膜分离技术在植物提取中的应用

精品文档 1欢迎下载1欢迎下载 膜分离技术在植物提取中的应用 简述简述 传统植物提取有效成分的主要工艺技术有溶剂提取法 如浸渍法 渗漉法 煎煮法 回流提取法 连续回流提取法等 和水蒸汽蒸馏法 由于中 药中有在大量的鞣质 蛋白 淀粉 树脂等大分子物 这些大分子物无药效 在制作制剂时必须去除 采用传统技术提取液需要反复转溶提纯浓缩 生产周 期长 增加了染菌的机会 有效成分受热破坏 含量降低 多数成品的杂质 鞣质 蛋白 淀粉 无机盐等 超过国家药典标准 澄清度 稳定性等问题 均未彻底解决 阻碍了中药技术的工业化规模生产和市场推广 膜分离技术的出现和工业化应用使得以上问题得以解决 由于膜分离过程 是一种纯物理过程 具有无相变化 节能 体积小 可拆分等特点 对不同组 成的有机物 根据有机物的分子量 选择不同的膜 选择合适的膜工艺 从而 达到最好的膜通量和截留率 进而提高生产收率 减少投资规模和运行成本 膜分离技术在植物提取液精制 浓缩中的应用 优化了中药精制的工艺 缩短 了生产周期 提高了制剂的有效成分 节约了大量的溶剂消耗 提高了产品的 质量 植物提取液精制浓缩采用膜分离技术的主要特点 1 采用超滤技术去除鞣质等杂质 可以明显地提高针剂的澄清度和储存稳定 性 2 由于分离时无相态变化 因而有利于保存中药的生物活性及理化稳定性 宜于保持原配方中的有效成分 3 制剂有效成分的可测含量较通常方法高10 100 因而节约原料 同时节省 大量溶剂 4 采用纳滤 反渗透或反渗透技术低温浓缩提取料液减少产品破坏 提高了产 品质量 5 工艺流程及生产周期短 操作简便宜行 一 超滤澄清技术的应用一 超滤澄清技术的应用 在膜分离技术中 中药制药工业的应用以超滤技术为主 超滤技术可将溶 液中的物质按分子量大小进行分离 中药及其复方的有效成分 如生物碱 黄 酮类 苷类等分子量均较小 多在1000 以内 而无效成分 通常指蛋白 鞣 质 树脂 淀粉等 的分子量较大 结构复杂 通过选择适宜分子量截留值的 超滤膜 可达到选择性地去除无效成分 保留有效成分的目的 从而减少中药 的服用量 增大制选择的灵活性 也可增加中药制剂的稳定性 中药的有效成 分绝大多数是分子量在1000 以下的小分子 而造成中药注射液澄清度不良的杂 质 淀粉 蛋白质 鞣质等 和热原均属大分子 根据不同品种选择合适的超 滤膜 可以有效地将两者分离 达到保留有效成分 去除杂质和热原的目的 超滤技术的特点 超滤技术的特点 与传统分离方法相比 超滤技术具有以下特点 过滤过程是在常温下进行 条件温和无成分破坏 因而特别适宜对热 敏感的物质 如药物 酶 果汁等的分离 分级 浓缩与富集 过滤过程不发生相变化 无需加热 能耗低 无需添加化学试剂 无 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载 污染 是一种节能环保的分离技术 超滤技术分离效率高 对稀溶液中的微量成分的回收 低浓度溶液的 浓缩均非常有效 超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力 因此分离装置简单 流程短 操作简便 易于控制和维护 有效提高提取液的透光 提高产品品质 二 纳滤二 纳滤 反渗透与反渗透技术在浓缩中的应用反渗透与反渗透技术在浓缩中的应用 植物提取后往往浓度很低 因此必须利用薄膜蒸发或真空蒸发的方法进行 浓缩 蒸发浓缩通常需很长时间 而且能耗大 温度不易控制 容易引起中药 有效成分的变性分解 采用纳滤 反渗透与反渗透浓缩代替蒸发浓缩过程 溶剂 可通过膜而透析 进而提高有效成分浓度 同时充分回用溶剂 纳滤 反渗透膜 滤除无机盐和单糖采用切割分子量很小的纳滤 反渗透膜 切割分子量约为 200 500 可以滤除针剂等药品中的无机盐和单糖等成分 实现精制的目的 纳滤纳滤 反渗透反渗透 反渗透技术的特点 反渗透技术的特点 能耗低 唯一驱动力是压力 膜耐受的条件范围宽 浓缩倍数高 设备结构简洁紧凑 操作十分方便 可实现自动化作业 常温浓缩不破坏有效成分 损失率极低 0 1 以下 透析液可回收基 本实现零损失 在浓缩的同时可脱除无机盐杂质 减少产品灰份 上图简单地展示了纳滤 反渗透浓缩技术与传统薄膜蒸发 冷冻法 反渗透 法工艺在除水成本上巨大差别 采用纳滤 反渗透浓缩工艺 单位除水成本基本 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载 在20 元 吨水以下 而采用薄膜蒸发单位成本在100 元 吨水左右 相差5 倍之 多 纳滤 反渗透膜技术的出现为生物 医药 食品工业降低生产成本提高产品 品质提供了一条捷径 随着越来越多的企业认识到新技术所带来的巨大效益及 竞争优势 将会有越来多的企业乐意采用纳滤 反渗透膜分离技术 三 超滤 纳滤 反渗透技术在制药工业生产中结合工艺三 超滤 纳滤 反渗透技术在制药工业生产中结合工艺 路线图路线图 料罐2 泵 NF RO 水 通常我们建议在超滤前增加一道微滤作为超滤技术的预处理 可以更有效地提 高超滤的过滤效果 微滤技术在中药澄清中现在通常采用陶瓷膜过滤 澄清效 果显著 静置数日依然清澈 无沉淀物质生成 对于一些中药产品品质要求不 是很高 可以直接用50 纳米级的微滤无机陶瓷膜进行澄清除杂 继而采用纳滤 反渗透进行浓缩 四 影响过滤效果的因素四 影响过滤效果的因素 1 1 压力与流量 压力与流量 过滤过程中只有当工作压力达到一定程度 才能使液料中的小分子透膜分 离 工作压力太小时 滤液的产量小 不能满足正常的生产 而工作压力太大 时 对膜有一定伤害 且会增加极化层的厚度 抵消增压的增速效果 同时也 会把沉积在膜上的沉积层压实 难以被冲刷 膜孔很快被堵塞 影响过滤效果 此外 每一种滤膜均有其耐压范围 使用时应在这个范围内进行 2 2 提取液的前处理 提取液的前处理 提取液前处理是膜过滤不可缺少的工序 这一点对于中药特别重要 植物 提取液中杂质较多 大小不一 会堵塞膜孔 预处理效果好坏 直接影响滤膜 的污染程度 系统的生产能力以及滤膜的使用寿命 植物提取液的预处理一般 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载 采用高速离心法 微滤前处理 微滤法 超滤前处理 调PH 值 热处理 冷藏法或多种方法组合进行 近年来发展起来的絮凝剂法可去除植物提取液中 的蛋白质 鞣质 色素 果胶等有机大分子不稳定物质 也可用于提取液膜过 滤的前处理 3 3 提取液的温度 提取液的温度 温度升高时可部分克服分子间的作用力 降低粘度 同时也影响膜的工作 性能 增加通透性 植物提取液中含有大量的蛋白质 鞣质和淀粉等物质 它 们极易吸附 沉积在滤膜表面 一般料液温度应控制在室温范围 20 40 微滤无机陶瓷膜除外 这样既便于操作 也不会降低滤出液量 此外 温度 过高也会影响滤膜的寿命 4 4 提取液的浓度 提取液的浓度 提取液浓度直接影响滤速 膜过滤的通量与浓度的对数呈直线关系 一般 来讲 随着药液浓度的增高 提取液的粘度会升高 膜过滤时形成极化层的时 间会缩短 从而使过滤的速度降低 效率也降低 因此在过滤时应注意控制提 取液的浓度 多数认为中提取液进行膜过滤时最高浓度不宜超过有效含量 1g ml 5 5 滤膜孔径大小 滤膜孔径大小 滤膜孔径大小的选择应与提取液中目标成分的大小相一致 孔径过大 则 分离效果不好 杂质含量过高 影响澄明度和稳定性 孔径过小 有效成分透 过率较低 损失较大 6 6 洗脱量 洗脱量 洗脱量的多少影响滤液中目标成分的含量 洗脱量太少 则留在浓缩液中 的目标成分会较多 损失较大 洗脱量太大时 虽然回收率增加 但有可能需 要后处理或使原有的后处理工序时间延长 应注意协调它们之间