如果有一天，我看到我的學(xué)生通過他們的專業(yè)努力，能在社會上體面的生活，如果更好一點(diǎn)，能夠在醫(yī)藥領(lǐng)域做出大的貢獻(xiàn)，回報社會，我想我就找到了我教學(xué)的價值。當(dāng)然，每位教師對于教育的價值由于年齡、專業(yè)等因素的不同，而有著不同的看法，無論如何，在教學(xué)的過程中，但求自己問心無愧。2課程描述2.1課程的性質(zhì)制藥分離工程是化學(xué)制藥和生物制藥專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。是一門運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究藥物成分分離的一門學(xué)科

8、。制藥生產(chǎn)屬于廣義的過程工程，既具有大化工過程工程的共性，又具有高新技術(shù)的個性特征，這不僅因?yàn)樗幬锲贩N的多樣性和復(fù)雜性，而且因?yàn)槿祟悓λ幤焚|(zhì)量的要求愈來愈嚴(yán)格。本門課程內(nèi)容包括常用分離技術(shù)及近年發(fā)展的新型分離技術(shù)的原理、理論、方法、工藝及其應(yīng)用，重點(diǎn)系統(tǒng)地講解了原料的預(yù)處理、過濾、沉降及離心分離、萃取、水蒸汽蒸餾、超臨界流體萃取、液相非均相物系的分離、膜分離、吸附與離子交換、色譜分離過程、電泳分離技術(shù)、干燥和造粒、工業(yè)結(jié)晶過程與設(shè)備和蒸餾技術(shù)等內(nèi)容。2.2課程在學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位、作用制藥分離工程是制藥工程專業(yè)基礎(chǔ)，其主要任務(wù)是研究藥物提取、分離與純化理論與技術(shù)，鑒于現(xiàn)代藥物包括了化學(xué)合成藥

9、物、生物工程藥物和天然藥物，所以藥物分離工程也涉及了化學(xué)與生物交叉的領(lǐng)域，它集成了化學(xué)分離與生物分離原理與技術(shù)。隨著制藥分離工程學(xué)理論與技術(shù)的發(fā)展，必將進(jìn)一步提高新藥開發(fā)成功率，提高臨床治療水平。2.3課程的前沿及發(fā)展趨勢制藥分離工程是融化學(xué)、生命科學(xué)、藥學(xué)、工程科學(xué)等多學(xué)科于一體的蓬勃發(fā)展的新學(xué)科，近年來各個學(xué)科取得了巨大的發(fā)展，發(fā)展非常迅速。在化學(xué)學(xué)科方面，不斷有新的有機(jī)合成方法學(xué)開發(fā)出來，新的化學(xué)分離材料合成生產(chǎn)出來；在生命科學(xué)方面，一些新的分離大分子蛋白質(zhì)的方法和檢測方法被發(fā)明；在藥學(xué)方面，不斷有新的藥物靶點(diǎn)、新型藥物分子、藥物劑型、藥理模型被發(fā)明；在工程方面，不斷有新的化工設(shè)備被設(shè)計

10、，新的分離原理建立和推導(dǎo)，所有的發(fā)展都必將帶動制藥分離工程這一學(xué)科的發(fā)展。2.4學(xué)習(xí)本課程的必要性由于人口增長、人口老齡化、經(jīng)濟(jì)增長等原因，制藥工業(yè)始終保持穩(wěn)定增長的勢頭，面對世界范圍內(nèi)市場經(jīng)濟(jì)的激烈競爭和高科技飛速發(fā)展的激烈挑戰(zhàn)，需要培養(yǎng)和造就大量制藥工程專門人才。制藥分離工程是制藥工程專業(yè)的專業(yè)主干課程之一，通過本門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握制藥過程中的傳統(tǒng)和現(xiàn)代的分離方法，為將來進(jìn)入工作崗位或進(jìn)一步深入的學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。3教師簡介3.1教師的職稱、學(xué)歷講師，碩士。3.2教育背景碩士畢業(yè)于長春中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)專業(yè)本科均畢業(yè)于長春中醫(yī)藥大學(xué)中藥制藥專業(yè)3.3研究興趣（方向）中藥學(xué)4先修課程有機(jī)

11、化學(xué)、生物化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、化工原理、天然藥物化學(xué)、藥物化學(xué)等課程是該門課程的基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)好本門課程時，需要回頭復(fù)習(xí)這些課程，以運(yùn)用到本門課程的學(xué)習(xí)中。制藥設(shè)備與工藝設(shè)計等課程與本門課程相輔相成，互為補(bǔ)充。5課程目標(biāo)5.1知識與技能方面在知識方面，通過本門課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握或熟悉常用的分離技術(shù)及近年發(fā)展的新型分離技術(shù)的原理、理論、方法、工藝及其應(yīng)用，重點(diǎn)系統(tǒng)地掌握原料的預(yù)處理、過濾、沉降及離心分離、萃取、水蒸汽蒸餾、超臨界流體萃取、液相非均相物系的分離、膜分離、吸附與離子交換、色譜分離過程、電泳分離技術(shù)、干燥和造粒、工業(yè)結(jié)晶過程與設(shè)備和蒸餾技術(shù)等內(nèi)容；在技能方面，通過與教學(xué)課程配

12、套的實(shí)驗(yàn)過程，掌握常用的分離方法的操作過程，達(dá)到熟練操作應(yīng)用的目的。5.2過程與方法方面通過課堂的教學(xué)過程，讓學(xué)生學(xué)會從分離技術(shù)的基本原理出發(fā)，根據(jù)原理的自身特點(diǎn)，來分析它們?nèi)绾卧谒幬锓肿拥姆蛛x過程中起作用，如何把這些技術(shù)有效的應(yīng)用到藥物的研發(fā)和生產(chǎn)中。采用啟發(fā)性的教學(xué)方式，調(diào)動他們的思考能力，啟發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，從而培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)制藥專業(yè)知識的能力和對于制藥工程專業(yè)的興趣，為將來進(jìn)入工作崗位后進(jìn)一步自學(xué)，打下基礎(chǔ)。5.3情感、態(tài)度與價值觀方面通過本門課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，制藥分離工程這門課程乃至整個制藥學(xué)科，是一個實(shí)驗(yàn)性的學(xué)科，許多的結(jié)論只有通過不斷

13、的實(shí)驗(yàn)嘗試，才能得出正確的結(jié)論。在學(xué)習(xí)的過程中，讓他們懂得尊重客觀事實(shí)，遵守科研道德，不剽竊，不弄虛作假，養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度，懂得正確的做人和做事的方式。6課程內(nèi)容6.1課程的內(nèi)容概要制藥分離工程課程內(nèi)容包括常用分離技術(shù)及近年發(fā)展的新型分離技術(shù)的原理、理論、方法、工藝及其應(yīng)用，主要包括原料的預(yù)處理、過濾、沉降及離心分離、萃取、水蒸汽蒸餾、超臨界流體萃取、液相非均相物系的分離、膜分離、吸附與離子交換、色譜分離過程、電泳分離技術(shù)、干燥和造粒、工業(yè)結(jié)晶過程與設(shè)備、蒸餾技術(shù)等內(nèi)容。6.2教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)制藥分離工程的教學(xué)重點(diǎn)是：固液萃取（浸?。┑母拍?、原理及其在制藥分離中的應(yīng)用；液液萃取的概念、原理，反

14、膠團(tuán)萃取的概念、原理；雙水相萃取的概念、原理；物料的性質(zhì)，過濾分離原理，過濾介質(zhì)的類型及其性質(zhì)；沉降分離原理及其特點(diǎn)；超臨界流體萃取的基本原理，超臨界CO2萃取的特性，超臨界流體的相平衡和溶質(zhì)溶解度；納濾、超濾、微濾的原理、特點(diǎn)、性質(zhì)；吸附的概念、原理，離子交換的概念、原理、特點(diǎn)及其在制藥分離中的應(yīng)用；色譜分離過程的基本原理，色譜的分類，色譜分離過程基礎(chǔ)理論；電泳分離技術(shù)基本原理，電泳技術(shù)分類，電泳的技術(shù)問題；干燥過程的基本原理，干燥造粒技術(shù)，液相凝聚造粒法；結(jié)晶過程的相平衡及介穩(wěn)區(qū)。制藥分離工程的教學(xué)難點(diǎn)是：液液萃取反膠團(tuán)萃取及雙水相萃取在制藥分離中的應(yīng)用；超臨界萃取過程的質(zhì)量傳遞，超臨界流

15、體萃取技術(shù)的應(yīng)用；制藥生產(chǎn)中藥液的固液分離應(yīng)用；制藥生產(chǎn)中過濾分離技術(shù)的發(fā)展；典型制備色譜工藝及應(yīng)用；色譜分離技術(shù)展望；間歇精餾、水蒸氣蒸餾、分子蒸餾的原理、性質(zhì)、特點(diǎn)；制藥工業(yè)的發(fā)展簡史及其與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)系；吸附分類；在生物技術(shù)研究上應(yīng)用的電泳技術(shù)，生物技術(shù)產(chǎn)品分離純化上應(yīng)用的電泳技術(shù)；干燥造粒技術(shù)的發(fā)展；結(jié)晶過程的動力學(xué)，溶液結(jié)晶過程與設(shè)備，熔融結(jié)晶過程與設(shè)備，其他結(jié)晶方法；間歇精餾、水蒸氣蒸餾、分子蒸餾在制藥分離中的應(yīng)用。6.3學(xué)時安排 序號主要內(nèi)容參考學(xué)時1（一）緒論22（二）制藥原料的預(yù)處理23（三）固液提取24（四）固液分離25（五）沉淀分離26（六）液-液萃取27（七）超

16、臨界流體萃取28（八）膜分離29（九）吸附與離子交換210（十）色譜分離技術(shù)211（十一）電泳分離技術(shù)212（十二）結(jié)晶分離213（十三）干燥214（十四）水蒸氣蒸餾及分子蒸餾215（十五）手性分離及分子印跡技術(shù)分離216（十六）溶劑回收技術(shù)2合計327.課程教學(xué)實(shí)施7.1一單元7.1.1一單元教學(xué)日期第三周第一次課7.1.2一單元教學(xué)目標(biāo) 通過本次課讓學(xué)生對制藥分離工程這門課程有總體的認(rèn)識，知道該門課程在制藥工業(yè)中的重要性以及如何對本門課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。7.1.3一單元教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）制藥分離工程課程所講述的內(nèi)容；制藥分離純化過程的特點(diǎn)及重要性；制藥過程中常用的分離技術(shù)和工藝選擇；分離純

17、化方法的綜合運(yùn)用與工藝優(yōu)化和制藥分離過程技術(shù)的發(fā)展趨勢。本次課重點(diǎn)為制藥分離工藝技術(shù)的選擇和分離純化方法綜合運(yùn)用的基本原則；難點(diǎn)為制藥分離工藝技術(shù)的綜合運(yùn)用。7.1.4一單元教學(xué)過程（請詳細(xì)描述教學(xué)實(shí)施過程）第一章 緒論1.1 制藥分離純化過程的重要性及特點(diǎn)1.2 制藥分離工藝技術(shù)的選擇1.3 分離純化方法的綜合運(yùn)用與工藝優(yōu)化1.4 制藥分離過程的環(huán)境保護(hù)、職業(yè)衛(wèi)生及生產(chǎn)安全1.5 制藥分離過程技術(shù)發(fā)展趨勢學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解制藥分離過程的特點(diǎn)及其重要性，掌握選擇制藥分離工藝和技術(shù)的一般原則。2. 學(xué)習(xí)產(chǎn)品高度純化的工藝技術(shù)，掌握其原理和特點(diǎn)及適用范圍。3. 了解制藥分離技術(shù)的發(fā)展趨勢。1-1制

18、藥分離工程在制藥工業(yè)中的地位和作用制藥分離工程：主要指從制藥化學(xué)合成液、動植物提取液、生物發(fā)酵液以及酶催化反應(yīng)液中分離純化醫(yī)藥目標(biāo)產(chǎn)物，并進(jìn)一步處理制成成品的過程。制藥分離工程是各類醫(yī)藥產(chǎn)品工業(yè)化的必要手段，具有不可取代的作用。第一節(jié) 制藥分離純化過程的重要性及特點(diǎn)一、制藥分離對象的特點(diǎn)1. 溶液中產(chǎn)物濃度低2. 溶液中雜質(zhì)多3. 有效成分穩(wěn)定性差4. 對最終產(chǎn)品要求嚴(yán)格1. 溶液中產(chǎn)物濃度低溶劑為水時，有機(jī)物溶質(zhì)濃度低，雜質(zhì)多。經(jīng)過多步分離純化后，總收率低。2. 溶液中雜質(zhì)多合成結(jié)束后成分為混合物；生物體內(nèi)有眾多種類多的生物大分子，因此提取液、發(fā)酵液雜質(zhì)更復(fù)雜。3. 有效成分穩(wěn)定性差化學(xué)降解

19、、酶解4. 對最終產(chǎn)品要求嚴(yán)格臨床藥品或試劑必須達(dá)到藥典、試劑標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。二、制藥分離工藝流程和設(shè)備的特點(diǎn)高標(biāo)準(zhǔn)：必須遵循嚴(yán)格的生產(chǎn)管理和質(zhì)量控制。1. 生產(chǎn)過程必須符合藥品生產(chǎn)管理規(guī)范GMP，要求：設(shè)計合理的分離過程，優(yōu)化單元操作條件。2. 最終產(chǎn)品必須達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)（藥典、試劑標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范），要求：在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)或過程中，對原料、半成品、成品及包裝材料等進(jìn)行有效檢測。三、制藥分離工程的主要研究內(nèi)容1. 目標(biāo)產(chǎn)品及其基質(zhì)的性質(zhì)2. 分離純化技術(shù)原理3. 分離純化方法4.分離純化設(shè)備四、制藥分離純化過程中的一般工藝過程和技術(shù)1-2 制藥分離純化過程一般分為四個階段1. 溶液的預(yù)處理與固-液分

20、離2. 初步純化（產(chǎn)物的提?。?. 高度純化（產(chǎn)物的精制）4. 成品加工EQ1-1 制藥分離過程四個階段介紹1. 溶液的預(yù)處理與固液分離（不溶物的去除）由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)原因，在這一步驟中能選用的單元操作相當(dāng)有限，過濾和離心是基本的單元操作。為了加速固液兩相的分離，可同時采用凝聚和絮凝技術(shù)；為了減少過濾介質(zhì)的阻力，可采用錯流膜過濾技術(shù)，但這一步對產(chǎn)物濃縮和產(chǎn)物質(zhì)量的改善作用不大。一般希望以低投資和低成本來換取高的回收率及去雜率，但是這些要求往往是相互矛盾的。如果產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)，沒有分泌到體外，如半乳糖苷酶及由重組大腸桿菌產(chǎn)生的重組蛋白質(zhì)等產(chǎn)品，通過分離收集細(xì)胞后，還需要進(jìn)行細(xì)胞碎片的分離。2. 初步

21、純化（產(chǎn)物的提?。┻@一步驟的主要任務(wù)是提高產(chǎn)品濃度，以提高純度為輔。通過這一步驟，可去除與產(chǎn)品性質(zhì)有較大差異的物質(zhì)。沉淀、萃取和吸附等是在這一步驟中使用的典型操作。3. 高度純化（產(chǎn)品的精制）該步驟與初步純化類似，僅有限的一些單元操作可供選用，但這些技術(shù)對產(chǎn)品有高度的選擇性，用于除去有類似化學(xué)功能和物理性質(zhì)的雜質(zhì)，典型的單元操作有層析、電泳和沉淀等。4. 成品加工產(chǎn)品的最終用途和要求，決定了最終的加工方法，濃縮和結(jié)晶常常是操作的關(guān)鍵，大多數(shù)產(chǎn)品還必須經(jīng)過干燥處理。第二節(jié) 制藥分離工藝技術(shù)的選擇一、選擇工藝技術(shù)的總體原則1. 采用步驟數(shù)量少提高各個步驟的回收率減少回收流程所需的步驟2. 采用步驟

22、的次序要相對合理初步純化時，對于不同特性的產(chǎn)品，具有不同的純化步驟。3. 新舊技術(shù)的合理選用二、選擇工藝時應(yīng)考察的主要工業(yè)生產(chǎn)參數(shù)1. 產(chǎn)品的純度要求 2. 生產(chǎn)規(guī)模 3.進(jìn)料的理化性質(zhì)：胞內(nèi)/外；溶解性；雜質(zhì)與目標(biāo)產(chǎn)物的相似性 4.產(chǎn)品的理化性質(zhì)：溶解度；分子電荷；分子大??；功能團(tuán)；穩(wěn)定性；揮發(fā)性 5.產(chǎn)品及工藝的危害性 6. 分配或連續(xù)過程三、分離純化技術(shù)路線的選擇原則1-3 選擇制藥分離純化技術(shù)時應(yīng)考慮哪些主要因素1. 以保護(hù)、濃縮目的物，破壞、去除雜質(zhì)為中心設(shè)計純化方案；2. 技術(shù)路線、工藝流程盡量簡單化；3. 盡可能采用低成本的材料與設(shè)備；4. 采用成熟技術(shù)和可靠設(shè)備；5. 優(yōu)選可縮

23、短工序純化時間的加工條件。6. 以適宜的方法對純化過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。第三節(jié) 分離純化方法的綜合運(yùn)用和工藝優(yōu)化1-4 為什么要綜合運(yùn)用多種分離純化技術(shù)醫(yī)藥產(chǎn)品的分離純化工藝流程往往由一系列、多步驟的工藝過程連貫而成，必須綜合利用多種分離純化技術(shù)和設(shè)備才能獲得符合純度要求的醫(yī)藥產(chǎn)品。1-4 工藝流程優(yōu)化中應(yīng)考慮哪些主要問題 一、各工序間的合理配置和優(yōu)化因工序間具有復(fù)雜的相互影響，應(yīng)做好工序間的銜接，對影響整體純化效果的加工條件進(jìn)行優(yōu)化。 二、收率與純度之間的平衡有效成分的純度與產(chǎn)率之間是一對矛盾的關(guān)系。純化產(chǎn)品產(chǎn)率的提高往往伴隨著純度的下降；對純度要求的提高意味著工藝成本的升高和產(chǎn)物收率的降低。應(yīng)

24、結(jié)合對產(chǎn)品的質(zhì)量要求、加工成本、技術(shù)上的可行性和可靠性、產(chǎn)品價值以及市場需求等，找出純化產(chǎn)物純度、生物活性和產(chǎn)量之間的平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)工藝的最優(yōu)化。三、技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)品的價值或純化加工的成本隨工藝流程的增加而遞增；技術(shù)設(shè)備、原材料、能源等成本隨制品延工序流動而累加。應(yīng)將處理物料多、加工成本低的工序盡量前置；必須選擇質(zhì)量優(yōu)良、性能可靠、適用的工藝和設(shè)備。四、工藝放大后的優(yōu)化制藥產(chǎn)品的分離純化工藝一般都經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室研究、中間試驗(yàn)生產(chǎn)到形成工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的放大過程。小規(guī)模工藝開發(fā)中的工藝條件和工序綜合效果研究，可為放大設(shè)計及工藝定型積累數(shù)據(jù)和提供經(jīng)驗(yàn)。放大后無論局部和整體的工藝條件均應(yīng)進(jìn)行重新優(yōu)化。某些工藝

25、放大后不能重復(fù)放大前的處理效果，有必要調(diào)整工序單元操作程序或更改方法。五、純化過程中對產(chǎn)品的檢測檢測對象：各工序下的制品、半成品中雜質(zhì)去除程度、殘留物含量和目標(biāo)產(chǎn)物的含量、純度與活性。分類：1. 在線檢測：通過取樣或設(shè)備上的傳感器直接檢測物料或設(shè)備有關(guān)數(shù)據(jù)，以及時了解、調(diào)整和控制工藝運(yùn)行狀況。2. 數(shù)據(jù)檢測：在進(jìn)一步加工前測試制品的某些指標(biāo)，經(jīng)計算后確定下一道工序的工藝參數(shù)。3. 放行檢測：在進(jìn)一步加工前測試制品的有關(guān)質(zhì)量指標(biāo)，符合標(biāo)準(zhǔn)后方可允許進(jìn)入下一道工序繼續(xù)加工。第四節(jié) 制藥分離過程的環(huán)境保護(hù)、職業(yè)衛(wèi)生及生產(chǎn)安全1-5環(huán)境保護(hù)、勞動安全衛(wèi)生和生產(chǎn)安全是在優(yōu)化制藥分離純化技術(shù)、工藝及設(shè)備時

26、，必須考慮的非技術(shù)類因素。原因：一、相關(guān)法律法規(guī)的要求中華人民共和國安全生產(chǎn)法工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GBZ1-2010）中國制藥工業(yè)EHS指南（2020版）EHS管理體系是環(huán)境管理體系(EMS)和職業(yè)健康、安全管理體系(OHSMS)兩體系的整合建筑設(shè)計防火規(guī)范（GB50016-2014）二、公眾對環(huán)境保護(hù)關(guān)注日益增加分離過程使用有機(jī)溶劑和酸、堿等，廢液應(yīng)回收溶劑、限制鹽濃度?！叭龔U”處理成本影響經(jīng)濟(jì)性，下游技術(shù)應(yīng)向清潔生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)變，即符合環(huán)保要求，保證原材料、能源的高效利用，盡可能確保未反應(yīng)的原材料和水的循環(huán)利用。重視對高效、環(huán)保的綠色分離新技術(shù)的研究。三、職業(yè)衛(wèi)生和安全生產(chǎn)的需要處理有機(jī)溶劑

27、應(yīng)佩戴手套和口罩；生產(chǎn)過程要控制、防止毒有害物質(zhì)的危害，并提供個人防護(hù)用品。設(shè)置防爆墻和泄爆墻，預(yù)留足夠的防爆緩沖間；對容易產(chǎn)生靜電的設(shè)備、管道等進(jìn)行接地處理，嚴(yán)格控制有機(jī)溶劑的輸送流速。第五節(jié) 制藥分離過程技術(shù)發(fā)展趨勢1-7 制藥分離工程技術(shù)未來的發(fā)展動向有哪些一、基礎(chǔ)理論研究1. 探索各種分離技術(shù)的共同理論規(guī)律；2. 研制用于非理想溶液的高選擇性分離劑； 3. 研究界面現(xiàn)象等基礎(chǔ)理論，指導(dǎo)改善具體單元操作。4. 建立制藥分離過程數(shù)學(xué)模型，以輔助進(jìn)行工藝分析、設(shè)計和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估。二、分離純化技術(shù)開發(fā)、技術(shù)集成（一）技術(shù)開發(fā)：1. 開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域/膜分離在化工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用；2. 吸納先進(jìn)技

28、術(shù)和新型材料/分離材料的專一性；3. 探尋新的分離原理/分子蒸餾技術(shù)、細(xì)胞色譜法4. 嘗試新的操作方式/在位分離、可再生循環(huán)和易工業(yè)化生產(chǎn)（二）技術(shù)集成：推進(jìn)多種分離、純化技術(shù)的結(jié)合，形成融合/子代技術(shù)。 EQ1-8 制藥分離典型技術(shù)的附圖1-1 分離技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀示意圖 1. 精餾；2. 吸收；3. 結(jié)晶；4. 溶劑萃取；5. 萃?。ü卜校┚s；6. 離子交換；7. 吸附（氣固）；8. 膜（液相進(jìn)料）；9. 吸附（液固）；10. 膜（氣體進(jìn)料）；11. 色譜分離法；12. 超臨界萃??；13. 液膜；14. 場致分離；15. 親和分離 制藥分離純化小結(jié)：通過本堂課的學(xué)習(xí)，我們了解了制藥分離工程這

29、門課程所講述的內(nèi)容；熟悉了制藥分離純化過程的特點(diǎn)；掌握了制藥分離工藝技術(shù)選擇的基本原則。7.1.5一單元教學(xué)方法課堂講授、 案例分析。7.1.6一單元作業(yè)安排及課后反思 課堂練習(xí)，閱讀資料在學(xué)習(xí)通回答問題。7.1.7（一單元）課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求（教師、學(xué)生）教師認(rèn)真?zhèn)湔n；學(xué)生上課前對參考教材進(jìn)行預(yù)習(xí)，攜帶手機(jī)用學(xué)習(xí)通做課堂練習(xí)。7.1.8一教學(xué)單元的參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼） 參考資料：制藥分離工程（宋航主編）第一章：1-11頁。7.2 二單元7.2.1二單元教學(xué)日期第三周第二次課7.2.2二單元教學(xué)目標(biāo) 掌握固-液萃取（浸?。┰怼⒎椒?，熟悉浸取工藝及設(shè)備，了解天然藥物及中

30、藥制藥過程中的新型浸取技術(shù)。7.2.3二單元教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）第二章 原料的預(yù)處理2.1概述2.2 中藥與天然藥物原料的預(yù)處理2.3 動植物細(xì)胞的破碎2.4 化學(xué)原料藥的預(yù)處理2.5 原料的干燥2.6 原料的保存學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1. 了解中藥及天然藥物、化學(xué)制藥等醫(yī)藥工業(yè)原料預(yù)處理基本方法。2. 理解常規(guī)原料破碎、干燥等技術(shù)的基本原理和應(yīng)用范疇，掌握不同原料保存的基本原則。3. 了解不同類型原料保存的基本方法。第一節(jié) 概述2-1制藥原料的預(yù)處理為保證藥物的安全性、有效性和質(zhì)量可控性，應(yīng)對相應(yīng)的原料進(jìn)行必要的預(yù)處理。1. 中藥及天然藥物原料的清洗、精選、軟化及切片或粉碎2. 固體化學(xué)原料藥的重

31、結(jié)晶、沉析、萃取以及液體原料藥的精餾、萃取3. 原料的干燥4. 原料保存中的保鮮和滅菌第二節(jié) 中藥及天然藥物原料的預(yù)處理2-2 中藥材預(yù)處理主要生產(chǎn)工藝有哪些一、清洗及凈選 二、切片與粉碎2-3 原料預(yù)處理設(shè)備分為哪幾類，各有哪些常用工業(yè)設(shè)備工藝步驟設(shè)備類型清洗洗藥機(jī)凈選機(jī)械化輸送挑選機(jī)、篩選機(jī)、震蕩篩、風(fēng)選機(jī)、磁選機(jī)切片往復(fù)式切藥機(jī)、旋轉(zhuǎn)式切藥機(jī)粉碎機(jī)械式、氣流粉碎機(jī)、低溫粉碎機(jī)、研磨機(jī)細(xì)胞破碎高壓勻漿機(jī)、珠磨機(jī)結(jié)晶與沉析結(jié)晶罐精餾精餾塔萃取混合澄清槽、篩板塔干燥烘干箱、帶式干燥機(jī)、遠(yuǎn)紅外輻射干燥機(jī)、微波干燥機(jī)、真空回轉(zhuǎn)干燥機(jī)、真空干燥箱、三合一設(shè)備、噴霧干燥器、氣流干燥裝置、沸騰床、真空冷

32、凍干燥機(jī)、流化床滅菌熱壓滅菌柜、微波滅菌機(jī)、臭氧滅菌機(jī)、紫外線滅菌機(jī)第三節(jié) 動植物細(xì)胞的破碎一、細(xì)胞破碎方法細(xì)胞破碎：用物理、化學(xué)和微生物方法打破細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，使產(chǎn)物從細(xì)胞中釋放出來的過程。（一）高壓勻漿法借助于高壓勻化過程的液體剪切力使細(xì)胞破碎?；驹砗吞攸c(diǎn)溫控與能耗：35以下；能耗高。適用對象：除了易堵塞的 （團(tuán)狀、絲狀真菌）或太?。ǜ锾m陽性菌）以外的微生物。胞內(nèi)物質(zhì)釋放難度：胞間質(zhì)胞內(nèi)質(zhì)94.2%（錯流萃取）83.2%（單級萃?。?。案例6-1小結(jié)有機(jī)溶劑萃取有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)：操作連續(xù)、容易放大、便于控制、分離效果好；缺點(diǎn)：易燃易爆、有毒，成本高，有一定水溶性的有機(jī)試劑在回收時損

33、耗大；難以用于生物活性物質(zhì)的提取分離。（變性失活、溶解性差）第三節(jié) 反膠束萃取一、概述1. 有機(jī)溶劑萃取有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)：操作連續(xù)、容易放大、便于控制、分離效果好；缺點(diǎn)：易燃易爆、有毒，成本高，有一定水溶性的有機(jī)試劑在回收時損耗大；難以用于生物活性物質(zhì)的提取分離。（變性失活、溶解性差）2. 反膠束萃取的優(yōu)勢（1）有很高的萃取率和反萃取率，并具有選擇性（2）分離、濃縮可同時進(jìn)行，過程簡便（3）能解決蛋白質(zhì)迅速失活的問題（4）萃取劑往往具有細(xì)胞破壁的功效，可直接從完整細(xì)胞中提取具有活性的蛋白質(zhì)和酶（5）成本高，溶劑可反復(fù)使用3. 反膠束萃取的本質(zhì)仍為液液有機(jī)溶劑萃取。二、反膠束的形成及其基本

34、性質(zhì)1. 膠束與反膠束當(dāng)表面活性劑在水中的濃度超過了臨界膠束濃度（CMC）時，會形成一種非極性核心的微膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，即親水基團(tuán)朝向水相，而多個表面活性劑分子（或離子）的疏水基團(tuán)相互締合，稱為正常膠束（O/W型膠團(tuán)）；如果表面活性劑濃度超過臨界膠束濃度（CMC）且溶于非極性有機(jī)溶劑時，此時極性和非極性基團(tuán)會定向排列形成與上述相反的聚集體，即反膠束（W/O型膠團(tuán)）；2. 反膠束的結(jié)構(gòu)反膠束是分散于連續(xù)有機(jī)相中的表面活性劑會自發(fā)形成具有納米尺度的團(tuán)聚體。反膠束中的表面活性劑上的疏水基和親水基則分別向外和具有非極性的有機(jī)相發(fā)生接觸，朝內(nèi)聚集形成一個極性核。極性核可以容納（或增溶）少量水，稱為“水池”。3.

35、 反膠束的類型根據(jù)表面活性劑極性基團(tuán)性質(zhì)的不同可分為三種類型，即陽離子型、陰離子型以及非離子型。陰離子型：AOT（琥珀酸二（2-乙基己酯）磺酸鈉）陽離子型：CTAB（溴化十六烷基三甲基銨），TOMAC（氯化三辛基甲基銨）非離子型：不常見混合反膠束體系：兩種或兩種以上的表面活性劑組成，萃取效率更高。/ 異辛烷/三、反膠束萃取蛋白質(zhì)的基本原理1. 過程：在有機(jī)溶劑相和水相兩個宏觀相界面間的表面活性劑層，同臨近的蛋白質(zhì)分子發(fā)生靜電吸引而變形，接著兩界面形成含有蛋白質(zhì)的反膠束，然后擴(kuò)散到有機(jī)相中，實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的萃取。2. 蛋白質(zhì)溶入反膠束相的推動力（1）靜電作用當(dāng)水相pH偏離等點(diǎn)點(diǎn)時，由于溶質(zhì)帶正電荷

36、（pH pI），與表面活性劑發(fā)生強(qiáng)烈的靜電相互作用，影響溶質(zhì)在反膠束相的溶解：小分子溶質(zhì)所帶電荷與表面活性劑相反溶質(zhì)易溶于反膠束，溶解率增大。大分子所受影響不大，以的立體性相互作用為主，但可通過增加表面活性劑濃度增加靜電作用。pH導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性后，會使其溶解度急速變小。增加無機(jī)鹽濃度，會使靜電作用變?nèi)?，立體性作用增強(qiáng)。蛋白質(zhì)M(KD)pI胞色素C1240010.6核糖核酸酶A137007.8溶菌酶1430011.1（2）空間相互作用（空間排阻、立體性作用）反膠束“水池”的大小用含水率W0表示，W0降低反膠束直徑減小空間排阻作用增大蛋白質(zhì)萃取率下降蛋白質(zhì)分子量增大空間相互作用增加分配系數(shù)（溶解率

37、）下降如圖6-16，隨著平均分子量增加到20000后，分子直徑、含水量變化不大，溶解率急劇下降。案例6-2分析第四節(jié) 雙水相萃取一、概述1. 有機(jī)溶劑萃取的弊端：易燃易爆、有毒，成本高，有一定水溶性的有機(jī)試劑在回收時損耗大；難以用于生物活性物質(zhì)的提取分離。反膠束萃取的本質(zhì)和局限性：仍為有機(jī)溶劑萃取，毒性殘留。 2. 雙水相萃取及其優(yōu)勢（1）某些親水性高分子聚合物的水溶液超過一定濃度后可以形成兩相，并且在兩相中水分均占很大比例，即形成雙水相系統(tǒng)。（2）利用物質(zhì)在不相溶的兩水相間分配系數(shù)的差異進(jìn)行的萃取方法，稱雙水相萃取。（3）ATPS的優(yōu)點(diǎn)：溶劑無毒（條件溫和、無毒性殘留）、易操作（分相時間短、

38、可免過濾）、可調(diào)節(jié)因素多并可借用傳統(tǒng)溶劑萃取的經(jīng)驗(yàn)。二、雙水相的分類1. 高聚物/高聚物雙水相體系如聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dex），聚丙二醇/聚乙二醇，甲基纖維素/葡聚糖。2. 高聚物/無機(jī)鹽雙水相體系 如PEG/磷酸鉀、PEG/磷酸銨、PEG/硫酸鈉，上相富含PEG,下相富含無機(jī)鹽。3. 低分子有機(jī)物/無機(jī)鹽雙水相體系 如硫酸銨、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鉀分別與無水乙醇和異丙醇形成雙水相體系。4. 表面活性劑雙水相體系 如SDS/ CPC（十二烷基硫酸鈉/氯化十六烷吡啶)）三、雙水相萃取的原理根據(jù)熱力學(xué)第二定律，混合是熵增過程，可以自發(fā)進(jìn)行。但分子間存在相互作用力，且分子量越大該作用力越大

39、。若兩種物質(zhì)間的分子間作用力表現(xiàn)為斥力時，導(dǎo)致兩種分子間的分離趨勢，其與熵增過程導(dǎo)致的混合趨勢相反，當(dāng)達(dá)到平衡時，即形成分別富含不同種物質(zhì)分子的兩相。不同組成的雙水相體系可以用不同原理解釋，但各種原理不能普遍適用，而且各種原理間的相互關(guān)系也十分復(fù)雜，有待進(jìn)一步深入研究。雙水相體系的種類成相基本原理高聚物/高聚物空間上產(chǎn)生空間阻隔效應(yīng)高聚物/無機(jī)鹽鹽析作用低分子有機(jī)物/無機(jī)鹽鹽相、有機(jī)相與水分子締合競爭表面活性劑雙水相膠束平衡共存的結(jié)果四、雙水相的相圖雙結(jié)線：圖中的曲線。雙結(jié)線以下為均相區(qū)，以上為兩相區(qū)，上相（T），下相（B）。系線：雙結(jié)點(diǎn)上兩點(diǎn)相連形成的線段。系線上任意一點(diǎn)M服從杠桿規(guī)則，即：

40、VTBM=VBMT 或 VTVB=MTBM曲線上任意一點(diǎn)C為臨界點(diǎn)，可視為此時兩相間差別消失成為一相，溶質(zhì)在兩相中分配系數(shù)均為1。五、雙水相萃取的分配平衡及影響因素生物分子的分配系數(shù)取決于溶質(zhì)與雙水相系統(tǒng)間的各種相互作用，主要有靜電作用、疏水作用和生物親和力作用。影響雙水相萃取的因素：兩相的組成：分子質(zhì)量、濃度、種類、電荷，兩相溶液之間的比例等；蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量、電荷、極性等；PH、溫度。第五節(jié) 萃取設(shè)備萃取設(shè)備可分為逐級接觸式和微分接觸式兩類。目前已有30余種不同型式的萃取設(shè)備在工業(yè)上獲得應(yīng)用。在習(xí)慣上，只要設(shè)備的截面是圓形而且高徑比很大，統(tǒng)稱為塔式傳質(zhì)設(shè)備。液液萃取設(shè)備的分類逐級接觸式微分

41、接觸式無外加能量篩板塔噴灑萃取塔填料萃取塔有外加能量攪拌混合-澄清槽攪拌-填料塔轉(zhuǎn)盤塔攪拌擋板塔脈動脈沖填料塔脈沖篩板塔振動篩板塔離心力逐級接觸離心機(jī)連續(xù)接觸離心機(jī)生物分子的分配系數(shù)取決與溶質(zhì)于雙水相系統(tǒng)間的各種相互作用，其中主要有靜電作用、疏水作用和生物親和作用等。工業(yè)常用萃取設(shè)備 1. 混合-澄清式2. 塔式7. 6.5六單元教學(xué)方法（課堂講授、案例分析、討論與探究法、自主學(xué)習(xí)法、實(shí)驗(yàn)與演示法等）六單元的教學(xué)方法采用課堂講授和案例分析的形式進(jìn)行。7. 5.6五單元作業(yè)安排及課后反思 課堂練習(xí)，閱讀資料在學(xué)習(xí)通回答問題。7. 6.7（六單元）課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求（教師、學(xué)生）教教師

42、認(rèn)真?zhèn)湔n；學(xué)生上課前對參考教材進(jìn)行預(yù)習(xí)，攜帶手機(jī)用學(xué)習(xí)通做課堂練習(xí)。7. 6.8六教學(xué)單元的參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）參考資料：制藥分離工程（宋航主編）第四章：88-110頁。7.7七單元7.7.1七單元教學(xué)日期 第六周第一次課7.7.2七單元教學(xué)目標(biāo) 通過本單元的學(xué)習(xí)，掌握超臨界萃取的基本概念；熟悉超臨界萃取的基本原理和藥物制造過程中的應(yīng)用，了解超臨界萃取技術(shù)的發(fā)展。7. 7.3七單元教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）重點(diǎn)是超臨界萃取的基本概念、基本原理和藥物制造過程中的應(yīng)用。難點(diǎn)是超臨界萃取的基本原理。7. 7.4七單元教學(xué)過程（請詳細(xì)描述教學(xué)實(shí)施過程）超臨界流體（Supercritical

43、fluid, SCF）是指物質(zhì)的壓力和溫度同時超過其臨界壓力(Pc)和臨界溫度(Tc)時的流體。 即，TTc，PPc 用圖來解釋超臨界流體的基本性質(zhì)和特點(diǎn)。超臨界流體不是液體，也不是通常狀態(tài)下的氣體，是一種特定狀態(tài)的流體。超臨界流體的密度接近于液體。超臨界流體的擴(kuò)散系數(shù)介于氣態(tài)和液態(tài)之間，其黏度接近于氣體。當(dāng)流體狀態(tài)接近臨界區(qū)時，蒸發(fā)熱會急劇下降，至臨界點(diǎn)時氣液相界面消失，蒸發(fā)晗為0。流體在臨界點(diǎn)附近的壓力和溫度微小的變化，會使物質(zhì)在流體中的溶解度發(fā)生很大的變化。用圖表來說明超臨界流體的基本特性。超臨界流體不是液體，也不是通常狀態(tài)下的氣體，是一種特定狀態(tài)的流體。處于臨界點(diǎn)狀態(tài)的物質(zhì)可實(shí)現(xiàn)從液態(tài)

44、到氣態(tài)的連續(xù)過渡，兩相界面消失，汽化熱為零。超過臨界點(diǎn)的物質(zhì)（ TTc ），不論壓力有多大，都不會使其液化，壓力的變化只引起流體密度的變化。超臨界流體萃?。⊿FE，Supercritical Fluid Extraction）是利用流體在臨界點(diǎn)附近所具有的特殊溶解性能而進(jìn)行的一種化工分離過程。超臨界萃取的發(fā)展：1879年Hanney和Hogarth發(fā)表了他們研究非揮發(fā)性無機(jī)鹽，如氯化鈷、碘化鉀、溴化鉀等在超臨界乙醇中的溶解現(xiàn)象。 1905年，Buchner首先研究了萘在超臨界CO2中的溶解。接著人們研究了蒽、菲、樟腦苯甲酸等揮發(fā)性有機(jī)物在超臨界CO2、甲烷、乙烷、乙烯、三氟甲烷等中的溶解現(xiàn)象。

45、1955年，Todd 和 Eling提出超臨界流體用于分離的理論，同時出現(xiàn)了相關(guān)的專利。 20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)，使節(jié)能成為熱點(diǎn)。無相變的超臨界流體萃取迅速發(fā)展起來，人們期待用SFE分離醇和水的混合物，替代高能耗的精餾。1978年，德國建成了超臨界流體萃取咖啡因的工業(yè)化裝置。1979年，美國的Kerr McGee開發(fā)了超臨界流體處理渣油的工業(yè)化裝置。1982年，德國建成超臨界CO2萃取啤酒花的大型裝置，年處理5000噸；我國在八十年代開始超臨界流體萃取研究，國家在“八五”期間進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)。 1994年，廣州南方面粉廠從德國伍德（UHDE）公司進(jìn)口一套萃取器為300升的超臨界萃取裝置，生產(chǎn)

46、小麥胚芽油。現(xiàn)在最大的生產(chǎn)裝置，萃取器體積為1500升。1822年，Cagniard de la tour 首次發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，物質(zhì)可實(shí)現(xiàn)從液體到氣體的連續(xù)過渡，這就是最早觀察到的臨界現(xiàn)象（見圖）。1869年，英國皇家學(xué)院的Thomas Andrews 畫出了CO2的Pr(P/Pc)Tr(T/Tc)r(/c)狀態(tài)圖。超臨界萃取的基本原理：對于理想流體，P-V-T的關(guān)系表示如下： PV = nRT 對于帶壓力的體系，1873年J.D.van der Waals給出了如下的計算式：Van der Waals 假設(shè)物質(zhì)為球形分子，且在一定的分子距離內(nèi)有吸力和斥力。方程中參數(shù)b為斥力，參數(shù)a為吸引

47、力。根據(jù)他的方程判斷,不論是何種氣體，RTc/PcVc應(yīng)等于2.67。但事實(shí)上它卻是個變數(shù)，在34.5范圍內(nèi)變化。顯然，Van der Waals 方程存在誤差，尤其在臨界點(diǎn)附近，其誤差較大，精度不高，實(shí)用性小，不適用于超臨界流體的平衡計算。為此，后人在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，其中的 Soave, Redlich and Kwong和Peng and Robinson的改進(jìn)較為成功。S-R-K方程建立于1974年，能對高壓流體進(jìn)行P-V-T的關(guān)系有效計算，精度大大改進(jìn)，但在汽液平衡計算尚存在不足。Soave-Redlich-Kwong方程：Peng-Robinson方程超臨界流體對物質(zhì)有不尋常的溶

48、解能力，其溶解能力在通常情況下比按理想氣體組分蒸汽壓計算所得到的值要大得多。例如，在100 atm,12時萘在乙烯中的溶解度其實(shí)測值和按理想狀態(tài)的計算值比較如下：大部分碳?xì)浠衔锲渑R界壓力在5 MPa左右；對低碳烴化物，如乙烯、乙烷等，其臨界溫度近常溫，而環(huán)狀的脂肪烴和芳香烴具有較高的臨界溫度；水和氨具有較高的臨界溫度和壓力，這是因?yàn)闃O性大和氫鍵的緣故；二氧化碳具有溫和的臨界溫度和相對較低的臨界壓力，為最常用的超臨界流體；對于臨界溫度在0100范圍的流體，適用于提取天然植物有效成分。 超臨界流體的特性：壓力微小變化可引起流體密度的巨大變化；擴(kuò)散系數(shù)與氣體相近，密度與液體相近；密度隨壓力的變化而

49、連續(xù)變化，壓力升高，密度增加；介電常數(shù)隨壓力的增大而增加。這些性質(zhì)使得超臨界流體比氣體有更大的溶解能力；比液體有更快的傳遞速率。超臨界流體與氣體、液體傳遞特性的比較物性參數(shù)氣 體常溫、常壓超 臨 界 流 體 Tc,Pc Tc,4Pc液 體常溫、常壓密度(g/cm3)0.0060.0020.20.50.40.90.61.6 粘度(10-4 g/cm.s擴(kuò)散系數(shù)(cm2/s)0.10.40.710-30.210-3(0.22)10-57. 7.5七單元教學(xué)方法（課堂講授、案例分析、討論與探究法、自主學(xué)習(xí)法、實(shí)驗(yàn)與演示法等）七單元的教學(xué)方法采用課堂講授和案例分析的形式進(jìn)行。

50、7. 7.6七單元作業(yè)安排及課后反思 課堂練習(xí)，閱讀資料在學(xué)習(xí)通回答問題。7. 7.7（七單元）課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求（教師、學(xué)生）教師認(rèn)真?zhèn)湔n；學(xué)生上課前對參考教材進(jìn)行預(yù)習(xí)，攜帶手機(jī)用學(xué)習(xí)通做課堂練習(xí)。7. 7.8七教學(xué)單元的參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）參考資料：制藥分離工程（宋航主編）第七章：113-138頁。7.8八單元7.8.1八單元教學(xué)日期 第六周第二次課 7. 8.2八單元教學(xué)目標(biāo)通過本單元的學(xué)習(xí)，掌握微濾、超濾、反滲透、滲透汽化、蒸汽滲透和電滲析的基本原理，了解這些膜分離在制藥工業(yè)的應(yīng)用。7. 8.3八單元教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)） 微濾的基本原理和應(yīng)用；超濾的基本原理

51、和應(yīng)用；反滲透的基本原理和應(yīng)用；滲透汽化與蒸汽滲透的基本原理和應(yīng)用；電滲透的基本原理和應(yīng)用。重點(diǎn)是微濾、超濾、反滲透、滲透汽化、蒸汽滲透和電滲析的基本原理。難點(diǎn)為微濾、超濾、蒸汽滲透的基本原理。7. 8.4八單元教學(xué)過程（請詳細(xì)描述教學(xué)實(shí)施過程）膜分離:以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，膜兩側(cè)在一定推動力的作用下，使原料中的某組分選擇性地透過膜，使混合物得以分離，以達(dá)到提純、濃縮等目的的過程。 膜:固相、液相和氣相膜。 推動力:膜兩側(cè)的壓力差、濃度差、電位差、溫度差等。推動力膜分離分為多種過程。壓力推動的膜過程有反滲透、納濾、超濾、微濾 。在壓力的作用下，小分子通過膜，大分子和微粒等被截留，其截留程度

52、取決于膜結(jié)構(gòu)。1）反滲透膜幾乎無孔，可以截留大多數(shù)溶質(zhì)（離子）而使溶劑通過，操作壓力較高，一般為210 MPa； 2）納濾膜孔徑為25 nm，能截留部分離子及有機(jī)物，操作壓力為0.73 MPa；3）超濾膜孔徑為220 nm，能截留小膠體粒子、大分子物質(zhì)，操作壓力為0.11 MPa； 4）微濾膜孔徑為0.0510 m，能截留膠體顆粒、微生物及懸浮粒子，操作壓力為0.050.5 MPa。 用圖描述膜分離過程的適用范圍。膜分離特點(diǎn) （1）無需外加物質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)高純度的分離； （2）過程不發(fā)生相變化，能耗較低； （3）在常溫下進(jìn)行，適合處理熱敏性物料； （4）設(shè)備沒有運(yùn)動的部件，可靠性高，操作、維護(hù)方便

53、。膜分離過程的傳遞機(jī)理 物質(zhì)透過膜的三種傳遞方式：被動傳遞、促進(jìn)傳遞和主動傳遞。被動傳遞：物質(zhì)由高化學(xué)位相側(cè)向低化學(xué)位相側(cè)傳遞，化學(xué)位差是膜分離傳遞過程的推動力，它可以是壓力差、濃度差、電位差、溫度差等。 促進(jìn)傳遞：膜內(nèi)有載體，在高化學(xué)位一側(cè)，載體同被傳遞的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，而在低化學(xué)位一側(cè)又將被傳遞的化學(xué)物質(zhì)釋放，這種傳遞過程有很高的選擇性。主動傳遞：膜中的載體同被傳遞物質(zhì)在低化學(xué)位側(cè)發(fā)生反應(yīng)并釋放出能量，使被傳遞物質(zhì)由低化學(xué)位一側(cè)被傳遞到高化學(xué)位一側(cè)，物質(zhì)的傳遞方向?yàn)槟婊瘜W(xué)位梯度方向。主動傳遞尚未用于工業(yè)過程。膜分離過程的機(jī)理(1)篩分機(jī)理：膜的表面具有無數(shù)微孔，膜的孔徑分布比較均一，大于膜孔

54、徑的分子被截留，而小于膜孔徑的分子可以穿過膜達(dá)到分離的目的。分離機(jī)理依據(jù)分子大小的差異，如超濾、微濾過程。(2)溶解一擴(kuò)散機(jī)理 假設(shè)溶質(zhì)和溶劑都能溶解于膜中，然后各自在濃度差或壓力差造成的化學(xué)位差推動下擴(kuò)散通過膜，再從膜下游解吸。溶質(zhì)和溶劑在膜相中溶解度和擴(kuò)散性的差異影響著它們的通量大小。(3)孔流模型流體通過膜孔的流動為毛細(xì)管內(nèi)的層流分離膜應(yīng)具備四個基本條件：(1)分離性三個要點(diǎn)分離膜必須對被分離的混合物具有選擇透過的能力(具有分離作用)。分離能力要適度。根據(jù)被分離混合物的原始狀態(tài)和分離后要達(dá)到的目標(biāo)來合理確定。因?yàn)槟さ姆蛛x性能和滲透性能是相互關(guān)聯(lián)的，分離性能提高，滲透量下降，這樣就提高操作

55、費(fèi)用。膜分離能力主要取決于膜材料的化學(xué)特性、膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)和操作條件。 (2)透過性 能夠?qū)Ρ环蛛x的混合物進(jìn)行有選擇的透過。不需要通過的物質(zhì)透過速度要低，需要通過的物質(zhì)透過速率要高。 分離膜的透過性能是它處理能力的主要標(biāo)志。工業(yè)上，透過量不能過低，否則經(jīng)濟(jì)上不合算。膜的透過性能與膜材料的化學(xué)特性、分離膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)和操作因素有關(guān)。 (3)物理、化學(xué)穩(wěn)定性 分離膜材料：高聚物，需要定期更換。 高聚物的“老化”問題壓密現(xiàn)象：高聚物膜長期處于高壓下會發(fā)生被壓密，使膜在長期使用中滲透量慢慢減小，最終不能使用的現(xiàn)象。 膜污染：在使用過程中與混合物接觸的表面會被各種各樣的雜質(zhì)所污染，減少了膜的有效使用面積。

56、(4)經(jīng)濟(jì)性 分離膜的價格要合理。價格取決于材料和制造工藝兩方面。不少高聚物很具特色，但價格太貴，無法作為商品。分離膜要求:具有分離作用的膜越薄越好，(30nm)；膜如果屬于多孔性的，則膜上的孔要求越多越好，孔徑相差不大，只有這樣，膜的透過量才能大，分離物的純度才高。膜材料和制備固體分離膜大多數(shù)是高分子聚合物膜，近年來開發(fā)了無機(jī)材料分離膜。高聚物膜通常是用纖維素類CA、聚砜類PSF、聚酰胺類PI、聚酯類、含氟高聚物PTEF等材料制成。無機(jī)分離膜包括陶瓷膜、玻璃膜、金屬膜和分子篩炭膜等。 高分子膜制備有相轉(zhuǎn)化法和熱致相分離法。L-S法（1）高分子材料溶于溶劑中并加入添加劑配制成膜液。（2）成型。

57、（3）膜中的溶劑部分蒸發(fā)。（4）膜浸漬 在水中。（5）膜的預(yù)壓處理。 膜的分離特性 分離效率、滲透通量和通量衰減系數(shù)。分離效率。對于溶液脫鹽和某些高分子物質(zhì)的脫除等可以用脫除率（截留率）R表示。溶質(zhì)的表觀分離率cb、 cw、cp分別為主體溶液濃度、高壓側(cè)膜處溶液的界面濃度和膜的透過液濃度。分離系數(shù) ：分離因數(shù)的大小反映該體系分離的難易程度， 越大，表明兩組分的透過速率相差越大，膜的選擇性越好，分離程度越高；等于1，則表明膜沒有分離能力。截留分子量：指截留率為60%時所對應(yīng)的分子量。截留分子量的高低，反映了膜孔徑的大小，通常用一系列不同分子量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測定。 滲透通量Jw：單位時間內(nèi)通過單位

58、膜面積的透過物質(zhì)量。通量衰減系數(shù)。膜的滲透通量因濃度極化、膜的壓密以及膜孔堵塞等原因?qū)㈦S時間而衰減。膜組件和膜系統(tǒng):膜分離裝置的核心是膜組件，它是將膜、固定膜的支撐材料、間隔物或管式外殼等通過組裝構(gòu)成的一個單元。膜組件的型式：板框式、卷式、管式、中空纖維式。板框式和卷式膜組件使用平板膜；管式和中空纖維膜組件使用管式膜。 板框式膜組件示意圖。 卷繞式膜組件示意圖。膜系統(tǒng)的操作方式膜的操作方式：死端(deadend)操作和錯流(cross flow)操作死端操作時，原料中被截留組分的濃度隨時間不斷增加，滲透物量隨時間而減少。如微濾。優(yōu)點(diǎn)是回收率高，原料中小分子全部通過膜，但過程通量衰減嚴(yán)重。 錯流

59、操作時，原料以一定組成進(jìn)入膜組件并平行流過膜表面，沿膜組件內(nèi)不同位置，原料組成逐漸變化。原料流被分為滲透物流和截留物流。錯流操作有并流、逆流、滲透物全混錯流和完全混合四種方式。逆流效果最好。錯流系統(tǒng)有利于控制污染，但回收率較低。級:有膜組件以串聯(lián)或并聯(lián)方式連在一起構(gòu)成，膜分離過程有單級和多級過程。單級和多級過程方式有單程系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)。單程系統(tǒng):原料液沒有循環(huán)，原料體積在整個流程內(nèi)逐漸減少。循環(huán)系統(tǒng):原料通過泵加壓而多次流過每一級。每一級均有循環(huán)泵以使流體力學(xué)的條件達(dá)到最佳狀態(tài)，且每一級壓降較低。 濃差極化 濃差極化形成的原因:在膜裝置操作中，由于壓力的作用，使溶質(zhì)和溶劑都趨向穿過膜。溶劑基本

60、上可以全部通過。大部分溶質(zhì)無法通過而被截留在膜的高壓側(cè)表面上累積，造成由膜表面到主體溶液之間的濃度梯度，引起溶質(zhì)從膜表面向主體流擴(kuò)散，這種現(xiàn)象就稱為“濃差極化”。濃差極化時，膜的傳遞性能和分離性能均下降，從而將縮短其使用壽命。 改善濃差極化的方法:提高流速。 加填料法。如將29100m的小球放入被處理的液體中，以減小膜邊界層的厚度而增大透過速度。加填料的方法是不適宜板式和卷式組件。 裝設(shè)湍流促進(jìn)器。增設(shè)脈沖裝置。在流程中增設(shè)一脈沖發(fā)生裝置。振幅越大或頻率越高，透過速度也越大。雖動力增加了2550，但透過速度提高了70，有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)價值。 攪拌法。在膜面附近增設(shè)攪拌器，也可以把裝置放在磁力攪拌器