制药工程学.docx
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制药工程学.docx
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制药工程学
制药工程学
[填空题]
1分别给出生物制药、化学制药以及中药制药的含义。
参考答案:
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)。
[填空题]
2简述植物药材浸取过程的几个阶段。
参考答案:
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
[填空题]
3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。
参考答案:
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。
[填空题]
4固液浸取工艺方法都有哪些,各用什么设备?
参考答案:
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。
[填空题]
5影响浸取的主要因素有哪些?
参考答案:
(1)浸取溶剂选择和辅助剂的添加
(2)浸取过程的影响因素
①药材的粒度。
按理论药材愈细与溶剂接触面积愈大,提取效果愈好,但植物性药材愈细,吸附作用于强,过细大量细胞破裂,不溶性杂质以及较多的树脂,粘液使提取困难。
②浸取的温度。
温度升高使组织软化,促进膨胀,增加可溶性成分的溶解和扩散速率,而且温度升高可使蛋白质凝固,没被破坏,有利于浸出和制剂的稳定。
但温度过高可能是药材中不耐热的成分分解或挥发性成分分解、变质、或挥发散失。
③溶剂用量及提取次数。
由实验确定。
④浸取时间。
一般谁来浸取时间与浸取量成正比,但时间过长往往导致大量杂质溶出,如苷类易被在一起的酶所分解,以水为溶剂容易霉变。
⑤浓度差。
浓度差越大进出速率越快,一般连续逆流浸取的平均浓度差比1次浸取过程的浓度差大一些,搅拌或强制浸出循环液等有助于扩大浓度差
⑥溶液的PH值。
如酸性溶液提取生物碱,碱性溶液提取皂苷等。
⑦浸取的压力。
一种是密闭升温加压(慎用),一种是通过气压或液压不升温。
[填空题]
6结合固液提取速率公式说明提供固液提取速率的措施包括哪些?
参考答案:
K为浸出时总传质系数,m/s;Δc为固液中有效成分的浓度差3,D为分子扩散系数,m3/s,k为传质分系数,k=D/Z。
[填空题]
7根据浸出的总传质系数公式说明各项的物理意义,植物性药材总传质系数都与哪些因素有关?
参考答案:
总传质系数系数由内扩散系数,自由扩散系数和对流扩散系数组成
L为颗粒尺寸;S为边界厚度,其值与溶解过程液体流速有关;h为药材颗粒内边界厚度。
[填空题]
8单级浸取和多级逆流浸取计算程序有何不同,如何计算各自的进出量和浸出率?
参考答案:
假定条件:
各级进料量相等,各级所用溶剂量相等且溶剂不含杂质。
多级逆流
α为浸出器放出的溶质的量与药材中所含溶剂量之比,Sn为随药材进入系统的溶质量,X为随药渣离开系统的溶质的量。
[填空题]
9简述超生协助浸取的作用原理及影响因素。
参考答案:
原理:
产生所需频率的电震荡,再转化成机械震荡。
超声波热学机理。
生成的热能多少取决于介质对超声波的吸收,吸收声能是温度的升高时稳定的,可瞬间使组织温度升高。
超声波机械机制。
主要由辐射压强和超生压强引起,辐射压强可引起两种效应,一是简单的骚动效应,使蛋白质变性,细胞组织变性,二是溶剂和悬浮体之间出现摩擦,使生物分子解聚。
超声波空化作用。
空化作用产生极大的压力使细胞裂解,同时超声波的振动作用增加了溶剂的湍流强度及相接触面积,强化了传质。
萃取效果随声强成线性增加,而频率似乎影响不明显。
影响因素:
影响空化作用的因素有超声波的频率、强度、溶剂(张力、粘度、蒸汽压)、系统静压及液体中气体种类及含量。
选择提取溶剂要结合有效成分的理化性质进行筛选,超声波对酶的双向作用,低强度的超声波可提高酶的活性,高强度的超声波降低或抑制酶的活性。
[填空题]
10简述微波协助浸取的作用原理及影响因素。
参考答案:
微波的三个特性:
体热源瞬时加热;热惯性小即无“热余”现象,有利于自动化控制和连续化生产;反身性和透射性,遇到金属反射,遇到玻璃、陶瓷、塑料透射。
微波协助萃取植物药材时,一方面加热药材,另一方面固液表面强极性分子被瞬时极化而高速运动,可能对液膜进行“扰动”,使其变薄有利于扩散过程的进行。
影响因素:
萃取剂的选择。
萃取剂应对微波透明或部分透明,溶剂必须有一定的极性以吸收微波能进行内部加热,萃取剂对目标物质具有很强的溶解能力,此外沸点及其对后续测定的干扰也是必须考虑的因素。
PH值的影响
物料中水含量的影响,水分多吸收能量多,物料加热蒸发越快。
微波剂量的影响
萃取时间的影响
基体物质的影响
[填空题]
11液液萃取的影响因素有哪些?
参考答案:
萃取剂的影响,操作温度的影响,原溶剂条件的影响(pH值、盐析、带溶剂),乳化和破乳。
[填空题]
12萃取设备可按分散相与连续流动相的流动方式分为哪两大类,各有何特点?
参考答案:
分为分级接触式和连续微分接触式。
分级接触萃取设备的特点是每一级都为两相提供良好的接触及分离,级与级之间每一相的浓度呈梯级式的变化。
连续微分接触式萃取设备的特点是分散相和连续相呈逆流流动,每一相的浓度都呈微分式的变化分散相的聚集及两相的分离是在设备的一端实现的。
[填空题]
13给出液泛的定义,如何避免液泛。
参考答案:
定义:
在气液或液液两相逆流操作的传质设备中,当两相流速高达某一极限值时,一相将被另一相夹带而倒流,设备的正常操作遭到破坏的现象。
措施:
减少进料,降低回流,缓慢调节塔釜液位,减少加热量,降低塔釜液位。
[填空题]
14什么叫非均相系,非均相系分离操作通常有哪几种方式?
参考答案:
在连续相和分散相之间存在着明显的相界面,机械分离过程,如油和水。
1.沉降--利用分散相和连续相之间的密度差异,在某种重力场中,使之发生相对运动而实现分离。
如则水中的d=5~10μm的沙粒或粘土。
重力沉降
离心沉降
电场
磁场
絮凝沉降(在浊水中加入少量的明矾)
2.过滤分离---d=4-10μm
3.离子交换分离--如:
水中的Ca2+,Mg2+)
4.膜分离---如:
海水的脱盐、造纸废水的处理
[填空题]
15过滤操作的操作原理是什么,影响过滤操作的因素有哪些?
参考答案:
过滤是使悬浮液通过能截留固体的并具有渗透性质的介质来完成固液分离的过程。
因素:
悬浮液的性质,减小悬浮液黏度有利于提高过滤,一般采用提高温度或者抽真空。
过滤推动力,重力设备简单但速度慢,真空速度快但受溶液沸点和大气压力的影响,加压对设备的强度、紧密性要求较高。
过滤介质与滤饼的性质,对不可压缩的滤饼提高推动力提高速率,对可压缩性介质提高压差反而不利。
[填空题]
16主要与过滤分离性能相关的物料性质有哪些?
参考答案:
固体颗粒的形状、尺寸,悬浮液的密度、黏度、固含量、电动现象等。
[填空题]
17简述表面过滤与深层过滤的机理与应用范围。
参考答案:
筛网材料(尼龙单丝、金属单丝)将过滤中杂质直接截留在材料表面。
优点是单丝结构可反复清洗,消耗成本较低;而缺点是表面过滤模式,易造成滤袋表面堵塞,该类型产品最适用于精度较低的粗滤场合.颗粒尺寸比介质的孔道直径小得多,但孔道弯曲细长,颗粒进入之后很容易被截住,更由于流体流过时所引起的挤压和冲撞作用,颗粒紧附在孔道的壁面上,这种过滤是在介质内部进行的,介质表面无滤饼形成。
过滤具有较高过滤效率,此外高温表面热处理,即应用瞬间烧结技术,能有效地防止过滤时纤维受流体高速冲带而散失;毛毡材料是属于丢弃型的(一次性使用)。
[填空题]
18简述过滤介质的分类。
参考答案:
1,织物介质,工业上使用最广泛的一种过滤介质,又称为滤布。
由棉、毛、丝、麻等天然纤维和各种合成纤维制成的织物,以及玻璃丝和金属丝织成的网。
2,粒状介质,由细砂、石砾、玻璃渣、木炭屑、骨炭以及酸性白土等细小坚硬的颗粒状物料作堆积层,多用于城市和工厂给水设备中的滤池以及含滤渣较少的悬浮液的场合。
多用于深层过滤。
3,多孔固体介质,有具有很多微细孔道的固体材料,如多空陶瓷、多空塑料或多空金属制成的板状或管状介质。
适用于处理只含少量细颗粒的腐蚀性悬浮液及其他特殊场合。
[填空题]
19过滤介质的过滤性能包括哪些?
参考答案:
过滤介质的过滤性能包括过滤材料、过滤面积、过滤精度。
[填空题]
20根据过滤的推动力不同,过滤操作分为哪几种?
参考答案:
根据过滤的推动力不同,过滤操作分为重力过滤,加压过滤,真空过滤,离心过滤。
[填空题]
21制药工业中常用的液固非均相过滤设备为哪几种?
简述他们的结构、特点及操作过程。
参考答案:
真空吸滤器:
优点是结构简单、使用可靠、价格低廉、耐腐蚀,其滤渣可以洗涤。
缺点是过滤面积小、速度慢、人工间歇操作、滤渣中含液量较多。
适用于悬浮液中含固相量较少的场合。
转筒真空过滤机:
将过滤、洗涤、吹干、卸渣、清洗滤布等操作在转筒的旋转过程中完成。
优点是操作自动化,单位过滤面积的生产能力大,改变转速即可调节滤饼厚度。
缺点是过滤面积远小于板框压滤机,设备结构比较复杂,滤渣含湿量比较高,洗涤也不够彻底等。
适用于颗粒不太细、黏性不太大的悬浮液。
不宜用于温度太高的悬浮液,以免滤液的蒸汽压过大而使真空失效。
板框压滤机:
属加压过滤机,主要由固定板、滤框、滤板、压紧板和压紧装置组成。
优点是结构简单、价格便宜、生产能力弹性大,能够在压力下操作,滤饼含液量较一般过滤机低,单位产量所占地面和空间小。
确定是由于滤饼的密实性和变形,洗涤不完全;由于排渣和洗滤布易发生对过滤介质的磨损,过滤介质的寿命短,手动拆框劳动强度大,工作条件不好,保压性能差,增加了善后处理工作量。
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