萃取和浸取课件.pdf

萃取和浸取精品资料01第四章 萃取和浸取技术第一节溶剂萃取单元的主要任务 一、萃取的目的 分离 相转移 浓缩 二、萃取单元的主要任务 对混合物进行分析，选择适宜的萃取剂；-按生产能力，综合考虑安全、生产成本、工艺的可控性，选择操作方式：逆流萃取或并流萃取，单级萃取或多级萃取；混合，使溶质在两个液相间转移，实现目标产物与其它组分分离。控制好 相应的工艺条件，尽可能提高溶质的萃取率和减少对药物的破坏；分相，从成本考虑以及结合循环经济，尽可能做到萃取剂的循环使用；-安全生产，大多萃取剂易燃，在生产过程中，要注意防火防爆。精品资料程能林编著溶剂手册SOLVENTS HANDBOOK.第三版J精品资料续表介电铛（25。）9.50ra电导率(2CC),n7 cm 4.32X10-kti.94”；熬气压 94匕）,kRi6.67nl相度 25e）.xjF枭3.15口1(61C).kPn1.33 60匕）1、AL516(250.kPa0.115友由张力C5TJ.N/E27.4X15*炸嗫双。P.FSD.I.(73C).N/m（180C,上限）10.6 即WA6.0时，青霉素几乎全部分配在水相中。红霉素是碱性，在乙 酸戊酯和pH=9.8的水相之间分配系数为44.7,pH=5.5时，分配 系数降至144。反萃取 调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作。例如，在pH值为1。210.2的水溶液中萃取红霉素，而反萃取则在 pH=5.0的水溶液中进行。(4)盐析剂 降低溶质A在水中的溶解度，使其向有机相中转移。如 萃取青霉素加入NaCL萃取维生素BX2时添加(NHQ 2SO4 盐析剂的添加要适量，用量过多时可促使杂质也转入有机相。精品资料(5)萃取时间一般10215min。(6)两相的体积比 增大萃取剂与原溶剂的体积比，有助于提高被萃 取组分向有机相的扩散，提高萃取分率(收率)，萃取剂体积过大，会 使被萃取组分在萃取相中浓度降低，不利于后序处理，加大有机溶剂回 收的成本，使杂质成份在有机相中含量加大。(7)不连续相的分散程度 不连续相的分散程度越大，越有利于提高 两相的接触面积，有助于传质，提高萃取速度，但过分分散不利两相分 层，会使两相分层所需时间延长，不利于萃取操作。(8)原液中被萃取组分的浓度 提高原液中被萃取组分的浓度，有助 于提高萃取速度，有利于快速达到萃取平衡。但被萃取组分浓度提高也 可能使杂质浓度提高，影响萃取质量。精品资料三、溶剂萃取方式及有关计算1.单级萃取混 合 槽图4.4单级萃取E澄清摘R精品资料溶质A在萃取前、后总质量相等HXF+LyF=Hx+LyH料液中溶剂的质量或物质的量；L萃取剂S的质量或物质的量;Xu初始料液中溶质A的浓度；Vu萃取剂中溶质A的浓度；X-平衡后萃余相R中溶质A的浓度；y-平衡后萃取相E中溶质A的浓度HXR=Hx+Ly kLF1 y 规定 二七萃取因子 y-kx Hl+萃取分率或收率=kxF HXp 1+21+2 精品资料2.多级错流萃取料液溶.混合分离器工|萃取相萃余相_一惬盒分离器2/萃取相一萃余相_一快盒分离器nj/萃取相萃余相溶剂溶剂蒸出溶剂-萃取液、r多级错流萃取的特点:每级均加新鲜溶剂，溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓度较稀，但萃取较完全；萃取剂价廉时才用。精品资料料液BS1S2口sRE多级错流萃取流程示意图精品资料WIONaO!tHtt精品资料萃取分率二当各级萃取因素E值都相同时=（石（石+DX100%当萃取因子相同时，萃取级数越多，理论收率17越高;实际不超过4级。当萃取级数。相同时，萃取因素越大（萃取剂用量），理论收率越高。精品资料3.多级逆流萃取“弋 萃余液_萃余液_ 废液混合分离寤11二 J混合分离器2|二二号混合分离器n|坛物+溶剂 溶剂多级逆流萃取流程的特点：料液走向和萃取剂走向相反，只 在最后一级中加入萃取剂，萃取剂消耗少，萃取液产物平均 浓度高，产物收率较高。工业上多采用多级逆流萃取流程。精品资料多级逆流液液流程示意图精品资料在三级逆流萃取装置中用乙酸螭从澄清的发麻液中分离青春素精品资料萃取分率=（1一%）=当萃取因素相同时，萃取级数n越多，理论收率1越高;实际不超过4级。当萃取级数相同时，萃取因素E越大（萃取剂用量），理论收率越高。精品资料当萃取剂用量相同时，萃取级数越多，理 论收率越高；多级逆流萃取的理论收率高于多级错流萃 取的理论收率。精品资料4.微分萃取塔内溶质在其流动方向的浓 度变化是连续的，需用微分 方程来描述塔内溶质的质量 守恒定律，称为微分萃取。塔式液液萃取流程轻液出口-Lfoo o o oo o o o o O-o o o o o o o o o o O-:土轻液入口重液入口重液入口 轻液入口重液出口(a)喷淋塔一/电动机 弄0轻液出口一 一转盘二、挡板A 一一T重液出口(b)转盘塔轻液出口A轻液入口重液出口重液入口轻液出口重液入口 版轻液入口重液出口脉冲器(C)筛板塔(d)脉冲筛板塔精品资料03第三节溶剂萃取技术实施 一、萃取单元工艺构成 萃取操作包括三个步骤：混和L可分为2步操作或合并为一步 分离J 溶媒回收。精品资料二、萃取设备 1.萃取设备选择(1)级数 当需要理论级数不超过23级时,各种萃取设备均可满 足要求；当需要理论级数达45级时，可选用筛板塔；当需要的理 论级数达1020级时，可选用有外加能量的设备，如脉冲塔、往复 筛板塔、转盘塔等。(2)生产能力 处理量较小时，可选用填料塔、脉冲塔；处理量较 大时，可选用混合澄清器、筛板塔、转盘塔或离心萃取器。(3)物系性质 密度差较大、界面张力较小的物系，可选用无外加 能量的设备；对密度差较小、界面张力较大的物系，宜选用有外加能 量的设备；对密度差甚小、界面张力小、易乳化的物系，应选用离心 萃取器。精品资料(4)物系的稳定性和液体在设备内的停留时间 要求在设备内停留时间短的物系,如抗菌素的生产，宜选用离心萃取器；若萃取物系中伴有缓慢的化学反应,要求有足够长的反应时间,则宜选用混合澄清器。(5)其它 如能源供应情况，在电力紧张地区应尽可能 选用依靠重力流动的设备；当厂房面积受到限制时，宜 选用塔式设备，而当厂房高度受到限制时，则宜选用混 合澄清器。精品资料2.混合设备(1)混合罐1,搅拌器；2.罐体；3,夹套；4,搅拌轴；5,压出管；6.支座；7.人孔；8.轴封；9.传动装置精品资料(2)混合管S形长管，萃取剂及料液等经泵在管的一端导入，混合后的乳 浊液在另一端导出。为了保证较高的萃取效果，料液在管路内应维持足够的停 留时间，并使流动呈完全湍流状态，强迫料液充分混合。要求Re=(510)X103流体在管内平均停留时间为 1020秒。混合管的萃取效果高于混合罐，且为连续操作。精品资料(3)喷射式混合器(a)交错喷嘴混合一萃取 剂及料液由各自导管进入 器内进行混合；(b)、(c)为两液相在器外汇 合，然后进入器内经喷嘴或孔板后，增强了湍流程度，提高了萃取效率。适用于低黏度、易分散的料液,的压力下进入混合器。(C)孔板混合投资小，但需要料液在较高精品资料3.分离设备（1）混合-澄清槽每一级需要装置搅拌器，级 间液体输送需要动力设备精品资料(2)塔式萃取设备 特点：结构不复杂；能量消耗少；生产能量大;适用范围广。转盘塔精品资料（3）碟片式分离可碟片上开有小孔，乳浊液通过小孔流 到碟片间隙。在离 心力作用下，重液 倾斜沉向于转鼓的 器壁，由重液排出 口流出。轻液则沿 斜面向上移动，汇 集后由轻液排出口 流出。原液精品资料(4)离心萃取机ABE-216离心萃取机T守 重液轻液ABE-216型离心萃取机结构图ABE-216型离心萃取机液体流向示意图精品资料Podbielniak离心萃取机（简称POD机）轻液从螺旋转子的外沿引入，重液从螺旋转子的中心引入；当转子高速旋转产生离心力作 用时，重相向外沿流动，轻相 向中心流动，两相在逆流流动 过程中，通过带上的小孔被分 散，最后重液和轻液分别从不 同的通道引出。特点一效率高，溶剂消耗量小，设备结构紧凑，占地面积小。特别适用于两相密度差小（可至10kg/m3）,或界面张力甚小而易乳化或黏 度很大，仅依靠重力的作用难以使两相间很好地混合或澄清的料液；两液体接触萃取时间短，可有效减少不稳定药物成份的分解破坏。精品资料发醉液三、萃取操作 以醋酸丁酯萃取青霉素生产为例鼓式真空过滤冷却至104以下，用10双50,调pH5.00.1,麻司T欠BA提取用亍酝幅L-加入1/3体积比助,加-加PPB溶液,冲水量2030%PPB,用 10 帆 S&调 pH2.02.2,逆流萃取脱水脱色 耳自 碱化,60加入0.3%（w/v）活性炭搅拌10分钟后压滤E笆加入30%KC。1溶液-冷冻H0-15P）脱水,水分在0.9%以下进 至PH6.36.5，分离板框过滤得澄清BA结晶液共拂结晶 加（22.5 倍体积丁酸，而 夹套加热至25P左右，抽真 0.67-1.313,共拂结晶分离、洗涤、千像挖出湿晶体放入洗涤罐，用丁醇（46U十亿）洗涤,乙酸乙酯（217十亿）顶洗，挖出粉子用热风成真空千像青霉素加盐成品工艺流程精品资料萃取液贮耀操作过程饮用水离吁-流量计虑液贮耀洗涤离心去重液耀饮用水次BA泵-次BA耀酯酸丁酯皱相虑液泵A增压泵量计产次离心萃取一流量计低单位泵一压缩空气破乳剂 贮一流量计流量更相低单位BA耀装相重液贮耀一重液泵一流量计二次萃取离心一醋酸丁 e分离硫酸贮耀一稀酸泵1一I-：流量W流量计更相*废酸液回收 处理醋酸丁酷流量计精品资料第四节萃取中常见问题及其处理一、乳化现象1.一种液体（分散相）分散在另一种不相混溶的液体（连续相）中的 现象。2.后果乳化产生后会使有机溶剂相和水相分层困难，出现两种夹带,即发酵液废液中夹带有机溶剂微滴和溶剂相中夹带发酵液的微滴，前 者意味着发酵单位的损失，后者会给以后的精制造成困难。离心机分 离也不能将两相分离完全，所以必须破坏乳化。3.乳浊液类型一种是水包油型（0/W,另一种为油包水型 W/0 o精品资料18 4 O八中孔法液湿演.照片图1&5 W/O型乳浊液爆微照片生产过程出现的乳浊液是水包油型（O/W）,还是油包水型（W/O）,主要由表面活性剂的性质决定。当表面活性剂的亲水基团强度大于亲油基团，易生成水包油型（O/W）乳浊液；反之则易生成油包水型（W/O）乳浊液。在发酵液中，蛋白质是引起乳化的最重要的表面活性物质Q由蛋白质引起的乳化多为水包油型（O/W）.精品资料、破乳及常见破乳剂1.电解质中和法：加入电解质NaCI、NaOH HO及高价离子，如 铝离子等，可中和离子型乳化剂电性使其沉淀。2,吸附法：易为水份润湿，但不能被溶媒润湿，将乳浊液通 过CaCO3层时，因其中水份被吸收而将乳化消除。3.顶替法：加入表面活性更大，但不能形成坚固保护膜的物质，将乳 化剂从界面上顶出，而消除乳化。4.转型法：在O/W(W/O)型乳浊液中，加入亲油(亲水)乳化 剂，使乳浊液向相反种类转变过程中消除乳化。常见的破乳剂：十二烷基磺酸钠、常代十五烷基十、十二烷基三甲 基澳化钱等。精品资料物理法：加热离心法：利用比重差异促使分层。离心和抽滤中 不可忽视一个个液滴压在一起的重力效应，它足 以克服双电层的斥力促进凝聚。最好的方法是防止乳化，应设法去除蛋白质.精品资料04第五节浸取一基本理论概念：指用溶剂把固体中的某些可溶组分提取出来，使之与固体的不溶 部分分离的过程。被萃取物质在原固体中以固体或液体形式（如挥发物或 植物油）存在。1.浸取过程溶剂浸润固体颗粒表面；溶剂扩散、渗透到固体内部微孔或细胞壁内;溶质溶解进入溶剂；溶质扩散至固体表面；溶质从固体表面扩散进 入溶剂主体。2.浸取相平衡 浸取过程中的相平衡 分配系数KQ=Y/X式中Y达到平衡时溶质在液相中的浓度；x平衡时溶质在固相中的浓度。y和x用体积浓度（kg/rrP）表示，勺值一般为常数。精品资料 常见浸取物产物固体溶质溶剂咖啡粗烤咖啡咖啡溶质水豆油大豆豆油己烷大豆蛋白豆粉蛋白质NaOH溶液，pH 9挥发油植物菇类、芳香族化合物水香料丁香、胡椒、麝香草香料成分80%）乙醇蔗糖甘蔗、甜菜蔗糖水维生素B碎米维生素B乙醇水玉米蛋白质玉米玉米蛋白质90%）乙醇果汁水果块果汁水鱼油碎鱼块鱼油己烷，T,CH2CI2鸦片提取物罂粟鸦片提取物CH2a2或超临界co2胰岛素牛、猪胰腺胰岛素酸性醇肝提取物哺乳动物的肝肽、缩氨酸水低水分水果高水分水果水50%）的糖液脱盐海藻海藻海盐稀盐酸去咖啡因的咖啡绿咖啡豆咖啡因氯代甲烷，超临界CO2中草药汁中草药材药用成分水药酒中草药材药用成分酒 挥发油：存在于植物中一类具有芳香气味，可随水蒸 气蒸储出来又与水不相混溶的挥发性油状成分总称。混合物，成分复杂，可用水蒸气蒸储、压榨法、煎煮 法制取。菇类、芳香族化合物、小分子脂肪等 具有驱风和局部刺激作用，用于止咳、平喘、祛痰、抗菌、麻醉。用于医药、香料、食品、化工。精品资料二、影响浸取过程的因素 1.固体物料颗粒度的影响 颗粒度越小，药物浸出速度越快。但原料粉碎并非越细越好，过细 颗粒会使无用或有害物质浸出量增大，给下一步分离纯化造成困难;过度粉碎将使耗能增大，还会造成固一液分离困难。2.溶剂的影响(1)浸取溶剂的选择：原则 a.溶剂对目标成分的分配系数要大，并且对目的药物成分的选 择性要高；b.溶剂对目标成分的溶解度要大，可以节省溶剂用量；c.溶剂与目的药物成分之间要有较大的性质差异，易于从产品中去 除，而且便于溶剂的回收利用；d.目的药物成分在溶剂中的扩散系数要大；e.价格低廉，黏度小，无腐蚀性，无毒，闪点高，无爆炸性等。精品资料 常用的浸取溶剂主要有水、乙醇、丙酮、乙醛、氯仿、醋酸乙酯等 水 极性浸取溶剂。价廉易得，对很多物质都有较大的 溶解度，如生物碱类、贰类、蛋白质类等，对于酶类药 物和含少量挥发油的药物也能被水浸出。由于水的浸出范围广，选择性较差，使固体中的大量无用、甚至有害的物质被浸出，增加分离的难度，影响收率，影响产品质量。精品资料 乙醇半极性浸取溶剂。能溶解溶于水的某些成分，也能溶解溶于非 极性有机溶剂的某些成分，只是溶解度有些差异。乙醇能与水形成任意 组成的混合液，可通过组成的改变，有选择地浸取某些成分。乙醇无毒无害，价格低廉，具有一定防腐作用，它比热小，沸点低，分 离回收费用低。但乙醇具有挥发性和易燃性，应注意安全防护。丙酮 丙酮是一种良好的脱脂溶剂。能与水形成任意组成混合液，也 是一种脱水剂，常用于新鲜动物药材的脱水和脱脂。丙酮的防腐性能较 好，但有一定的毒性，易于挥发和燃烧，使用时要特别注意。乙醛 非极性的有机溶剂，可与乙醇及其它有机溶剂任意混溶。其溶 解选择性较强，可溶解游离生物碱、挥发油、某些虱类等物质。使用危 险，且价格贵，仅用于生物有效成分的提取、精制。氯仿 非极性溶剂，微溶于有机溶剂，与乙酸、乙醇都能任意混溶。精品资料(2)浸取辅助剂 为了提高浸取溶剂的浸取效能，增加浸取成分在溶剂中的溶解度，增强其稳定性，除去某些杂质，减少其它成分对浸取的影响，往往 需要采取一定措施(如改变浸取条件)或加入某些浸取辅助剂。如 加入酸，可使有机酸游离，碱性物质沉淀；加入碱，可使某些物质 水解，使酸性物质沉淀；表面活性剂的加入，常可有助于有机物的 溶解，提高浸取效果。(3)浸取溶剂用量及浸取次数 浸取溶剂用量大，溶质的浸取率高,但溶剂消耗量大，进一步分离难度增加，成本提高。多次浸取可提高浸取率；第一次浸取时，溶剂的用量比较大。浸取 溶剂用量和浸取次数需通过大量实验确定。(4)浸取溶剂pH值 通过调整浸取时的pH值，可使浸取的选择 性提高，如用酸性溶剂提取生物碱，用碱性溶剂提取皂贰等。精品资料 3.浸取操作条件的影响(1)浸取温度 浸取温度升高，使固体物料的组织软化、膨胀，促 进可溶性有效成分的浸出。色固体物料中含有蛋白质、酶等杂质时,温度升高可使蛋白质类杂质凝固，使酶类杂质失活，从而有利于后 续分离过程的进行。但温度升高，会破坏热敏性药物成分，造成挥 发性药物成分的散失，降低收率；同时，温度升高，一些无效成分 也容易被浸出，从而影响后续分离及药品质量。(2)浸出时间 浸取时间与浸取量成正比；达平衡时，浸取量为最 大，但所需时间较长，影响生产效率。长时间的浸取会使大量杂质 溶出，不利于进一步的分离。浸取时间过长，还会导致一些有效成 分被一起浸出的酶类等物质分解，或发生降解反应而降低溶质的收 率。以水作溶剂的浸取过程，长期浸泡则易发生霉变，影响浸取液质量。精品资料（3）浸取压力 提高浸取压力，促进浸润过程的进行，可提高固体 物料组织内充满溶剂的速度，缩短浸取时间。较高压力，可将固体物 料组织内的某些细胞壁破坏，利于溶质的浸出。一旦固体物料被完全 浸透而充满溶剂后，加大压力对浸出速率的影响将迅速减弱。生产中常用两种加压方式进行：密闭升温使压力升高；通过加压设备 使压力升高，但不升温。实验证明，常压煮提（水温100,101.3kPa）与加压煮提（水 温6590,表压为200500kPa）的有效成分浸出率相同，而 加压煮提浸出时间可节省一半，固液比也有所提高；但需考虑因加压、加热可能造成的有效成分破坏问题。浸取的操作温度和压力需慎重选 择，一般通过实验确定。精品资料三、浸取方法 1.浸渍法 常用乙醇、稀乙醇作溶剂，常温或适当加温，时间不等，溶剂量没有统一 规定，结合具体药材和实际经验定量浸出，然后根据需要配制药剂。中国药典中规定浸渍方法取适当粉碎的药材，置于有盖容器中，加入规定量的溶剂，密闭搅拌或振摇,浸渍35h或规定的时间，使有效成分浸出，倾取上清液，滤过，压榨残 渣，收集压榨液和滤液合并，静置24h,过滤即得。由于浸取液的浓度代 表着一定量的药材，故对浸取液不应进行稀释或浓缩，制备时应掌握好浸 取溶剂的用量。是最常用的一种浸出方法，适用于黏性药物、无组织结构的药材、新鲜及 易于膨胀的药材。简便易行，但由于浸出效率差，对贵重药材和有效成分含量低的药材，或 制备浓度较高的制剂时，应采用重浸渍法或渗漉法为宜。精品资料 2.煎煮法 煎煮是将经过处理的药材，加适量的水加热煮沸23次，使其有效 成分充分煎出，收集各次煎出液，沉淀或过滤分离异物，低温浓缩 至规定浓度，再制成规定的制剂。需要注意的是在药材煎煮前，必 须加冷水浸泡适当时间，以利于有效成分的溶解和浸出，除极难浸 透的饮片外，一般浸泡时间为3060min。适用于有效成分能溶于水，对湿热较稳定的药材。它除用于汤剂制 备外，同时也是制备部分散剂、丸剂、片剂、冲剂及注射剂或浸取 某些成分的基本方法之一。煎煮法浸出的成分比较复杂，对精制不 利；而在中医用药方面，对于有效成分尚未搞清的中草药或方剂，通常采用煎煮法。精品资料 3.渗漉法选用乙醇或稀乙醇等为溶剂，操作方式:往药材粗粉中连续不断添加溶剂，使其缓慢渗过 药粉，下端出口连续流出浸取液。溶剂渗入细胞溶解大量可溶性物质之后，浓度增加、密度增大而向下移动，上层仍为浸取溶剂或稀浸液，造成良好的浓度差，使扩散较好地自然进行。精品资料渗漉法效果优于浸渍法，提取较完全,省去固液分离精品资料浸取工艺 1.单级浸出工艺将药材和溶剂一起加入浸取设备中，经一定时间的浸取后，放出浸取液和 固体物。简单，常用于小批量生产；缺点是浸取时间长，固体相中含有一 定的浸取液，浸出率低，浸取液的浓 度小，浓缩时消耗能量大。精品资料2.多级浸出工艺多级逆流渗漉装置将一定量的溶 剂分多次加入;也将固体药材 分成多份，溶 剂依次进行浸 取，而实现多 级浸出工艺。可使固相中的 浸取液浓度降 低，提高浸取 收率。精品资料补充作业 1.在萃取分离中，为什么实际收率比理论收率要低？2青霉素在和pHZl时的分配嘛为39,分别用等量及1/4体积的醋酸戊酯进行单级萃取，求其理论收率？3.红霉素在pH9.8时的分配系数为44.5,用1/4体积的醋酸 丁酯进行单级和二级错流萃取（每级用容积量相等），分别求 其理论收率？4.青霉素在pH2.5时的分配系数为35,先用1/4体积的醋酸丁 酯进行二级逆流萃取，求其理论收率？若改变操作方式，用 1/4和1/10体积的醋酸丁酯进行二级错流萃取，求其理论收率?并比较两种操作方式的特点。5.画出三级错流、三级逆流萃取的工艺过程示意图，从理论上 论述为什么多级逆流比多级错流筋健取效果好？一、封面（格式另给）二、目录二、前百四、实习内容1、华北制药制剂公司的生产概况、产品品种。2、水针、粉针、片剂、胶囊等剂型的特点、应用。口.口二口工3、水针、粉针、片剂、胶囊等剂型的生产过程、工艺流程及说明、生产中 常见问题及处理方法。4、水针、粉针、片剂、胶囊等剂型生产设备的工作原理、结构简图。（以上内容，主要写实习岗位所涉及的剂型）5、主要岗位的操作规程。6、实习车间所用动力设备、测量仪表的类型、规格和使用7、车间防火、防爆、防毒等安全措施。五、其他（指本人所收集到的相关资料）六、总结七、参考文献L药物制剂技术与设备杨瑞红主编化学工业出版社（下学期课程）2.实用药物制剂技术 杨凤琼主编 化学工业出版社3.药物制剂生产设备及车间设计 唐燕辉主编 化学工业出版社4.药剂学5.其他 注意收集药厂墙上所挂的流程、规程等内容。要求：A4纸，单面手写，20页以上，五一之后交。精品资料萃和浸谢谢精品资料