制药分离工程复习提纲
引言
制药工业包括:
生物制药化学合成制药中药制药
生物药物、化学药物与中药构成人类防病、治病的三大药源。
生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，经过加工、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、微牛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” (Chinese traditional medicine) 人们为了同传入的西医、西药相区分，将中国传统医药分别称为中医、中药。西药主要系指“人工合成药”或从“天然药物”提取得到的化合物；中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主。中药具有明显的特点，其形、色、气、味，寒热、温、凉，升、降、沉、浮是中医几千年来解释中药药性的依据。
1 .
2 制药分离技术
1 .
2 . 1 制药分离技术的作用
1 ：其制药过程均包括原料药的生产和制剂生产两个阶段。
2 ：就分离纯化而言，原料药生产〔尤其生物制药和中药制药）与化工生产存在明显的三大差别：
第一，制药合成产物或中草药粗品中的药物成分含量很低，第二，药物成分的稳定性通常较差．特别是生物活性物质对温度、酸碱度都十分敏感，遇热或使用某些化学试剂会造成失活或分解，使分离纯化方法的选择受到很大限制。
第三，原料药的产品质量要求，特别是对产品所含杂质的种类及其含量要求比有机化工产品严格得多，因为它是直接涉及人类健康和生命的特殊商品。
3：分离操作通常可分机械分离和传质分离两大类。
机械分离的对象是非均相物系，根据物质的大小、密度的差异进行分离，如过滤、重力沉降和离心沉降等。
传质分离的对象主要是均相物系，其特点是有质量传递现象发生。传质分离又分输送分离和扩散分离两种。
第2章固液萃取
1.萃取原理
利用原料液中组分在第三溶剂中溶解度的差异实现分离。最常规是三元体系，亦有多元体系。萃取是分离液体(或固体)混合物的一种单元操作.它是利用原料中的组分在溶剂中溶解度的差异,选择一种溶剂作为萃取剂用来溶解原料混合物中待分离的组分.
萃取是传质过程.
2.萃取应用场合：
①原双组分α→1，难于用蒸馏方法分离；②原双组分形成恒沸物α=1，不能用蒸馏法分离；③原双组分中待回收组分浓度极低，用蒸馏法不经济；④原双组分中待回收组分对热敏感，不能用蒸馏法提取。
3：浸取：当以液态溶剂为萃取剂,而被处理的原料为固体时,则称为固液萃取,又称浸取或浸出.该操作在中药有效成分提出中经常使用.如从植物组织中扣取生物碱、黄酮类、皂苷等。
4；物理萃取：溶质根据相似相溶原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。
5：化学萃取：通过萃取剂与溶质之间的化学反应（如离子交换或络合反应等）生成复合分子实现溶质向萃取相的分配。
6：固液萃取(浸取)
浸取的目的在于选择适宜的溶剂和方法，充分浸出有效成分及辅助成分，尽量减少或除去无效成分。中药材有植物、动物、矿物性药材三类。
7：中药材的浸取过程一般认为由湿润、渗透、解吸、溶解及扩散、置换等几个相互联系的作用综合组成。
8：(1)浸取溶剂的选择原则
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，以便于容易采取蒸馏等方法回收利用；
③溶质在溶剂中的扩散系数大且黏度小；
④价廉易得，无毒，腐蚀性小等。
9：常用的浸取溶剂
①水。水为最常用的浸取溶剂。它作为溶剂经济易得，而且极性大、溶解范围广.
②乙醇。乙醇为仅次于水的常用浸取溶剂，是一种半极性溶剂。由于乙醇溶解性能界于极性与非极性之间，所以，乙醇不仅能溶解水中溶解的某些成分，同时也能溶解非极性溶剂所能溶解的一些成分，只是溶解度不同。
③丙酮。丙酮是一种良好的脱脂溶剂。由于丙酮与水可任意混溶，所以丙酮也是一种脱水剂,常用于新鲜的动
物药材的脱水或脱脂.（乙醚 氯仿 脂肪油）
10：浸取辅助剂
① 酸 常用的酸有盐酸;硫酸;冰醋酸、酒石酸等。酸的用量多是为了能维持一定的pH 值，过量的酸能引起水解和其他不良作用。
②碱 碱的应用不如酸普遍。常用的碱为氨溶液(氨水)。其他碱，如碳酸钠、氢氧化钙、碳酸钙和石灰等也常使用.
③表面活性剂。利用表面活性剂提高浸取溶剂的效果，应根据被浸取药材中有效成分种类及浸取方法进行选择。用阳离子型表面活性剂的盐酸盐有助于生物碱的浸出；而阴离子型表面活性剂对生物碱有沉淀作用，故不宜采用；
④甘油。甘油为鞣质的良好溶剂，有稳定鞣质的作用，但由于黏度过大，多不单独用作浸出溶剂，常与水或水与乙醇混合作用。甘油只作稳定剂时，可在浸取后加入制剂中。
11：浸取的影响因素
(1)药材的粒度 (2)浸取的温度 (3)溶剂的用量及提取次数 (4)浸取的时间 (5)浓度差 (6)溶剂的pH 值 (7)浸取的压力
13：浸取方法
浸取方法包括浸渍法、煎煮法，渗漉法，水蒸气蒸馏法
14：超声波协助浸取
超声波热学机理、超声波机械机制和空化作用是超声协助浸取的三大理论依据。
15：微波有以下三个主要特点
①体热源瞬时加热②热惯性小。③反射性和透射性
16：微波协助浸取具有以下几个特点
萃取速度快，可以节约萃取时间；●溶剂消耗量少，利于环境改善并减少投资；●对萃取物具有较高的选择性，利于产品质量的改善；●可避免长时间高温引起热不稳定物质的降解；●操作简单
第3章 液液萃取
1：液-液萃取概述
在欲分离的液体混合物中加入一种与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差异而实现分离的一种单元操作。溶质 A ：混合液中欲分离的组分 ；稀释剂（原溶剂）B ：混合液中的溶剂 萃取剂S ：所选用的溶剂
2：分离对象——液液混合物
1）相对挥发度等于或者接近1 (烷烃/芳烃)
2）重组分 含量少，轻组分含量多(水-HAc)(含酚废水处理)
3）混合液含热敏性物质（药物）
3：分配系数
一定温度下，A 组分在互成平衡的两液相中的浓度比 A A A x y k ==组分在萃余相中的浓度Ａ组分在萃取相中的浓度Ａ B B B x y k =
一般 k A 不为常数，而随温度、溶质 A 的浓度变化。在 A 浓度变化不大和恒温条件下，k A 可视为常数（平衡常数 m ），其值由实验测得。注意：k A 只反映 S 对 A 的溶解能力，不反映 A 、B 的分离程度。 4：选择性系数和分配系数的关系
kA 愈大，kB 愈小，选择性系数愈大 ，选择性系数表示萃取剂对组分A ，B 溶解能力差别的大小
第4章 超临界流体萃取
1：概述
超临界流体(Supercritical Fluid ，简称SCF 或SF)，超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction ，简称SFE)是一项发展很快、应用很广的实用性新技术。传统的提取物质中有效成份的方法，如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，其工艺复杂、产品纯度不高，而且易残留有害物质
2：超临界流体萃取
是利用流体在超临界状态时具有密度大、粘度小、扩散系数大等优良的传质特性而成功开发的。它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。
3：超临界流体的含义
当流体的温度和压力分别超过其临界温度和临界压力时，则称该状态下的流体为超临界流体（SCF ） 。 4：超临界流体的基本特性
任何一种物质都存在三种相态——气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。
在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。 超
临界流体(SCF)是指在临界温度（Tc）和临界压力(Pc)以上的流体。
5：超临界流体的主要特性
(1) 超临界流体的密度接近于液体。由于溶质在溶剂中的溶解度一般与溶剂的密度成正比，因此超临界流体具有与液体溶剂相当的萃取能力。(2) 超临界流体的粘度和扩散系数与气体的相近，因此超临界流体具有气体的低粘度和高渗透能力，
故在萃取过程中的传质能力远大于液体溶剂的传质能力。 (3) 当流体接近于临界点时，气化热将急剧下降。当流体处于临界点时，可实现气液两相的连续过渡。此时，两相的界面消失，气化热为零。由于超临界萃取在临界点附近操作，因而有利于传热和节能。(4) 在临界点附近,流体温度和压力的微小变化都会导致流体密度相当大的变化，从而使溶质在流体中的溶解度也产生相当大的变化。该特性为超临界萃取工艺的设计基础6：超临界萃取工艺具有如下特点
①超临界萃取兼具精馏和液-液萃取的特点
溶质的蒸汽压、极性及分子量大小是影响溶质在超临界流体中溶解度的重要因素，使在萃取过程中被分离物质间挥发度的差异和它们分子间亲和力的不同这两种因素同时起作用，如超临界萃取物被萃出的先后常以它们的沸点高低为序，非极性的超临界二氧化碳仅对非极性和弱极性物质具有较高萃取能力。
②操作参数易于控制：仅就萃取剂本身而言，超临界萃取的萃取能力取决于流体的密度，而流体的密度很容易通过调节温度和压强来加以控制，这样易于确保产品质量的稳定。
③溶剂可循环使用在溶剂分离与回收方而超临界萃取优于一般液液萃取和精馏，被认为是萃取速度快、效率高、能耗少的先进工艺。
④特别适合于分离热敏性物质，且能实现无溶剂残留。最常用的萃取剂CO2 的临界温度由于接近室温，故能防止热敏性物质的降解，达到无溶剂残留。
7：超临界萃取使用的萃取剂
超临界萃取剂分为非极性和极性两类，它可适用的范围也有区别。作为SCF的物质很多，如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、甲醇、氨和水等。
8：二氧化碳作为萃取剂，这主要是由它的如下几个优异特性决定：
① 临界温度低（Ｔc＝31.3℃)，接近室温；该操作温度范围适合于分离热敏性物质，可防止热敏性物质的氧化和降解，使沸点高、挥发度低、易热解的物质远在其沸点之下被萃取出来。② 临界压力（7 . 38MPa ）处于中等压力，就目前工业水平其超临界状态一般易于达到。③ 具有无毒、无味、不燃、不腐蚀、价格便宜、易于精制、易于回收等优点。因而，SC-CO2 萃取无溶剂残留问题，属于环境无害工艺。故SC-CO2萃取技术被广泛用于对药物、食品等天然产品的提取和纯化研究方面。④ SC-CO2还具有抗氧化灭菌作用，有利于保证和提高天然物产品的质量。
9：使用夹带剂的超临界CO2萃取
单一组分的超临界溶剂对溶质的溶解度和选择性常有较大局限性，例如非极性的CO2只能有效萃取分子量较低的非极性的亲脂性物质。且选择性不高，萃取物常常是混合物。尤其CO2萃取带有极性溶质时，溶解度太小，一次萃取量很低。因此，为提高单一组分的超临界溶剂对溶质的萃取能力，依待萃溶质的不同，适量加入适当的非极性或极性溶剂做共同试剂 (co-solvent)，即夹带剂 ( entrainer，又称改性剂，modifier) 10：夹带剂的作用机理
夹带剂的作用主要有两点：
一是可大大增加被分离组分在超临界流体中的溶解度；二是在加入与溶质起特定作用的适宜夹带剂时，可使该溶质的选择性(或分离因子)大大提高。
夹带剂可分为两类：
一类是混溶的超临界溶剂，其中含量少的被视为夹带剂。另一类是将亚临界态的有机溶剂加入到纯超临界流体中。随加入量的不同，它们可能形成单—相混溶态的超临界混合流体，也可能为由超临界流体夹带部分液相的两相的混合溶剂，但一般不希望出现后一种情况。
11：夹带剂的选择应考虑三个方面．
—是在萃取段，夹带剂与溶质的相互作用能改善溶质的溶解度和选择性；二是在溶剂分离段，夹带剂与超临界溶剂应能较易分离，同时夹带剂应与目标产物也能容易分离；三是在食品、医药工业中应用还应考虑夹带剂的毒性等问题，不能对原料和药品造成污染。
12：溶质在超临界CO2中的溶解度规则
在超临界状态下，CO2对不同溶质的溶解能力差别很大，这与溶质的极性、沸点和分子量密切相关;
一般来说有以下规律：
① 溶质在亚临界CO2和超临界CO2中的溶解度值一般相差约一个数量级左右，在两种状态下的溶解度行为具有连续性。② CO2 有极强的均一化作用。液态及超临界态的CO2能与众多非极性、弱极性溶质相混溶。③ 液态及超临界态的CO2对脂肪烃和低极性的亲脂性化合物随着碳原子数的增加，即链长与分子量的增加，溶解度会由完全混溶转为部分溶解，溶解度逐渐下降④ 强极性官能团( 如-OH、-COOH等)的引进会使化合物溶解度降低。乙二醇、甘油、多酚类物质在液态及超临界CO2中溶解度极低。⑤ 液态及超临界态的CO2对大多数矿
物无机盐、极性较强的物质（如糖、氨基酸、淀粉、蛋白质等）几乎不溶。在用亚超临界和超临界CO2萃取时它们会留在萃余物中。⑥ 液态及超临界态的CO2对相对分子量超过500的高分子化合物几乎不溶。
13：超临界萃取的原理
超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，超临界流体具有很好的流动性和渗透性，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以在超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。
14：超临界CO2萃取的特点：
1、可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散，完整保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发渡、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。
2、由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留溶媒，同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，100%的纯天然，符合当今“绿色环保”、“回归自然”的高品位追求。
3、控制工艺参数可以分离得到不同的产物，可用来萃取多种产品，而且原料中的重金属、无机物、尘土等都不会被CO2溶解带出。
4、蒸馏和萃取合二为一，可以同时完成蒸馏和萃取两个过程，尤其适用于分离难分离的物质，如有机混合物、同系物的分离精制等。
5、能耗少；热水、冷水全都是闭路循环，无废水、废渣排放。CO2也是闭路循环，仅在排料时带出少许，不会污染环境。由于能耗少、用人少、物料消耗少，所以运行费用非常低。
6、须在高压下操作，设备与工艺要求高，一次性投资比较大。
15：影响超临界萃取的主要因素：
1.密度：溶剂强度与SCF的密度有关。温度一定时，密度(压力)增加，可使溶剂强度增加，溶质的溶解度增加。
2.夹带剂：适用于SFE的大多数溶剂是极性小的溶剂，这有利于选择性的提取，但限制了其对极性较大溶质的应用。因此可在这些SCF中加入少量夹带剂（如乙醇等）以改变溶剂的极性。加一定夹带剂的SFE-CO2可以创造一般溶剂达不到的萃取条件，大幅度提高收率。
3. 粒度：溶质从样品颗粒中的扩散，可用Fick第二定律加以描述。粒子的大小可影响萃取的收率。一般来说，粒度小有利于 SFE-CO2萃取。
4. 流体体积：提取物的分子结构与所需的SCF的体积有关。增大流体的体积能提高回收率。
第5章反胶团萃取与双水相萃取
1：胶团：
表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”
2：反胶团：
表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”
3：常用的表面活性剂
阴离子表面活性剂，这类表面活性剂溶于水后生成的亲水基团为带负电荷的原子团.AOT这种表面活性剂容易获得,其特点是具有双链,极度性基团较小,形成反胶团是不需加入助表面活性剂,并且形成的反胶团较大,半径为170nm,有利于大分子蛋白质进入.阳离子表面活性剂这类表面活性剂溶于水后生成的亲水基团为带正电荷的原子团.季铵盐
4：蛋白质溶入反胶团的推动力
蛋白质溶解于反胶团的主要推动力是表面活性剂与蛋白质的静电相互作用。此外，反胶团与蛋白质等生物分子间的空间相互作用对蛋白质的溶解率也有重要影响.
(1) 静电作用力 (2) 空间位阻效应
5：影响反胶团萃取蛋白质的主要因素
(1) 水相PH 值的影响 (2) 离子的种类和强度的影响 (3) 表面活性剂的种类和浓度的影响(4) 溶剂体系的影响
6：反胶团的优点
极性“水核”具有较强的溶解能力。生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用。由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。
7：双水相萃取
利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃取的方法可以构成双水相的体系有：离子型高聚物－非离子型高聚物 PEG－DEXTRAN 高聚物－相对低分子量化合物PEG－硫酸铵
8：双水相体系的形成机理
双水相体系是指某些有机物之间或有机物与无机物之间,在水中以适当的浓度溶解后形成互不相溶的两相或多相水相体系.从溶液理论上说，当两种或多种有机物和水溶液相互混合时，是分层还是混合成一相，取决于混合时熵变和水分子间的相互作用力这两个因素。
9：双水相萃取的特点
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双水相体系的相间表面张力低；⑤影响双水相体系的因素比较复杂；⑥操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行；⑦ 不存在有机溶剂残留问题；⑧亲和双水相萃取技术可以提高分配系数和萃取的专一性。
10：双水相萃取的应用
(1)生物工程技术中物质的提取与纯化（2）中草药有效成分的提取（3）双水相萃取分析（4）稀有金属和贵金属分离
第６章非均相分离
1：概述
液固分离技术涉及的是液相和固相的两相分离，为化工、制药、石油、食品、资源、能源等许多工业生产过程所采用。主要包括：过滤、离心、沉降。
2：过滤的基本概念
过滤是固液混合物在推动力的作用下通过多孔介质的操作过程.可渗透性介质：过滤介质悬浮液：滤浆滤渣、滤饼、滤液
3：过滤的推动力可以是重力、压力、真空度、离心力。常压过滤：悬浮液本身液柱的压力；加压过滤：加压空气；减压过滤：抽真空；离心过滤：离心力
4：过滤操作有两类
滤饼过滤和深层过滤.滤饼过滤是固体粒子在过滤介质表面积累，很短时间内发生架桥现象，此时沉积的滤饼亦起过滤介质的作用，过滤在介质的表面进行，所以亦称表面过滤。深层过滤；深层过滤是固体粒子在过滤介质的孔隙内被截留，固液分离过程发生在整个过滤介质的内部。实际过滤中以上两类过滤机理可能同时或前后发生。
5：影响过滤速率的主要因素：
1.从进料侧至过滤介质另一侧的压力降过滤面积
2.滤液粘度
3.滤饼阻力
4.过滤介质和初始滤饼层的阻
力
6：影响过滤的因素：
1.悬浮液的性质粘度
2.过滤推动力
3.过滤介质与滤饼的性质
第７章精馏技术
1：蒸馏:是利用液体混合物各组分的沸点不同实现分离的技术。简单蒸馏（单级蒸馏）:仅有一次气化和冷凝的过程。精馏:具有多次部分气化和部分冷凝的过连续精馏:原料处理量较多和分离要求较高。间歇精馏:原料处理量较少和分离要求较高时。特殊蒸馏（共沸精馏、萃取精馏和反应精馏）:相对挥发度接近1或恒沸体系的混合物分离。真空精馏和分子蒸馏:高沸点、热敏性混合物和生物活性物质的分离。水蒸汽蒸馏:植物挥发油的提取或挥发油组分间的分离。
2：间歇精馏
间歇精馏：一次性的将液体混合物加入釜内，然后进行精馏获得各种较纯组分产品的过程。间歇精馏是非稳态过程，采用分批操作。操作方式:（1）回流比恒定，馏出液组成逐渐减少。（2）馏出液组成恒定，回流比不断增大。由原料种类和组成及产品的纯度决定。
3：与连续精馏相比，间歇精馏的诸多优点是：
① 可以采用单塔分离多组分混合物，获得各纯组分的产品；② 一塔多用，如根据需要处理不同的进料得到不同的产品，或处理同一进料得到不同纯度的产品；③ 适于特殊场合，如高真空、高凝固点、高纯度、热敏性等；
④ 设备简单．操作灵活，投资少。
6：主要影响因素
主要因素:相对挥发度、设备参数（理论塔板数、持液量）和操作参数（塔压、回流比、蒸发速率）。
7：间歇共沸精馏
将足够量的共沸剂（也称夹带剂）与原料一次性加入塔釜，在精馏过程中，共沸剂与原共沸液中的一种组分形成新的最低共沸物，并从塔顶蒸出，直至釜内仅剩下原共沸物中的另一组分（一般为目标产品组分），然后再从塔顶蒸出产品。与夹带剂形成的新共沸物必须采取适当措施得到分离，以便夹带剂重复使用。
8：共沸剂的选择原则：
（1）共沸剂与原共沸液中的组分形成新的最低共沸物，该共沸点比其它组分或共沸点有较大的沸点差。形成的新共沸物最好是非均相的，以便直接分层，减小共沸物回收的难度。（2）新的共沸物中共沸剂的含量应尽可能小。这样有利于减少共沸物用量，节省能耗。（3）共沸剂应易于回收、廉价、低毒、热稳定性好以及腐蚀性小等。
10：萃取剂的选择原则：
（1）能增大被分离组分的相对挥发度。（2）溶剂与待分离混合物中的各组分不会形成共沸物。（3）溶剂的沸点应远高于待分离混合物中的各组分的沸点。（4）共沸剂应易于回收、廉价、低毒、热稳定性好以及腐蚀性小等。
12：水蒸汽蒸馏有饱和水蒸汽蒸馏和过热水蒸汽蒸馏两种形式。
13：分子蒸馏
分子蒸馏也称短程蒸馏，是一种在高真空度条件下进行非平衡分离操作的连续蒸馏过程。由于在分子蒸馏过程中操作系统的压力很低（100-0.1Pa），混合物易挥发组分的分子可以在温度远低于沸腾时挥发，而且在受热情况下停留时间很短（约 0.1-10 ) ，因此，该过程已成为分离目的产物最温和的蒸馏方法．特别适合于分离低挥发度、高沸点、热敏性和具有生物活性的物料。目前，分子蒸馏己成功地应用于食品、医药和化妆品等行业。分子蒸馏过程可分如下四步：① 分子从液相主体到蒸发表面。② 分子在液层表面上的自由蒸发。③ 分子从蒸发表面向冷凝面飞射。④ 分子在冷凝面上冷凝。
14：分子蒸馏过程的特点
① 分子蒸馏的蒸发面与冷凝面距离很小 2 减压精馏是蒸发与冷凝的可逆过程，液相和气相间可以形成相平衡状态③ 普通蒸馏的分离能力只与分离系统各组分间的相对挥发度有关，而分子蒸馏的分离能力不但与各组分间的相对挥发度有关，而且与各组分的分于量有关。④ 通常蒸馏有鼓泡、沸腾现象，而分子蒸馏是液膜表面的自由蒸发过程，没有鼓泡、沸腾现象。
15：分子蒸馏在制药领域的应用
在制药领域，分子蒸馏技术主要应用于浓缩或纯化高分子量、高沸点、高粘度及热稳定性较差的药物成分，例如卵磷脂的浓缩，糖溶液的浓缩，酶、维生素、蛋白质的浓缩，生化溶剂的浓缩，挥发油的提纯。天然药物提取后有机溶剂的去除，抗生素发酵后水和溶剂的去除，重金属的脱除．超标残余农药的脱除
第 8 章膜分离
1: 膜分离过程的概念和分类
膜分离过程是用天然的或合成的、具有选择透过性的薄膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差、温度差等)时，原料侧液体或气体混合物中的某—或某些组分选择性地透过膜，以达到分离、分级、提纯或富集的目的。通常膜原料侧称膜上游,透过侧称膜下游。
2:各种膜分离共同的特点:
①多数膜分离过程无相变发生，能耗通常较低。②膜分离过程一般无需从外界加入其他物质，从而可以节约资源和保护环境。③膜分离过程可使分离与浓缩、分离与反应同时实现，从而大大提高了分离效率。④膜分离过程通常在温和条件下进行，因而特别适用于热敏性物质的分离、分级与富集。⑤膜分离过程不仅适用于从病毒、细菌到微粒广泛范围的有机物和无机物的分离，而还适用于许多由理化性质相近的化合物构成的混合物.⑥膜分离过程的规模和处理能力可在很大范围内变化,而其效率,设备单价,运行费用等都变化不大.⑦膜组件结构紧凑,操作方便,可在频繁的启停下工作,易自控和维修.
3:膜的分类
按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜; 按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜; 按材料分：合成有机聚合物膜、
无机材料膜;
4:对于不同种类的膜都有一个基本要求
（1）耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.1~0.8MPa反渗透膜的压力更高，约为1~10MPa（2）耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要（3）耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解；（4）化学相容性：保持膜的稳定性；（8）生物相容性：防止生物大分子的变性；（6）成本低；
5:作为实用分离膜应具备四个最基本的条件
(1)分离性(2)透过性(3)物理、化学稳定性 (4)经济性
6: 浓差极化形成的基本原因
以超滤过程为例，在膜装置的操作中，由于机械压力的作用．迫使溶液中的溶质和溶剂都趋向穿过膜。其中溶剂基本上是畅通无阻，可以全部通过。但是对溶质来说，由于膜的障壁作用，使其绝大部分无法通过而被截留在膜的高压侧表面上累积，造成由膜表面到主体流体溶液之间的浓度梯度，从而引起溶质从膜表面通过边界层向主体流扩散，这种现象就称为”浓差极化”。
7:改善浓差极化的对策
①增高流速。②填料法。③装设湍流促进器。所谓湍流促进器一般是指可强化流态的多种障碍物。④脉冲法。
⑤搅拌法.
8:超滤的基本原理
超滤是通过膜的筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质截留,使这些溶质与溶剂及小分子组分分离的膜过程. 膜孔的大小和形状对分离起主要作用,通常认为膜的物化性质对分离性能影响不是很大.
10:超滤膜的应用
超滤的工业应用可以分为三种类型：①浓缩；②小分子溶质的分离；③大分子溶质的分级。
生物大分子的分离纯化; 中药有效成分和有效部位的分离纯化; 制药工业中除热原
第８章吸附
1：吸附是指流体与固体多孔物质接触时,流体中的一种或多种组分传递到多孔物质外表面和微孔内表面并附着在这些表面的过程.利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。其中的固体物质称为吸附剂,被吸附的物质称为吸附质. 吸附达到平衡时，流体的本体相主体称为吸余相，吸附剂内的流体称为吸附相。
2：吸附法特点
1）常用于从稀溶液中分离出溶质，由于受固体吸附剂的限制，处理能力较小； 2）操作条件温和，适用于热敏性物质的分离； 3）对溶质的作用较小，因此在蛋白质的分离中特别重要； 4）可直接从发酵液中分离某些产物，以便消除它们对微生物的抑制作用； 5）可直接与其他分离过程或反应过程耦合，改善过程的动力学和热力学关系； 6）吸附剂和吸附质间的相互作用以及吸附平衡关系通常是非线性关系。
2：吸附分离原理及其分类及特点
根据吸附剂与吸附质相互作用力的不同，吸附可以分为物理吸附、化学吸附、交换吸附。物理吸附：吸附作用力为分子间引力（范德华力）、无选择性、无需较高的活化能、可逆、吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快。化学吸附：吸附作用力为化学键力，需要较高活化能、只能以单分子层吸附，选择性强、不可逆、吸附和解吸附速度较慢交换吸附：吸附作用力为静电力、吸附区域为极性分子或离子、吸附为单层或多层、可逆、选择性较好。
5：常用吸附剂
有机吸附剂：吸附树脂、纤维素、聚酰胺无机吸附剂：活性炭、硅胶、氧化铝、沸石等。活性炭、大孔树脂用得最多。(1)活性炭 (2)硅胶 (3)活性氧化铝 (4)沸石 (5)吸附树脂
9：吸附剂再生
大孔吸附树脂：水、稀酸、稀碱、有机溶剂再生。硅胶、活性炭、分子筛：加热再生，但要注意吸附剂的热稳定性。化学法、生物降解法。工业吸附装置：水蒸气（或惰性气体）吹扫。
10：大孔吸附树脂
1. 有机物与无机物的分离对无机离子没有任何吸附能力，
在中药成分提取中用于将重金属和灼烧灰分降至要求的范围内。2. 解离物与非解离物的分离对二者的吸附能力有很大差异。3. 一般有机物与强水溶性物质的分离强水溶性物质低级醇类、低级胺类、糖及多糖、多数氨基酸、肽类、蛋白质等，难被普通吸附树脂吸附。
11：大孔吸附树脂在中药生产中应用的优点
缩小剂量，提高制剂的内在质量：减少产品吸湿性：有效去除重金属：
第 10 章离子交换
1：离子交换
概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。
2：离子交换树脂进行电解质分离有三类反应：
4：离子交换的分类
按活性基团分类，可分为阳离子交换树脂(cation exchange)（含酸性基团）和阴离子交换树脂(anion exchange)（含碱性基团）。具体又可以分为：强阳、弱阳强阴、弱阴
11：大孔离子交换树脂的优点
通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶树脂由于溶胀现象，产生的“暂时孔”现象，从而强化了离子交换的功能；减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污染”现象（大分子不
易洗脱）；可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表面积，以适应不同的分离要求。常用的致孔剂有：良溶剂（能与单体互溶的）甲苯、四氯化碳；不良溶剂长链醇（碳4-10）煤油；高分子聚合物聚苯乙烯、聚丙烯酸酯
12：其它离子交换树脂类型
两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂；均孔型离子交换树脂：主要是阴离子型凝胶离子交换树脂，孔径均匀，交换容量高、机械强度好；螯合树脂：树脂上含有具有螯合能力的集团，既可以形成离子键，又可以形成配位键；主要用于脱除金属离子；*多糖基离子交换树脂：固相载体为多糖类物质，亲水性强、交换空间大、对生物大分子物致变性作用
13：离子交换分离过程一般包括四步:
1树脂预处理2料液与离子交换剂进行交换反应3离子交换剂的再生4再生后离子交换剂的清洗
14树脂预处理
物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗粒；化学处理：转型（氢型或钠型）阳离子树脂酸—碱—酸阴离子树脂碱—酸—碱最后以去离子水或缓冲液平衡
15：树脂再生
是指是离子交换树脂重新具有交换能力的过程2酸性阳离子树脂酸-碱-酸-缓冲溶液淋洗3碱性阴离子树脂
碱-酸-碱-缓冲溶液淋洗4方式有：顺流再生和逆流再生
16：离子交换在水处理中的应用
(1)水的软化(2)去离子水的制备
第11章色谱分离过程
1：色谱法(chromatography)：
以试样组分在固定相和流动相间的溶解、吸附、分配、离子交换或其他亲和作用的差异为依据而建立起来的各种分离分析方法称色谱法。
2：色谱柱：进行色谱分离用的细长管。固定相：管内保持固定、起分离作用的填充物。流动相：流经固定相的空隙或表面的冲洗剂。优点能较好的分离物理常数相近、化学性质类似的同系物和异构体。
3：色谱分离过程具有如下特点
(1)应用范围广从极性到非极性、离子型到非离子型、小分子到大分子、无机到有机及生物活性物质、热稳定到不稳定的化合物都可用色谱方法分离，尤其在生物大分子分离和制备方面，是其他方法无法替代的。 (2)分离效率高若用理论塔板数来表示色谱柱的效率，每米柱长可达几千至几十万的塔板数，特别适合于极复杂混合物的分离，且通常收率、产率和纯度都较高。 (3)操作模式多样在色谱分离中，可通过选择不同的操作模式，以适应各种不同样品的分离要求。如可选择吸附色谱、分配色谱和亲和色谱等不同的色谱分离方法；可选择不同的固定相和流动相状态及种类；可选择间歇式和连续式色谱等。 (4)高灵敏度在线检测在分离与纯化过程中，可根据产品的性质，应用不同的物理与化学原理．采用不同的高灵敏度检测器进行连续的在线检测，从面保证了在达到要求的产品纯度下，获得最高的产率。
4：分离原理
色谱分离过程的实质是溶质在不互溶的固定相和流动相之间进行的一种连续多次的交换过程,它借助溶质在两相间分配行为的差别而使不同的溶质分离.不同组分在色谱过程中的分离情况首先取决于各组分在而相间的分配系数、吸附能力、亲和力等是否有差异。
5：柱色谱法
是将固定相装在一金属或玻璃柱中或是将固定相附着在毛细管内壁上做成色谱柱，试样从柱头到柱尾沿一个方向移动而进行分离的色谱法。
6：薄层色谱法
是将适当粒度的吸附剂作为固定相涂布在平板上形成薄层，然后用与纸色谱法类似的方法操作以达到分离目的。7：常用术语
1. 基线在操作条件下，仅有纯流动相进入检测器时的流出曲线。
2. 色谱峰当组分随流动相进入检测器时，其响应信号大小随时间变化所形成的峰形曲线。正常的色谱峰呈正态分布。峰高：色谱峰顶点与峰底之间的垂直距离称为峰高(peak height)。用h表示。峰面积：峰与峰底之间的面积称为峰面积(peak area)，用A 表示。4. 区域宽度三种表示方法1) 标准偏差σ= 0.6011h 处峰宽的一半 = FG/22) 半高峰宽Wh/2=2.355σ3) 峰宽Wb= 4σ=1.110 Wh/2 5保留值：试样中各组分在色谱柱中停留时间值或将组分带出色谱柱所需流动相的体积值称为保留值。1) 保留时间：从进样至被测组分出现浓度最大值时所需时间tR。2) 保留体积：从进样至被测组分出现最大浓度时流动相通过的体积，VR 3) 死时间：不被固定相滞留的组分，从进样至出现浓度最大值时所需的时间称为死时间(dead time)，t0R 4) 死体积: 不被固定相滞留的组分，从进样至出现浓度最大值时流动相通过的体积称为死体积(dead volume) ，VM。
VM = t0RFc
高效液相色谱法
1：高效液相色谱法（HPLC）是20世纪60年代末70年代初发展起来的一种新型分离分析技术，随着不断改进与发展，目前已成为应用极为广泛的化学分离分析的重要手段。它是在经典液相色谱基础上，引入了气相色谱的理论，在技术上采用了高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，因而具备速度快、效率高、灵敏度高、操作自动化的特点。
2：高效液相色谱法与气相色谱法
液相色谱：以液体作为流动相的色谱分离方法1适用于高沸点、大分子、强极性和热稳定性差的化合物的分析。2流动相具有运载样品分子和选择性分离的双重作用。3气相色谱：以气体作为流动相的色谱分离方法。4适用于沸点较低、热稳定性好的中小分子化合物的分析。5流动相只起运载样品分子的能力。6气相色谱法分析对象只限于分析气体和沸点较低的化合物，它们仅占有机物总数的20％。对于占有机物总数近80％的那些高沸点、热稳定性差、摩尔质量大的物质，目前主要采用高效液相色谱法进行分离和分析。
3：(3)气相色谱一般都在较高温度下进行的，而高效液相色谱法则经常可在室温条件下工作。总之，高效液相色谱法是吸取了
气相色谱与经典液相色谱优点，并用现代化手段加以改进，因此得到迅猛的发展。目前高效液相色谱法已被广泛应用于分析对生物学和医药上有重大意义的大分子物质，例如蛋白质、核酸、氨基酸、多糖类、植物色素、
高聚物、染料及药物等物质的分离和分析。高效液相色谱法的仪器设备费用昂贵，操作严格，这是它的主要缺点。
10：流动相溶剂的要求是：
（1）溶剂对于待测样品，必须具有合适的极性和良好的选择性。（2）溶剂要与检测器匹配。对于紫外吸收检测器，应注意选用检测器波长比溶剂的紫外截止波长要长。所谓溶剂的紫外截止波长指当小于截止波长的辐射通过溶剂时，溶剂对此辐射产生强烈吸收，此时溶剂被看作是光学不透明的，它严重干扰组分的吸收测量。表20-2列出了一些常用溶剂的紫外截止波长。对于折光率检测器，要求选择与组分折光率有较大差别的溶剂作流动相，以达最高灵敏度。
11：液相色谱按两相极性不同分为:
13：流动相选择注意事项：
1纯度：采用“ HPLC ”级溶剂2避免使用会引起柱效损失或保留特性变化的溶剂3对试样有适宜的溶解度4溶剂粘度要小5与检测器相匹配6流动相配制时的顺序
第12章结晶过程
1：结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程。
2：结晶过程具有如下特点
①能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融混合物中形成纯净的晶体。②结晶过程可赋予固体产品以特定的晶体结构和形态(如晶形、粒度分布、堆密度等)。③能量消耗少，操作温度低，对设备材质要求不高，一般亦很少有三废排放，有利于环境保护。④结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。结晶过程可分为溶液结晶、熔融结晶、沉淀结晶和升华结晶四大类。
3：结晶的步骤
过饱和溶液的形成；晶核的形成；晶体生长；其中，溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。
4：根据溶解度随温度的变化特征，可将物质分为不同的类型
① 有些物质的溶解度随温度升高而迅速增大，L-维生素C、L-精氨酸；②有些物质的溶解度随温度升高以中等速度增加，L-苏氨酸；③有些物质随温度的升高其溶解度只有微小的增加。以上具有正溶解度特性。另有一些物质其溶解度随温度升高反而降低，它们在溶解过程中放出热量，即具有逆溶解度特性。折点；变态点。物质的溶解度特征对于结晶方法的选择起决定性作用。对于溶解度随温度变化较大的物质，适用冷却结晶方法分离；对于溶解度随有温度变化较少的物质，适用蒸发结晶法分离。
5：饱和溶液：当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等条件下的饱和溶解度时，该溶液称为饱和溶液；过饱和溶液：溶质浓度超过饱和溶解度时，该溶液称之为过饱和溶液；溶质只有在过饱和溶液中才能析出；溶质溶解度与温度、溶质分散度（晶体大小）有关。
6：结晶操作的特点
只有同类分子或离子才能排列成晶体，因此结晶过程有良好的选择性。通过结晶，溶液中大部分的杂质会留在母液中，再通过过滤、洗涤，可以得到纯度较高的晶体。结晶过程具有成本低、设备简单、操作方便，广泛应用于氨基酸、有机酸、抗生素、维生素、核酸等产品的精制。
7：重结晶
经过一次粗结晶后，得到的晶体通常会含有一定量的杂质。此时工业上常常需要采用重结晶的方式进行精制。重结晶是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。
8：重结晶的操作过程
选择合适的溶剂；将经过粗结晶的物质加入少量的热溶剂中，并使之溶解；冷却使之再次结晶；分离母液；洗涤；
9：溶液结晶过程
是指晶体从过饱和的溶液中析出的过程。按照结晶过程过饱和度产生的方法，
10：溶液结晶大致可分为：
冷却结晶法蒸发结晶法真空冷却结晶法盐析(溶析)结晶法反应结晶法
11冷却结晶
冷却法结晶过程基本上不去除溶剂，而是通过冷却降温使溶液变成过饱和。此法适用于溶解度随温度的降低而显著下降的物系冷却的方法分为自然冷却、间壁换热冷却及直接接触冷却。自然冷却法是指将热的结晶溶液置于无搅拌的有时甚至是敞口的结晶釜中，靠大气自然冷却而降温结晶。此法所得产品纯度较低，粒度分布不均，容易发生结块现象。设备所占空间大，容积生产能力较低。间壁换热冷却结晶是制药中应用广泛的结晶方法。冷却结晶过程所需的冷却量由夹套或外换热传递，具体选用哪种形式的结晶器，主要取决于结晶过程换热量的大小。内循环式结晶器由于受换热面积的限制，换热量不能太大。外循环式结晶器通过外部换热器传热，传热系数较大，还可根据需要加大换热面积，但必须选用合适的循环泵，以避免悬浮晶体的磨掘破碎。间壁换热冷却结晶过程的主要困难在于冷却表面上常会有晶体结出，称为晶疤或晶垢，使冷却效果下降，而从冷却面上清
除晶疤往往需消耗较多的工时。
12：蒸发结晶
蒸发结晶是除去一部分溶剂的结晶过程，主要是使溶液在常压或减压下蒸发浓缩而达到过饱和。此法适用于溶解度随温度降低而变化不大或具有逆溶解度特性的物系。蒸发结晶器与一般的溶液浓缩蒸发器在原理、设备、结构及操作上并无本质的差别但需要指出的是，一般蒸发器用于蒸发结晶操作时，对晶体粒度不能有效的加以控制。遇到必须严格控制晶体粒度的场合，则需将溶液先在一般的蒸发器中浓缩至略低于饱和浓度，然后移送至带有粒度分级装置的结晶器中完成结晶过程。
第13章电泳技术
1：电泳——是指带电荷的供试品（蛋白质、核酸等）在惰性支持介质中（如纸、醋酸纤维素、琼脂糖凝胶、聚丙烯酸胺凝胶等），于电场作用下向其对应的电极方向按各自的速度进行泳动，使组分分离成狭窄区带，用适宜的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其百分含量的方法。
2：基本原理
蛋白质、核酸，它们的净电荷随溶液环境（如pH值和离子强度等）而变化。带有正电荷的蛋白质分子在电场作用下向阴极方向移动；带负电荷的蛋白质分子向阳极方向移动。
3：凝胶电泳是按物质的电荷多少和分子大小进行分离的，所以，可依据待分离物质的分子大小，通过控制凝胶的交联度，设计出最适宜分离操作的孔径。此外，凝胶电泳的另一个优势还在于．它可以减少蛋白质的扩散和液体对流的影响，得到狭窄的分离区带，使具有相同电荷、不同分子量的蛋白质获得理想的分辨率。
4：影响电泳迁移率的因素
1.电场强度电强度是指单位长度（cm）的电位降，也称电势梯度。电场强度大,带电质点的迁移率加快。因产生大量热量，应配备冷却装置以维持恒温。当电压在500V以下，电场强度在2-10V/cm时为常压电泳。电压在500V以上，电场强度在20-200V/cm 时为高压电泳。
2.溶液的PH值溶液的PH值离PI(等电点)越远,质点所带净电荷越多，电泳迁移率越大。
3.溶液的离子强度
电泳液中的离子浓度增加时会引起质点迁移率降低。离子的这种障碍效应与其浓度和带电价数相关。4.电渗在电场作用下液体对于固体支持物的相对移动称为电渗。尽可能选择低电渗作用的支持物以减少电渗的影响. 9：电泳的技术问题和对策
电泳技术的目的是将混合物中各个组分进行分离, 有效措施是增大各组分的电泳迁移速率的差异.问题和对策:（1）仔细调整和控制电泳缓冲液的PH值.由于蛋白质分子所带的净电荷主要取决电泳缓冲液的pH 值，因此应仔细调整和控制电泳缓冲液的pH 值，尽可能使各组分分子的净电荷数的差异加大，但因蛋自质在酸性或碱性条件下易变性失活，因此一般控制在pH4.5-9.5 的范围内。（2）选择适当的缓冲系统.包括缓冲剂种类、浓度和其他电解质浓度。因为不同种类的缓冲剂与蛋白质之间的作用差别较大，同一种蛋白质在不同缓冲液中，即使pH 值相同，蛋白质所带电荷也可能不同，也会影响不同蛋白质分子间的相互作用。缓冲剂和其他电解质的浓度对蛋白质分子的净电荷及分子间相互作用的影响也十分显著。（3）表面活性剂的控制.表面活性剂（如SDS ）会强烈地破坏蛋自质分子间的非共价键作用，使蛋白质分子为表面活性剂分子包围，阻止了蛋白质分子间的相互作用，同时也消除了不同蛋自质分子的原有电荷差异。（4）控制电泳系统介质的有效粘滞度.，这包括选择适当的凝胶孔径和添加适当浓度的能增加介质粘度的物质（一般用蔗糖），这在无载体电泳中就更加重要。（5）有效控制电泳系统温度.电泳过程中产热使温度升高会造成以下后果：① 蛋白质变性，使分离失去意义。这在分析型电泳上似乎并不十分重要，但在制备型电泳上是至关重要的。② 温度升高会引起对流，蛋白质区带扩散，降低分辨率。随着电泳规模的扩大，产热越多，热量的去除越困难。电泳产热是电泳技术扩大规模的主要障碍。
10：在生物技术研究上应用的电泳技术
目前在生物技术研究中使用最广泛有效的是平板电泳，另外还有聚丙烯酰胺凝胶浓度梯度电泳、聚丙烯酰胺胶凝平板电泳、SDS 一聚丙烯酰胺凝胶平板电泳，此外还有聚丙烯酰胺凝胶pH 梯度电泳以及各种亲和电泳。这些电泳虽具有以上优点，但主要适合定性分析．而进行定量分析时比较复杂。近几年毛细管电泳技术的发展很快，在生物技术研究中的前景十分乐观，它不仅可以进行定性分析，也可进行定量分析。
生物分离工程实验
PART B 生物分离工程实验 实验十二香菇多糖的分离提取 一、实验目的 让学生了解香菇多糖的理化性质及提取工艺流程，掌握真空浓缩技术。 二、实验原理 香菇是一种药食两用真菌，具有提高免疫力、抗癌、降糖等多种生理功能。水溶性多糖作为香菇主要活性成分之一，主要以β-1,3-葡聚糖的形式，分子量从几万到几十万不等。通过有机溶剂提取，真空浓缩技术进行分离提取。 三、实验材料与试剂 原料：干香菇500g 试剂：氯仿、正丁醇、医用纱布、浓硫酸、重蒸酚、工业酒精 四、实验仪器 组织捣碎机、水浴锅、旋转蒸发器、1cm比色皿、751分光光度计、电子天平、台式离心机、试管、量筒、烧杯、玻璃棒 五、提取工艺流程 1. 1kg干香菇切成小块，以1：10（重量比）加入水，用组织捣碎机进行均质； 2. 取200mL均质液放入1L烧杯中，再加入300mL蒸馏水，加热至沸后，温 火煮沸1小时，（注意：煮沸过程中用玻璃棒不断搅拌，以免烧杯底部发生糊结；并间歇加入少量水，使杯内液体体积保持在500mL左右； 3. 加热完毕后，将杯内液体用8层纱布过滤，除去残渣，上清液转入另一烧杯 中； 4. 将上清液倒入圆底烧瓶中，在旋转浓缩仪上进行浓缩，浓缩条件为-0.1MPa 、 60℃，浓缩液体积至100mL左右停止； 5. 将浓缩液在1×10000g离心10min，将上清液转入另一烧杯，除去残渣； 6. 上清液中加入等体积的氯仿正丁醇浓液（体积比为4：1），搅拌5min，静置 30分钟； 7. 将混合液体在1×5000g下离心20min,分离水相；
8. 在水相中加入终浓度为80%的酒精，搅拌均匀，静置20min，1×5000g下离 心10min； 9. 取出沉淀物，放入已称重的干燥表面皿中，在真空干燥箱中80℃下真空干燥； 10. 干燥后，称重，计算多糖的产率； 11. 准确称取干燥后多糖20mg于500ml容量瓶中，加水定容； 12. 取定容液2ml加入6%苯酚1ml，混匀，再加入浓硫酸5ml，混匀，放置20min 后，于490nm测吸光度； 13. 葡萄糖标准曲线的制定：准确称取葡萄糖20mg定容于500ml容量瓶中，分 别取0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6及1.8ml，补水至2ml，依12步骤反应液，并分别测吸光度，根据葡萄糖浓度和吸光度绘制标准曲线； 14. 根据香菇多糖吸光度和葡萄糖标准曲线，计算多糖纯度。 六、思考题 1. 根据以上实验步骤，表达多糖产率及纯度的计算公式； 2. 利用所学生物化学知识，分析多糖沉淀原理。
南京中医药大学《制药分离工程》复习提纲
南京中医药大学《制药分离工程》复习提纲 第一章绪论 一、制药工业三大制药方法 生物制药、化学合成制药、中药制药，三大药源：上游技术下游技术 二、分离基本方法及其原理 第二章浸取 一、物理萃取与化学萃取 （1）物理萃取：萃取剂与溶质间不发生化学反应，溶质根据相似相溶原理（分子结构相似或极性相似）在两相间达到分配平衡，从而实现溶质向萃取相的转移。（2）化学萃取：溶质与萃取剂间发生化学反应（离子交换、络合反应等）生成复合分子，从而实现溶质向萃取相的转移。 二、液固萃取原理 用液体溶剂（萃取剂）提取固体原料中的目标成分，又叫固液萃取、浸取等。 三、液固萃取的萃取过程 （1）浸润、渗透阶段：中药材被粉碎但大部分细胞仍是保持完整状态，溶剂附着粉粒表面使其湿润称为浸润，同时通过毛细管和细胞间隙渗透至细胞组织内称为渗透。（2）解吸、溶解阶段：细胞内成分间有一定的亲和力，溶剂克服这种亲和力，使待浸取成分易于转入溶剂中，称为解吸。溶剂进入细胞组织后与被解吸的成分接触，使目标成分转入溶剂，称为溶解。（3）扩散、置换阶段：溶剂溶解有效成分后形成浓溶液具有较高渗透压，形成扩散点，不停地向周围扩散其溶解的成分。（分子扩散：完全由于分子浓度不同而形成的扩散。对流扩散：由于有流体的运动而加速扩散。实际浸取过程两种扩散方式均有，而对流扩散对浸取效率影响更大）。 四、影响速度的因素 ①药材的粒度②温度③溶剂用量及提取次数④时间⑤浓度差⑥溶剂的PH ⑦压力 五、浸取过程的计算 包括单级浸取、多级错流浸取、多级逆流浸取三种操作方式的浸出量、浸出 率、浸出时间的计算。 六、浸取方法、工艺及设备 1、浸取方法：浸渍法、煎煮法、渗漉法 2、浸取工艺：单级浸出工艺、单级回流浸出工艺、单级循环浸渍浸出工艺、多级浸出工艺 3、浸取设备：间歇式浸取器、连续浸取器：U型、直线型螺旋推进器、肯尼迪式逆流浸取器、 喷淋渗漉式浸、取混合式连续浸取器等。 七、液固萃取浸取溶剂选择原则 ①对有效成分溶解度足够大，对杂质溶解度小，节省溶剂用量。②与有效成分有足够大沸点差，便于回收利用。③有效成分在溶剂中扩散系数大且黏度小，便于扩散。④价廉易得，无毒或毒性小，无腐蚀或腐蚀性小。 第三章液液萃取 一、液液萃取原理
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1、简述分子蒸馅的过程、特点及机理。分子平均自由程、分子蒸馅。设计分子蒸馅的重要数据参数。 答：①分子从液相主体向蒸发表面扩散；②分子在液相表面上的自山蒸发；③分子从蒸发表而向冷凝而飞射；④分子在冷凝面上冷凝。特点：1、普通蒸馆在沸点温度下进行分离, 分了蒸镉可以在任何温度下进行，只要冷热两面间存在着温度差，就能达到分离目的。2、普通蒸懈是蒸发与冷凝的可逆过程，液相和气相间可以形成相平衡状态;而分子蒸饰过程屮, 从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上，中间不为其它分子发生碰撞，理论上没有返冋蒸发面的可能性，所以，分子蒸憎过程是不可逆的。3、普通蒸僻有鼓泡、沸腾现象；分子蒸僻过程是液层表面上的自市蒸发，没有鼓泡现象。4、表示普通蒸饰分离能力的分离因索与纽元的蒸汽压之比有关，表示分了蒸镉分离能力的分离因素则与组元的蒸汽压和分了量之比冇关，并可由相对蒸发速度求出。机理：分了蒸憎机理是根据被分离混合物各组分分了平均口由程的差界。蒸发表面?冷凝表面Z间距离小于轻相分子的平均自由程、大于重相分子的平均自由程时，轻相分了在碰撞Z前便冷凝、不会被返回，而重相分了在冷凝Z前便相互碰撞而返回、不发牛冷凝，这样轻相重相便被分离开。分子自由程（1）分子在两次连续碰撞之间所走的路程的平均值叫分子平均自由程。（2）分子蒸懾是一种在髙真空条件下，根据被分离混合物各组分分了平均自由程的差异进行的非平衡蒸惚分离操作。重要参数：分了蒸发速度、蒸汽圧、分解危险度、分离因数。 2、反胶束的形成、萃取及过程 答：表面活性剂溶于非极性的有机溶剂屮，当具浓度超过临界胶束浓度时，在有机溶剂内形成的胶束叫反胶束，或称反相胶束。在反胶束屮，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的冇机溶剂接触，而极性基团则排列在内形成一个极性核。此极性核具冇溶解极性物质的能力，极性核溶解水后，就形成了“水池”。萃取原理：蛋白质进入反胶束溶液是一种协同过程。即在两相（有机相和水相）界面的表血活性剂层，同邻近的蛋白质发生静电作用而变形，接着在两相界而形成了包含有蛋白质的反胶束，此反胶朿扩散进入有机相中，从而实现了蛋白质的萃取。萃取过程是静电力、疏水力、空间力、亲和力或几种力协同作用的结果, 其小蛋口质与表而活性剂极性头间的静电相互作用是主要推动力。根据所用农面活性剂类型，通过控制水相pH高于或低丁?蛋白质的等电点，达到正萃反萃的F1的。利用表面活性剂在冇机相中形成反胶团，反胶团在冇机相中形成分散的亲水微环境，使一些水溶性生物活性物质，如蛋口质、肽、氨基酸、酶、核酸等溶于其小，这种萃取方法叫反胶团萃取。反胶束萃取是一种特殊方式的萃取操作，是利用反胶束将纟R 分分离的一种分离技术。被萃取物以胶体或胶团形式被萃取。反胶团萃取蛋白质的“水壳模型”的过程：（1）蛋白质到达界面层，宏观两相（有机相、水相）界面间的表面活性剂层同邻近的蛋白质发生静电作用而变形。（2）蛋白质分子进入反胶团内，两相界面形成包含蛋白质的反胶团。（3）包含有蛋白质的反胶团进入有机相。 3、双水相萃取的性质以及是如何萃取的。 答：特点与技术特征：①体系冇生物的亲和性（生理慕础为水溶液）；②体系能进行萃取性的生物转化；③体系能与细胞相结合，操作既能节省萃取设备和时间，又能避免细胞内陆的损失； ④亲和萃取可大大提高分配系数和萃収专一性；⑤任何两相体系不要求特殊处理就可与后续纯化工艺相链接；⑥开发廉价新型的双水相体系。萃取原理：依据物质在两相间的选择性分配。当萃取体系的物性不同时，物质进入双水和系后，由于表曲性质、电荷作用和各种力（如疏水键、氢键和离子键等）的存在和环境因索的影响，使其在上下相中的浓度不同，从而达到萃取的冃的。影响双水相萃取的因素：1、聚合物及其相对的分子量2、系数长度对分配平衡的影响3、离子环境対蛋白质在两和系统中的影响4、体系PH值影响5、温度的影响。双水相体系的形成、双水相体系萃取：两有机物（一般是亲水性高聚物）或有机物与无机盐在水中以适当浓度溶解后，形成互不相溶的两相体系，每相中均含冇大量的水（85?95% ）,此体系叫双水相体系。双水相体系形成后，利用双水相体系进行物质分离的操作叫双水相萃取。被分离物质是蛋白质、酶、核酸、颗
生物分离工程实验
生物分离工程实验 实验一茶多酚标准曲线的测定 仪器：紫外分光光度计，比色皿，天平，容量瓶，移液管，pH计、试管 药品：没食子酸丙酯或茶多酚，酒石酸钾钠，硫酸亚铁，磷酸氢二钠，磷酸二氢钾。 方法： A溶液配制 没食子酸丙酯标准溶液配制 准确称取25mg没食子酸丙酯，蒸馏水溶液，移入25mL容量瓶并稀释至刻度，摇匀，配制成1mg/mL的标准溶液 酒石酸亚铁溶液配制 准确称取0.1g硫酸亚铁，和0.5g酒石酸钾钠，混合，蒸馏水溶解后移入100mL容量瓶，稀释至刻度，摇匀。 pH7.5磷酸盐缓冲液配制 磷酸氢二钠：准确称取分析纯磷酸氢二钠2.969g，蒸馏水稀释溶解，移入250mL容量瓶，加水稀释至刻度，摇匀，为a液 磷酸二氢钾：准确称取分析纯磷酸二氢钾，、2.2695g，蒸馏水溶解，移入250mL容量瓶，定容，B。 取A液体85mL，B液体15mL混合均匀，即成。 B．标准曲线绘制 分别吸取0、0.25、0.50、0.75、1.0、1.25mL的没食子酸丙酯标准液于25mL容量瓶中，加入蒸馏水4mL，再加入酒石酸亚铁溶液5mL，用pH7.5的磷酸盐缓冲溶液稀释至刻度，摇匀，分光光度计在540nm处，1cm比色皿，分别测定吸光度。空白参比操作同上，不加没食子酸丙酯。以容量瓶中没食子酸丙酯的绝对含量mg为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，做线性回归。 C 样品测定 取适量样品加入容量瓶，操作同上，没食子酸丙酯含量乘以换算系数1.5，求得茶多酚。
实验二超声法和回流法提取茶多酚的比较 实验仪器： 超声提取器、布氏漏斗、抽滤瓶、真空泵、烧瓶、量筒、分光光度计、比色皿、容量瓶等、实验试剂 茶叶、纯净水、茶多酚（没食子酸丙酯）、硫酸亚铁、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾等 操作方法 1、材料准备 称取一定量的茶叶，研钵粉碎。备用 2、提取 A、超声提取法 称取5g粉碎后茶叶末，放入烧瓶（塑料袋密封），加入100mL水，于超声提取器，50℃提取20min，抽滤，定容至100mL，待测。 B、回流提取法 称取10g粉碎后茶叶末，放入圆底烧瓶，加入100mL水，80℃提取40min，分别在1、3、5、7、10、15、20、30、40min取3mL样品，小漏斗过滤后，待测。测得茶多酚含量（mg/mL）以茶多酚含量为纵坐标，时间为横坐标绘制曲线。 3. 含量测定 按照标准曲线的方法测定含量。 所需试剂及仪器 试剂： 没食子酸丙酯或者茶多酚，酒石酸钾钠，硫酸亚铁，磷酸氢二钠，磷酸二氢钾， 仪器： 紫外分光光度计，水浴锅，电子天平，pH计，超声提取器，量筒（100mL*1），容量瓶（25mL*8，100mL*4, 250mL*2），比色皿*5，移液管（1.0mL*2, 0.5mL*2, 2mL*2, 5mL*4） 三角瓶250mL*2，小漏斗*2，试管架
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制药分离工程考试题 目
精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 制药工业包括：生物制药、化学合成制药、中药制药；生物药物、化学药物与中药构成人类防病、治病的三大药源。原料药的生产包括两个阶段：第一阶段，将基本的原材料通过化学合成、微生物发酵或酶催化反应或提取而获得含有目标药物成分的混合物。第二阶段，常称为生产的下游过程，主要是采用适当的分离技术，将反应产物或中草药粗品中的药物或分纯化成为药品标准的原料药。分离操作通常分为机械分离和传质分离两大类。 萃取属于传质过程 浸取是中药有效成分的提取中最常用的。浸取操作的三种基本形式：单级浸取，多级错流浸取，多级逆流浸取。中药材中所含的成分：①有效成分 ②辅助成分 ③无效成分 ④组织物 浸取的目的：选择适宜的溶剂和方法，充分浸出有效成分及辅助成分，尽量减少或除去无效成分。对中药材的浸取过程：湿润、渗透、解吸、溶解及扩散、置换。 浸取溶剂选择的原则：①、对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量。②、与溶剂之间有足够大的沸点差，以便于采用蒸馏等方法回收利用。③、溶质在统计中的扩散系数大和粘度小。④、价廉易得，无毒，腐蚀性小。浸取辅助剂的作用：①、提高浸取溶剂的浸取效能。②、增加浸取成分在溶剂中的溶解度。③、增加制品的稳定性。④、除去或减少某些杂质。浸取过程的影响因素：①、药材的粒度。②、浸取的温度。③、溶剂的用量及提取次数。④、浸取的时间。⑤、浓度差。⑥、溶剂的PH 值。⑦、浸取的压力。浸出的方法：浸渍、煎煮、渗漉。超声波协助浸取，基本作用机理：热学机理、机械机理、空化作用。超声波的空化作用：大能量的超声波作用在液体里，当液体处于稀疏状态时，液体将会被撕裂成很多小的空穴，这些空穴一瞬间闭合，闭合时产生高达几千大气压的瞬间压力，即称为空化效应。微波协助浸取特点：浸取速度快、溶剂消耗量小。局限性：只适用于对热稳定的产物，要求被处理的物料具有良好的吸水性。萃取分离的影响因素：①、随区级的影响与选择原则。②、萃取剂与原溶剂的互溶度。③、萃取剂的物理性质。④、萃取剂的化学性质。破乳的方法：①、顶替法（加入表面活性更强的物质）②、变型法（加入想法的界面活性剂）③、反应法 ④、物理法 超临界流体的主要特征：①、超临界的密度接近于液体。 ②、超临界流体的扩散系数介于气态与液体之间，其粘度接近气体。③、当流体接近临界区时，蒸发热会急剧下降，有利于传热和节能。④、流体在其临界点附近的压力或温度的微小变化都会导致流体密度相当大的变化，从而使溶质在流体中的溶解度也产生相当大的变化。 1二氧化碳作为萃取剂，这主要是由它的如下几个优异特性决定： ① 临界温度低（Ｔc ＝31.3℃)，接近室温；该操作温度范围适合于分离热敏性物质，可防止热敏性物质的氧化和降解，使沸点高、挥发度低、易热解的物质远在其沸点之下被萃取出来。② 临界压力（7 . 38MPa ）处于中等压力，就目前工业水平其超临界状态一般易于达到。③ 具有无毒、无味、不燃、不腐蚀、价格便宜、易于精制、易于回收等优点。因而，SC-CO2 萃取无溶剂残留问题，属于环境无害工艺。故SC-CO2萃取技术被广泛用于对药物、食品等天然产品的提取和纯化研究方面。④ SC-CO2还具有抗氧化灭菌作用，有利于保证和提高天然物产品的质量。 2分子蒸馏过程的特点 分子蒸馏在极高的真空度下进行， 且蒸发面与冷凝面距离很小，因此在蒸发分子由蒸发面飞射至冷凝面的进程中彼此发生碰撞几率小 2分子蒸馏过程中，蒸汽分子由蒸发面逸出后直接飞射至冷凝面上，理论上没有返回蒸发面的可能，故分子蒸馏过程为不可逆过程③分子蒸馏的分离能力不但与各组分间的相对挥发度有关，而且与各组分的分于量有关。④分子蒸馏是液膜表面的自由蒸发过程，没有鼓泡、沸腾现象。 3结晶过程的特点 1) 能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融混合物中形成纯净的晶体。有时用其他方法难以分离的混合物系，采用结晶分离更为有效。如同分异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等。2) 固体产品有特定的晶体结构和形态(如晶形、粒度分布等)。 3) 能量消耗少，操作温度低，对设备材质要求不高，三废排放少，有利于环境保护。 4) 结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。 4 降低膜的污染和劣化的方法 1)预处理法 ；有热处理、调节pH 值、加螯合剂(EDTA 等)、氯化、活性炭吸附、化学净化、预微滤和预超滤等。 2)操作方式优化； 膜污染的防治及渗透通量的强化可通过操作方式的优化来实现， 3)膜组件结构优化 ； 膜分离过程设计中，膜组件内流体力学条件的优化，即预先选择料液操作流速和膜渗透通量，并考虑到所需动力，是确定最佳操作条件的关键。膜组件清洗； 膜的清洗方法有水力清洗、机械清洗、化学清洗和电清洗四种。 1电泳是指带电荷的供试品（蛋白质、核苷酸等）在惰性支持介质中（如纸、醋酸纤维素、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等），于电场作用下向其对应得电极方向按各自的速度进行泳动，使组分分离成狭窄区带，用适宜的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其百分含量的方法。 2超声波的空化效应 当空穴闭合或微泡破裂时，会使介质局部形成几百到几千K 的高温和超过数百个大气压的高压环境，并产生很大的冲击力，起到激烈搅拌的作用，同时生成大量的微泡，这些微泡又作为新的气核，使该循环能够继续下去，这就是空化效应。 3微波协助浸取的 原理 微波是一种非电离的电磁辐射,被辐射物质的极性分子在微波电磁场中可快速转向并定向排列,由此产生的撕裂和相互摩擦将引起物质发热,即将电能转化为热能,从而产生强烈的热效应。因此，微波加热过程实质上是介质分子获得微波能并转化为热能的过程。 4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高分子膜制备 L-S 法（相转化法）（1）高分子材料溶于溶剂中并加入添加剂配制成膜液。 （2）成型。（3）膜中的溶剂部分蒸发。（4）膜浸渍在水中。（5）膜的预压处理 6热致相分离法 （1）高分子-稀释剂均相溶液的制备； 稀释剂室温下是固态或液态，常温下与高分子不溶，高温下能与高分子形成均相溶液。（2）将上述溶液制成所需要的形状（3）冷却（4）脱出稀释剂 溶剂萃取或减压蒸馏等方法（5）干燥 7浓差极化：在膜分离操作中，溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。 8凝胶极化：膜表面附近浓度升高，增大膜两侧的渗透压差，使有效压差减小，透过通量降低。当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层的现象。 9反渗透 ：反渗透过程就是在压力的推动下，借助于半透膜的截留作用，将溶液中的溶剂与溶质分离开来。反渗透现象:若在盐溶液的液面上方施加一个大于渗透压的压力，则水将由盐溶液侧经半透膜向纯水侧流动的现象。 10电渗析：利用待分离分子的荷点性质和分子大小的差别，以外电场电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作. 11离子交换： 能够解离的不溶性固体物质在与溶液中的离子发生离子交换反应。利用离子交换剂与不同离子结合力的强弱，将某些离子从水溶液中分离出来，或者使不同的离子得到分离。 12多效蒸发逆流加料特点：1.前后不能自动流动，需送料泵；2.无自蒸发；3.各效粘度变化不明显；4.适宜于粘度随温度和浓度变化较大的溶液的蒸发，不适用于热敏性物料的蒸发。 13热泵蒸发是指通过对二次蒸气的绝热压缩，以提高蒸气的压力，从而使蒸气的饱和温度有所提高，然后再将其引至加热室用作加热蒸气，以实现二次蒸气的再利用。 14分子蒸馏是一种在高真空条件下进行的非平衡分离的连续蒸馏过程，又称为短程蒸馏。分子蒸馏原理 分子蒸馏是依靠不同物质的分子在运动时的平均自由程的不同来实现组分分离的一种特殊液液分离技术。混合液中轻组分分子的平均自由程较大，而重组分分子的平均自由程较小。 15分子蒸馏应满足的两个条件：①轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大越好；②蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程。 16分子蒸馏设备的组成 ： 一套完整的分子蒸馏设备主要由进料系统、分子蒸馏器、馏分收集系统、加热系统、冷却系统、真空系统和控制系统等部分组成。 17同离子效应：增加溶液中电解质的正离子（或负离子）浓度，会导致电解质溶解度的下降的现象。 18均相初级成核：洁净的过饱和溶液进入介稳区时，还不能自发地产生晶核，只有进入不稳区后，溶液才能自发地产生晶核。这种在均相过饱和溶液中自发产生晶核的过程。 19剪应力成核：当过饱和溶液以较大的流速流过正在生长中的晶体表面时，在流体边界层存在的剪应力能将一些附着于晶体之上的粒子扫落，而成为新的晶核。 20接触成核：当晶体与其他固体物接触时所产生的晶体表面的碎粒。在过饱和溶液中，晶体只要与固体物进行能量很低的接触，就会产生大量的微粒。 21二次成核：在已有晶体的条件下产生晶核的过程。 二次成核的机理主要有流体剪应力成核和接触成核。
制药分离工程的复习提要
课程名称：制药分离工程 一、考试的总体要求： 全面掌握制药分离工程单元操作的基本概念、基本原理和计算方法，能够运用所学理论知识合理选定单元操作和进行相关的设计计算；对制药过程中的某些现象进行分析，并根据具体情况对操作进行优化。具有扎实的专业基础知识、能灵活应用所学知识分析并解决实际问题的能力。 二、考试的内容及比例：（重点部分） （1）制药分离过程（10%） 制药分离过程是制药生产的主要单元操作，掌握制药分离工程单元操作的地位、特征和一般规律，以及制药单元过程设计的内容、特点。主要包括制药分离过程的特点、设计的目的和要求及单元过程的选择依据。 （2）蒸馏与精馏（10%） 正确掌握精馏过程的设计计算方法，能够对给定分离要求的精馏过程进行计算分析，包括蒸馏和精馏的区别、气液平衡、理论板和回流比和精馏过程概念与计算。 （3）萃取和浸取（10%） 掌握单级液液萃取和浸取过程的特征和设计计算方法（物料衡算），能够对萃取过程的萃取剂、萃取相和萃余相进行计算分析。包括三角形相图和杠杆定律、萃取的相平衡关系、单级萃取器的物料衡算、浸取相平衡和单级浸取。 （4）结晶（15%） 掌握结晶过程的原理、相平衡关系以及晶核生程和生长的规律，能够进行结晶器物料衡算和结晶颗粒数的计算。包括结晶-溶解的相平衡曲线及其分区、晶核的生产和晶体的成长、结晶过程的控制手段、间歇结晶器。 （5）吸附和离子交换（15%） 正确掌握吸附和离子交换装置的性能特征及设计方法，能够根据分离要求合理选用吸附剂或离子交换剂，并进行相关的计算分析。包括吸附等温线方程、吸附过程的影响因素、离子交换平衡方程和速度方程、典型吸附剂和离子交换剂。 （6）色谱分离法（15%） 正确掌握色谱分离法的基本原理和有关计算方法，能够根据分离要求选择合适的色谱法种类及进行设计。包括色谱法平衡关系及分配系数、阻滞因数和洗脱容积、色谱法的塔板理论、色谱分离的主要影响因素和应用原则。 （7）膜分离（15%） 掌握膜性能特征的表征参数，能够根据分离要求设计膜分离流程以及合理选用膜组件。包括膜性能的表征参数、浓差极化现象、膜过滤装置的设计方法。 （8）非均一系的分离（10%） 掌握沉降和过滤两类方法的原理和设计计算，能够根据分离要求合理选定分离方式，并进行相关设计。包括重力沉降、离心沉降、过滤器的设计。 三、试卷题型及比例 考试试卷主要包括以下题型：名词解释、计算题、简答题、论述题，各类的比例为名词解释占10%、计算题占10%、简答题占40%、论述题占40%. 四、考试形式及时间 考试形式为笔试。 五、主要参考教材（参考书目） 白鹏等主编，制药分离工程，2002. 吴梧桐主编，生物制药工艺学，中国医药科技出版社，1992
生物分离工程题库+答案
《生物分离工程》题库 一、填充题 1. 生物产品的分离包括R 不溶物的去除 ，I 产物分离 ，P 纯化 和P 精 制 ； 2. 发酵液常用的固液分离方法有 过滤 和 离心 等； 3. 离心设备从形式上可分为 管式 ， 套筒式 ， 碟片式 等型式； 4. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为 微滤膜 ， 超滤膜 ， 纳滤膜 和 反渗透膜 ； 5. 多糖基离子交换剂包括 离子交换纤维素 和 葡聚糖凝胶离子交换剂 两大类； 6. 工业上常用的超滤装置有 板式 ， 管式 ， 螺旋式和 中空纤维式 ； 7. 影响吸附的主要因素有 吸附质的性质 ， 温度 ， 溶液pH 值 ， 盐的浓度 和 吸附物的浓度与吸附剂的用量 ； 8. 离子交换树脂由 网络骨架 （载体） ， 联结骨架上的功能基团 （活性基） 和 可 交换离子 组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是 引发剂（ 提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚 合所必需的自由基） ； 甲叉双丙烯酰胺的作用是 交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作 用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链） ； TEMED 的作用是 增速剂 （催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的 聚合 ）； 10 影响盐析的因素有 溶质种类 ， 溶质浓度 ， pH 和 温度 ； 11.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有 自然起晶法 ， 刺激起晶法 和 晶种起晶法 ； 12.简单地说离子交换过程实际上只有 外部扩散 、内部扩散 和化学交换反应 三步； 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir 吸附方程，其形式为c K c q q 0+= 14.反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的，而流动相是 极性强 的；常用的固定相有C 8 辛烷基 和 十八烷基C 18 ；常用的流动相有 乙腈 和 异丙醇 ； 15.超临界流体的特点是与气体有相似的 粘度和扩散系数 ，与液体有相似的 密度 ； 16.离子交换树脂的合成方法有 加聚法 和 逐步共聚法 两大类；
制药分离工程习题册
第1章绪论 1-1 分离技术在制药过程中的任务和作用是什么？ 1-2 与化工分离过程相比，制药分离过程有哪些特点？ 1-3 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。 1-4 根据过程的原理，分离过程共分为几大类？ 1-5 分离过程所基于的被分离物质的分子特性差异、以及热力学和传递特性包括哪些？ 1-6 针对分离任务，决定选用哪一种分离技术时需考虑的主要因素有哪些？ 1-7 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。 1-8 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？ 1-9 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？ 1-10 试说明选择分离方法的步骤。 第2章精馏技术 2-1 精馏技术在制药过程中主要应用于哪些方面？ 2-2 为什么制药过程中主要采用间歇精馏方式？ 2-3 与连续精馏相比，间歇精馏有哪些优点？ 2-4 试分析简单蒸馏和精馏的相同点和不同点，并说明各自的适用场合。 2-5 什么是间歇精馏的一次收率和总收率？这两个值在什么情况下相等？ 2-6 试比较间歇共沸精馏和间歇萃取精馏的优缺点。 2-7 试比较萃取精馏和加盐精馏的优缺点。 2-8 试说明间歇变压精馏的操作方法。 2-9 为什么塔顶存液量的增大会使间歇精馏的操作时间变长？ 2-10 试说明间歇精馏操作过程中塔顶温度和塔釜温度的变化规律。 2-11 水蒸汽蒸馏的应用条件是什么？ 2-12 已知某理想气体的分子直径为9×10-9米，试求操作压力为1帕，操作温度为100℃时，该物质在平衡条件下的分子平均自由程？ 2-13 求水在100℃进行分子蒸馏时，理想情况下的蒸发速率。 2-14 由理论塔板数为20的间歇精馏塔分离二组元混合物，轻组分A含量48.6%（摩尔百 分数），重组分B含量51.4%。采用恒回流比操作，回流比为9.8。组分A和组分 B的相对挥发度为1.2。 （1）若初始投料浓度为75%，试计算当馏出总量为初始总投料量的90%时的产品 平均浓度； （2）若处始总投料量为100摩尔，塔釜蒸发速率为100摩尔/小时，试计算完成上 述操作所需的时间。 2-15 氯苯和水的蒸气压如下表所示———————————————————————————— 蒸气压(kN/m2) 13.3 6.7 4.0 2.7 (mmHg) 100 50 30 20 温度(K) 氯苯343.6 326.9 315.9 307.7 水324.9 311.7 303.1 295.7 ————————————————————————————
制药分离工程思考题和练习题答案概要
1-2分别给岀生物制药、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，列岀常用的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，缺点是浸岀时间长，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。浸岀率高，浸岀液浓度也高，消耗的热能少，浸岀速度快。 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
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
制药分离工程复习题
简答 1. 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，综合各类学科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。 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。 2. 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。 3. 试按照过程放大从易到难的顺序，列出常用的5 种分离技术。 4. 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？ 5. 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？ 6. 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。 7. 如何判断采用某种溶剂进行分离的可能性与难易。 8. 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B: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。1
时，萃取操作可以进行，B =1时萃取操作不能进行 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（值、盐析、带溶剂），乳化和破乳 10. 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。 11. 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。 12. 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。 13. 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。 14. 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。15. 膜分离技术的特点是什么? （1）膜分离过程不发生相变化，与有相变化的分离法和其他分离法相比，能耗要低。 （2）膜分离过程是在常温下进行，因而特别适用于对热敏感的物质，假如汁、酶、药品等的分离、分级、浓缩与富集。 （3）膜分离技术不仅适用于有机物和无机物，从病毒、细菌到微粒的广泛分离的范围，而且还适用于很多特殊溶液体系的分离，如溶液中大分子与无机盐的 分离、一些共沸物或近沸点物系的分离等。 （4）由于只是用压力作为膜分离的推动力，因此分离装置简单，操纵轻易，易自控、维修。 16. 什么是浓差极化？它对膜分离过程有什么影响？ 当溶剂透过膜，而溶质留在膜上时，膜面上溶质浓度增高，这种膜面上的溶质浓度高于主体中溶质浓度的现象叫浓差极化。浓差极化可造成膜的通量大大降低，对膜分
生物分离工程实验.
PART B 生物分离工程实验 实验九硅胶色谱法分离甘油三酯 一、实验目的 通过从粗油中分离甘油三酯，学习运用凝胶色谱法分离油脂中各个成分的方法。 二、实验原理 吸附色谱是利用吸附剂对被分离物质的吸附能力不同，用溶剂或气体洗脱，以使组分分离。常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、聚酰胺等有吸附活性的物质。硅胶色谱频繁使用在脂质中的单一脂质，糖脂质以及磷脂质的分离。各种脂质被硅胶吸附，随着洗脱溶液的极性增加，各种极性不同的化合物被分离出来。 三、实验仪器 1. 层析柱(1.5×75cm) 2. 250mL 三角容量瓶 3. 分析天平（0.001g） 4. 真空浓缩装置 5. 搜集瓶 6. 氮气 四、实验材料与试剂 1. 正己烷 200mL 2. 乙醚15mL 3. 蒸馏水 1.3mL 4. 硅胶（100目左右） 25g 五、实验步骤 1. 活化硅胶（110度，6小时干燥）25g中加入5%蒸馏水使其部分钝化并充分混 匀放置30分钟。加入正己烷至刚好淹没硅胶为止并用超声波脱气3分钟。2. 层析柱底部放入脱脂棉少许（防止硅胶泄漏），将硅胶放入到层析柱中正己烷 溶液要没过硅胶层表面。
3. 准确称取食用油1±0.001 g加入到硅胶层析柱中用150mL正己烷/乙醚 （87∶13，v/v）洗脱，洗脱速度为2-3滴/min。洗脱时表面不能干和。 4. 收集的洗脱液用真空浓缩装置浓缩至无有机溶剂气味为止。 5. 准确称取浓缩物质量。 六、回收率计算 回收率= Ws/W×100% Ws：回收的甘油三酯质量（g） W：食用油质量（g） 七、思考题 1. 实验中加水的目的是什么？ 2. 怎样验证洗脱液中收集的甘油三酯的纯度。
2013级制药分离工程复习大纲 (1)
《制药分离工程》复习大纲 （适用于2013级制药工程专业） 主要题型：专业术语解释、综合问答题、图解题、计算题、实验设计题。 参阅教材：应国清主编. 药物分离工程浙江大学出版社 2011年 第一、二章绪论 1、就下游分离纯化工艺分析，原料药生产与化工制药有何区别？P5-6 2、制药分离工程主要有哪些单元操作？各自主要的分离机制是什么？P11-13 3、试述药物分离的原则有哪些？P29-30 4、评价一个分离过程的效率主要有哪几个标准？可参阅P30-32（分离容量、分离速度、分辨率和回收率） 第三章离心与过滤 1、如何根据分离因数的大小对离心法进行分类？P37 2、结合图3-1、3-2和3-3，试述差速离心、密度梯度离心和等密度梯度离心的原理。P38-39 3、结合图3-4试述管式离心机和碟片式离心机的工作原理。P40-41 4、结合图3-11和3-13试述板框压滤机和转筒真空过滤机的工作原理。P46-48 5、结合图3-18说明青霉素的提取和纯化工艺过程。P50-51 第四章沉淀分离法 1、试述沉淀分离法和结晶法的异同？P53, 246（参阅课件辅助讲解内容） 2、试述沉淀分离的原理是什么？P54-55 3、分别说明盐析沉淀、有机溶剂沉淀、等电点沉淀的原理和操作注意事项。P55-61 4、什么是Ks分级盐析和 -分级盐析？P56 5、常用的盐析剂有哪些，对盐析剂有什么要求？P56 6、以蛋白质的盐析沉淀为例，试述其具体盐析沉淀操作过程。P57 7、常用的有机溶剂沉淀剂有哪些，如何选择有机溶剂沉淀剂？P59-60 第五章萃取分离法 1、结合图5-2说明萃取分离的原理。P67 2、弱电解质在萃取过程中的分配平衡有什么特点？P69-70
安徽大学生物分离工程专业实验室建设探索
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/0514506105.html, 安徽大学生物分离工程专业实验室建设探索作者：胡玲王亚 来源：《中国教育技术装备》2017年第10期 摘要分析安徽大学生物分离工程专业实验室现状，从教学团队构建、实验课程设置、仪器设备配置等方面，对生物分离工程专业实验室建设进行探索，实现充分利用实验室现有资源，合理安排实验课程，推动安徽大学生物分离工程专业实验室建设，取得较为理想的成效。 关键词生物分离工程；实验教学；专业实验室 中图分类号：G482 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2017）10-0017-02 Exploration on Construction of Bio-separation Engineering Pro- fessional Laboratory in Anhui University//HU Ling， WANG Ya Abstract This paper discussed the idea of Bio-separation Enginee-ring Professional Laboratory （BEPL） construction from the following aspects： characteristics and the present situation of BEPL in Anhui University， laboratory equipment allocation，building the suitable lab staff， perfecting the management system of BEPL， to enhance the laboratory operating efficiency， to arrange reasonable experimental process， to promote the construction of BEPL in Anhui University， and achieved satisfactory results. Key words bio-separation engineering； experimental teaching； pro-fessional laboratory 1 前言 由于现代生物技术在经济建设中的作用越来越明显，生物工程专业被国务院学位办列入一级学科目录。生物分离工程（Bio-separation Engineering）是生物工程的重要组成部分[1]。作 为生物工程专业的必修基础课程之一，生物分离工程实验环节与传统的化工分离操作不同，其在上游生物技术的基础上，从浓度低、成分复杂、物料不稳定的原料开始操作，整个生物分离过程包括材料前处理、固液分离、初步纯化、高度精制四大操作单元[2]。