膜技术在中药制剂中的应用课件

(邱全国 2008 - 北京),膜技术在中药制剂中的应用,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY 用科技解决分离难题,LJ6T主要开展的膜应用技术和研究,n 膜技术在中药提取和中药制剂中的分离提纯、浓缩的应用和工艺 n 膜技术在植物提取中的应用和工艺 n 膜技术在中药保健酒生产中的应用 n 膜技术在生物发酵液提纯和浓缩中的应用和工艺 n 膜技术在果汁澄清和浓缩中的应用 n 膜技术在调味品液（酱油、醋）的澄清除菌中的应用 n 膜技术处理回用中药提取废水 n 膜技术处理印染废水 n 膜技术处理回收造纸黑液和碱液回收 n 膜技术处理垃圾渗滤液废水,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,分离膜的工作原理 膜分离技术的应用原理近似机械筛分。是以压力为推动力,实现溶质与溶剂的分离,当溶液体系进入膜装置时，在膜表面发生分离，溶剂 (水)和其他小分子质量溶质透过膜,大分子溶质和微粒 (如蛋白质、病毒、细菌、胶体等)被膜截留，从而达到分离、提纯和浓缩产品的目的。,分离膜的介绍工作原理,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,按孔径/分子量划分的膜类型,分离膜的介绍膜分类,纳滤（NF）截留分子量 150-1000 Da,微滤（MF）0.1um,超滤（UF）0.1-0.01um 分子量:2000-300000da,反渗透（RO）:NaCL脱除率99%,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,分离膜在中药分离中的作用,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,微滤技术 可以滤除中药提取液中的不溶性成分及相对分子量大于几十万的杂质，如淀粉、纤维素、植物胶、大分子鞣质、大分子蛋白质等杂质 超滤技术 可以滤除中药水提液中的相对分子质量较大的物质 (无效成分或分级成分)，如纤维素、黏液质、树胶、胶体、淀粉、鞣质、蛋白质、多糖、多肽、树脂等成分。它们在水提液中多数呈溶解状态或微溶状态，通过选择的不同截留分子量的超滤膜可以实现分级分离 纳滤膜技术 可以脱除相对分子量在几十至几百不等有机小分子物质和无机盐离子及水，对于相对分子量大于500da的中药有效成分，采用截留分子量较小的纳滤膜可以实现脱盐降灰份精制和浓缩,分离膜的介绍膜元件结构,卷 式 膜 结 构 图,典型的错流式过滤，承受压力高，对预处理要求严，允许微粒含量低,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,分离膜的介绍膜元件结构,采用内压错流式过滤时，通道较窄，要求微粒含量低，并对粒径大小有限制，清洗较频繁,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,分离膜的介绍膜过滤及清洗,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,分离膜的介绍膜运行方式,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,分离膜的介绍膜运行方式,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,分离膜的介绍膜运行工艺,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,分离膜的介绍膜运行工艺,死端式过滤工艺,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,膜技术的优势,（1）可选择性广：膜技术种类多,包括反渗透、纳滤、超滤、微滤 （2）不影响药效成分：纯物理过程，无化学反应，不改变药效成分 （3）分离、富集效率高：有目的地选择一定孔径（分子量）范围的膜，完 成药效成分的富集和纯化,分离效率高 （4）常温操作：不破坏活性成份，特别适合于热敏性物质的富集 （5）可分级分离：可分离不同分子量范围的溶质，单体和多体分离 （6）除菌、除热原：超滤膜能完全去除内毒素/热原，保证达到药典的要求；避免了加热灭菌易产生沉淀和热敏性物质失活的问题 （7）经济效益高：简化工艺，减少投资，缩短周期，降低成本 （8）节能减排：没有热能的消耗，减少污水排放，节能减排,提取中药有效部位和有效成分 制备中药注射剂 制备中药口服液 制备中药浸膏制剂,膜技术在中药制剂中的应用,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,中药提取有效成分膜分离工艺和设备,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,中药注射剂膜分离工艺和设备,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,中药口服液膜分离工艺和设备,原液罐,预处理,微滤（MF）,纳滤（NF）或反渗透（RO）浓缩,超滤（UF）,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,中药浸膏制剂膜分离工艺,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,中药制剂中应用膜技术应关注的问题,药液的浓度 膜的选择 药液的温度 膜的污染 药液的PH 膜的清洗 膜运行压力 膜的灭菌,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,膜通量与相关条件的关系,膜分离过程中有效成分的转移率和膜通量与药液的浓度成反比关系 与膜孔径（分子量）大小、药液温度、操作压力成正比关系,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,药液浓度对膜分离效果的影响,中药煎提液可视为胶体、混悬液和真溶液 的混合体系，体系中含有大量的淀粉、蛋 白质、粘液质和树脂等大分子物质，分子 量、分子构型和柔韧性不尽相同，在超滤 时易形成凝胶层，变为次级膜，而次级膜 的形成增加了药物有效成分通过膜的阻力。随着药液浓度的增大，药液中大分子物质的浓度越高，次级膜越易形成，药液的有效成分转移率和膜通量越低；因此，适当合理地降低药液浓度，减少次级膜的形成，提高有效成分转移率和膜通量,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,药液PH对膜分离效果的影响,弱电解质的分配系数受水相 PH 的影响很大，弱酸性电解质的分配系数随 PH的降低而增大，而弱碱性电解质的分配系数随 PH的降低而降低。所以，根据中草药药液中有效成分和共存杂质的性质差异选择合适的 PH进行超滤，可以提高有效成分的收率。,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,药液温度对膜分离效果的影响,药液的温度越高，药液中分子运动将加剧， 各成分之间的吸附、包合、氢键等多种作 用力减弱，所以有效成分的转移率也相应 地增高。同时升高药液的温度，可以降低 药液的粘度，减少了次级膜的形成，增加 膜的通透性；但是也要考虑随着药液温度的升高，药材水提液的有效成分转移率提高的同时，与有效成分分子量偏差不是很大的杂质成分的透过率也相应增高，相对截留率降低。在综合考虑不影响生产设备正常运行和药液质量的情况下，可适当升高药液的温度，提高超滤速度，减少设备投资，缩短生产周期。,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,操作压力对膜分离效果的影响,操作压力在一定的范围内，压力越大，膜通 量越大，操作压力的变化对干膏降低率和有 效成分转移率影响不大。在超滤过程中，输 送泵提供的压力是膜分离的驱动力，在一定 的压力范围内，压力越大，药液中物质受到 的推动力越大，物质就越容易通过膜。但是也要考虑随着运行压力的增大，膜通量提高的同时，与有效成分分子量偏差不是很大的杂质成分的透过率也相应增高，膜的相对截留率降低。因此，在不影响生产设备正常运行和不加大能源损耗的情况下，可以适当提高设备的运行压力，但也需根据实验验证才能进行调整。,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,膜孔径对膜分离效果的影响,选择合适材质和孔径（分子量）的膜以及 膜元件结构和膜运行工艺是膜分离技术应 用的关键。中草药的化学成分非常复杂， 类型繁多，不同孔径的膜和不同材料制成 的膜对不同类型有效成分的截留率和吸附 率不同；不同结构的膜元件和不同运行方式的膜工艺对不同类型药液的分离效率、污堵情况、清洗周期、清洗效率、灭菌方式、产品的损失率不同，因此，应根据药液所含的有效成分和药液的特性，选择适宜规格和类型的膜组件。,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,膜污染问题,膜污染主要是由于主流体在分离膜表面的浓差极化和上流体中溶质与膜面间的相互作用所引起的，其中后者是主要原因。总的来说，它是指与膜接触的料液中的微粒、胶体粒子或溶质大分子等与膜间存在物理、化学或机械作用，而引起的各种固体或溶质成分在膜面或膜孔内吸附、沉积造成的膜孔径变小或堵塞。由于中药成分的复杂性，膜污染现象严重，使用时常常出现堵塞现象，降低了膜的使用寿命。因此，中药提取企业使用膜技术一定要做好工艺设计和实验认证，良好的药液预处理工艺是膜技术充分发挥的保障，如先用压滤或离心分离除去较大的固体杂质，微滤膜能去除微米级杂质（胶体、淀粉、纤维、大蛋白和黏结液），然后再入超滤膜或纳滤膜，可以减轻精制分离膜的污堵现象，降低清洗频率，延长膜的使用寿命。,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,微生物膜形成的关键阶段,微粒杂质污染,胶体污染,膜污染问题,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,合理的预处理工艺 提高表面流速可减缓污染 适合的清洗药剂 专业的清洗方法,膜污染解决途径,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,在膜分离操作中，当料液与膜接触的同时污染也就开始产生了，当膜组件运行一段时间后，膜的渗透通量与分离性能均会下降。当不能满足工艺要求时，那么就有必要对膜进行清洗。对膜污染层进行清洗是为了使膜的各种性能参数尽可能的恢复，延长膜的使用寿命，减少换膜费用，且使恢复的各项性能参数随时间递增的衰减性较小。 膜的清洗可以分为物理清洗、化学清洗与生物清洗。物理清洗方法主要是利用机械作用，比如正冲洗，反冲洗，管式膜海绵球擦洗法，气液混合冲洗法，抽吸清洗等，物理清洗方法仅可能使膜的透水性得到一定程度恢复，这样处理的膜经短期运行后其各项性能随时间衰减很快，故必须进行化学清洗或生物清洗。,膜清洗,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,由于物理与化学清洗有时会导致膜面损伤与再污染，故在对膜系统进行清洗时，应综合考虑污染源、膜材料、清洗剂三者间的相互作用及洗膜的经济费用，选择合适的清洗剂并设计理想的清洗方法。 在进行具体的化学清洗时，应该根据污染的类型、程度、膜材料的性能来选择和确定清洗剂。清洗剂可以单独使用，但更多的情况下是复合使用，同时还可以与表面活性剂、分散剂、鳌合剂、阻垢剂等组成复合配方。 中药企业按批次生产的规律性和医药GMP标准都要求单次生产后需及时清洗，所以中药企业选择膜技术分离中药提取液时，需要对膜的清洗作出完善的论证方案，在使用膜时才能得到更好的技术保障。,膜清洗,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,膜清洗方式,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,在中药制剂企业采用膜技术时，根据医药GMP要求必须作好膜系统的灭菌处理，保证膜系统不受微生物和细菌的污染，特别对内毒素要求很严的中药注射剂生产，膜系统的清洗保养和系统灭菌相当重要，直接关系到膜在中药制剂应用的可行性。膜的灭菌方式一般有化学灭菌和物理灭菌，无机膜由于耐受温度高，可以采用高温灭菌，有机膜多采用化学灭菌，但也有耐高温的有机膜元件。高温物理灭菌不带入污染，而且灭菌效果理想，更加符合医药GMP标准；化学灭菌后处理不彻底时较容易带入化学污染，一般需要专业彻底的清洗。所以中药制剂企业在选用膜时一定要充分了解膜的性能并作好实验的认证。,膜灭菌,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,一、与膜材料公司和膜工程设备公司的技术交流和实验验证； 二、应将待处理物料的情况分析清楚（如：物料的相态、杂质组分和分布范围、有效成分的分子结构和分子量、浓度、PH、温度等等），希望达到的品质要求和工艺要求，经济要求应详细提出； 三、了解技术设备公司所选择的膜产品性能，以及膜工艺和实验的可行性； 四、应结合膜技术设备公司进行细致的定性实验测试，尽量多做几种膜的筛选，检测成品效果； 五、定性实验达到品质要求后，还需要中试测试，掌握膜运行相关联的数据和条件，以便认证生产放大时的可行性； 六、膜的清洗保养和灭菌方式、可操作性要在实验中论证，运行费用、清洗费用、膜更换费用要统计预算出来。,选用膜技术应做好的准备,LIANJIE MEMBRANE TECHNOLOGY -用科技解决分离难题,目前膜分离技术主要用于中药提取液的除杂过滤、分离提纯、浓缩，尤其适用于中药一类、二类药及中药注射剂