第二节固液萃取111

2020/2/191萃取设备混合澄清器塔设备（重点）离心设备常用设备2020/2/192混合器机械搅拌流动混合(内构件)澄清器自然分层混合澄清器2020/2/193混合—澄清器（1）结构2020/2/1942020/2/195塔式设备:塔体+扩大段+分散装置板式塔普通筛板塔:筛孔板;降液管;升液管脉冲筛板塔:筛板塔+脉冲振动筛板塔:筛板塔+振动转盘塔:定环+动环填料塔2020/2/196原料从中部进入，因密度较小，自下而上经升液管流动。溶剂自顶部进入，因密度较大，由上而下流动。塔内充满液体溶剂经筛孔分散成液滴，在板下分散于上升的油中，经扩散传质，油中的芳烃部分溶于溶剂。溶解了芳烃的溶剂在下一块板上聚集后通过筛板又重新分散成液滴。回流提高萃取相的芳烃含量筛板塔2020/2/197润滑油溶剂精制转盘塔的塔壁上设有等间距的固定环，塔的中心轴上装有一组水平的转盘，转盘正好位于两个固定环的中间。转盘转动时带动塔内流体一起转动，液流产生高的速度梯度和剪应力，剪应力一方面使连续相产生强烈的漩涡，另一方面使分散相破裂成细小的液滴。可增大相接触面积，提高抽提效率。转盘塔2020/2/198填料塔新型填料塔应用于液－液抽提也会具有传质效率高和处理能力大的优点。但是抽提过程与蒸馏过程之间存在重要差别，在蒸馏塔内使用效果很好的填料不一定适用于抽提塔。清华大学开发的内弯弧形筋片扁环填料（DH-1填料）考虑了抽提的特点，在用于润滑油溶剂精制时取得了明显的经济效益。2020/2/199填料萃取塔特点：填料萃取塔结构简单，造价低廉，操作方便，级效率较低，在工艺要求的理论级小于3，处理量较小时可考虑采用。填料萃取塔轻液轻液重液重液液－液相界面填料2020/2/1910筛板萃取塔萃取过程中的筛板塔轻液轻液重液重液筛板轻液分散在重液内的混合液分散相聚集界面溢流管2020/2/1911离心萃取器优点：处理量大，效率较高，提供较多理论级，结构紧凑，占地面积小，应用广泛。缺点：能耗大，结构复杂，设备及维修费用高。应用：适用于要求接触时间短，物流滞留量低，易乳化，难分相的物系。驱动槽轮轻相进重相出转鼓清洗通道栓塞轻相出重相进机械密封波德式离心萃取器示意图2020/2/1912萃取设备的选择选择原则：（1）稳定性及停留时间稳定性差—停留时间尽可能短—离心萃取器；伴有较慢的化学反应时—停留时间长—混合-澄清槽。（2）所需理论级数需理论级数少（2~3级）—各种萃取设备；需理论级数4~5级—转盘塔、脉冲塔和振动筛板塔；需理论级更多—离心萃取器或多级混合-澄清槽。（3）物系的分散与凝聚特性物系易乳化，不易分相—离心萃取器；物系界面张力较小，或两相密度差较大—重力流动式。2020/2/1913（4）生产能力生产处理量小—填料塔或脉冲塔；生产处理量大—筛板塔，转盘塔，混合-澄清槽等。（5）防腐蚀及防污染要求具有腐蚀性—结构简单的填料塔；具有污染性—屏蔽性能良好的脉冲塔。（6）建筑物场地要求空间高度有限—混合-澄清槽；占地面积有限—塔式萃取设备。2020/2/1914第二节固液萃取2020/2/19152.1固液萃取固液萃取：是利用有机或无机溶剂将固体原料中的可溶性组分溶解，使其进入液相，再将不溶性固体与溶液分开的单元操作，其实质是溶质由固相传递至液相的传质过程。目前，固液提取在制药生产中有着广泛的应用，如中草药有效成分的提取，滤饼或固体物的洗涤等。一、概述2020/2/1916固体原料(药材)中的可溶性组分称为溶质,不溶性组分称为载体。用于溶解溶质的溶剂称为提取剂或浸取剂,提取后所得的液体称为提取液或浸取液,提取后的载体和残余的少量溶液称为残渣。提取时首先要使固体原料与提取剂充分混合，并保持良好的液固相接触状态。经一定时间的提取后，将提取液与残渣分离开来。最后将溶质从提取液中分离出来，并对提取剂进行回收处理。2020/2/1917提取产物是制剂成型的粗制品，也称为提取物。由提取物制成各种剂型的后期过程各有不同：（1）按一定质量标准加工制成煎膏剂、酒剂、酊剂、浸膏、流浸膏等剂型；（2）有通过浓缩干燥制成一定规格的半成品，以便制成片剂、冲剂等剂型；（3）有通过适当加工、制成软膏、栓剂等其它剂型；（4）也有需要精制加工，纯化有效成分，制成注射剂等剂型。2020/2/1918有效成分：指有药理活性、能产生药效的物质。如生物碱、苷类、挥发油等。有效成分一般有一定的分子式或结构式和理化常数，又称为有效单体。如果是尚未提纯（或纯化）成单体的称为有效部位，应能反映一定的活性指标。辅助成分：指本身没有特殊疗效，但能增强或缓和有效成分作用的物质。强洋地黄中的皂苷可帮助洋地黄苷溶解或促进其吸收，发挥其强心作用。二、中药成分的分类2020/2/1919无效成分：指本身无效甚至有害的物质。如脂肪、淀粉、蛋白质等，往往影响提取效果、制剂的稳定性、外观和药效等。组织物：指构成药材细胞或其他不溶性物质。如纤维素、栓皮等。药材的有效成分和辅助成分是提取的主要对象，无效成分和组织物应尽量分离除去，因此这是产品处理的必要步骤。但应注意，所谓无效成分只是相对概念。如鞣质在没食子酸或五倍子中是收敛的有效成分；在大黄泻下而起止泻作用的辅助成分；在注射剂中多为无效成分。2020/2/1920单体的提取:指提取物的纯化。若某些药材的有效成分有特殊疗效，化学结构、理化性质、药理、毒性均已明确，含量可观，技术经济合理，可以进行单一成分的提取、分离、精制。如辛弗林、白藜芦醇、齐墩果酸、豆腐果苷、黄连素、石吊兰素等，都可纯化制成片剂。又如天花粉、一叶秋碱、黄藤素等可纯化制成注射液。许多单体的制剂有利于稳定性与安全性，但是有些药物纯化后不如单味药的有效部分提取物疗效好。三、中药提取的类型2020/2/1921单味药的提取:单味药提取物的化学成分,大多数尚不清楚,或不完全清楚,但从中医临床疗效的实践来看，要比单体化合物的作用好得多,制备的成本也较低。单味药提取是中药制剂加工的一项重要提取方法,不仅适用于单方成药的制剂(如五味子、刺五加、益母草等),而且适用于复方成药制剂的生产。2020/2/1922中药复方提取：从古至今，中药复方一直占重要地位，在中医临床实践中基本上都是使用复方，以其综合成分，作为整体而起作用。例如四逆汤是由附子、肉桂、干姜、甘草组成。附子含乌头碱毒性极大，但经煎煮，一方面由于水解可降低毒性，而另一方面甘草中的甘草酸与乌头碱可形成复盐，在体内逐渐分解而起作用。实验证明四逆汤的LD50只有单味附子的1/4，许多复方药，如补中益气汤、麻杏石甘汤、大黄牡丹汤、补阳还五汤等，都是以其整体发挥作用的。2020/2/1923四、中药材有效成分的提取过程及机理药材可分为植物、动物和矿物三大类。矿物药材：无细胞结构，其有效成分可直接溶解或分散于提取剂中。动物性药材：有效成分一般为蛋白质、激素和酶等大分子物质,因分子量较大,故难以透过细胞膜,所以提取时应首先破坏其细胞膜。植物性药材：有效成分的分子量一般比无效成分的分子量要小得多,故提取时有效成分需透过细胞膜，而无效成分则应留在细胞内。2020/2/1924(1)润湿与渗透阶段新药材的细胞中,含有多种可溶性物质和不溶性物质。药材经干燥后，内部水分大部分被蒸发,故细胞萎缩。当药材被粉碎时,一部分细胞可能发生破裂，其中所含的成分可直接提取。而大部分细胞在粉碎后仍保持完整状态，当与提取剂接触时被提取剂所润湿，同时提取剂通过毛细管和细胞间隙渗透至细胞组织内。1.提取过程的阶段划分可分为润湿、渗透、溶解、扩散等几个阶段。2020/2/1925提取剂能否润湿药材表面，并渗透进入到细胞组织中，取决于药材性质、提取剂对物质的润湿性以及该物质与提取剂间的界面张力。一般情况下，非极性提取剂不易从含有大量水分的药材中提取出有效成分，极性提取剂不易从富含油脂的药材中提取出有效成分。对于含油脂的药材可先用石油醚或苯进行脱脂，然后再用适宜的提取剂提取。2020/2/1926(2)解析、溶解阶段：由于目的产物各成分在细胞内相互之间有吸附作用，需要破坏吸附力才能溶解。因此溶剂在溶解溶质之前首先要解除吸附作用，即解吸。提取剂进入细胞组织后，与药材中的各种成分相接触，使其中可溶性成分转入到提取剂中，该过程称为溶解。药材的种类不同，其溶解机理有很大差异。一般情况下，水能溶解晶体和胶质，故其提取液多含胶体物质而呈胶体液，乙醇提取液含胶质较少，而亲脂性提取液则不含胶质。2020/2/1927(3)扩散阶段：提取剂溶解有效成分后，形成的浓溶液具有较高的渗透压，从而形成扩散点，其溶解的成分将不停地向周围扩散以平衡其渗透压，这正是提取过程的推动力。一般在药材外表面与溶液主体之间存在一层很厚的溶液膜，其中的溶质存在浓度梯度，该膜常称为扩散边界层。在湿润和溶解过程中，固体内形成的浓溶液中的溶质将向药材固体表面扩散，并通过扩散边界层扩散至溶液主体中。一般情况下，溶质由固体表面传递至溶液主体的传质阻力远小于溶质在固体内部的扩散阻力。2020/2/1928若固体由惰性多孔结构组成，且固体的微孔中存在溶质和提取剂，则通过多孔固体的扩散可用有效扩散传质来描述。但对植物性药材而言，由于细胞的存在，一般并不遵循有效扩散系数为常数的简单扩散规律。此外，在提取过程中还存在提取剂由溶液主体传递至固体表面，再由固体表面传递至固体内部的扩散过程，该过程的速率较快，一般不会成为提取过程的速率控制步骤。2020/2/1929五、常用提取剂和提取辅助剂1.常用提取剂适宜的提取剂应对药物中的有效成分有较大的溶解度，而对无效成分应少溶或不溶。此外，提取剂还应无毒、价廉，且易于回收。常用的提取剂有水、乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、石油醚等。2020/2/1930凡加入提取剂中能增加有效成分的溶解度及制品的稳定性或能除去或减少某些杂质的试剂称为提取辅助剂。如，提取生物碱时加入适量酸，由于酸能与生物碱形成可溶性的生物碱盐，因而有利于生物碱的提取；又如，提取甘草制剂时加入氨溶液则有利于甘草酸的提取等。盐酸、硫酸、冰醋酸和酒石酸等均是常用的酸类提取辅助剂，氨水、碳酸钠、碳酸钙等均是常用的碱类提取辅助剂。此外，许多表面活性剂也常用作提取辅助剂。2.提取辅助剂2020/2/1931中药成分在溶剂中的溶解度直接关系到提取效果的好坏。在实际的生产过程中，根据要提取物质的不同性质选取不同的溶剂，以使要提取的成分达到最高含量。提取剂可分为亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂。一些常见溶剂的亲水性的强弱顺序：水甲醇乙醇丙酮乙酸乙酯乙醚氯仿苯石油醚。3.提取剂的选择依据2020/2/1932⑴以拟提取的主要有效成分及其性质作为主要依据。首先根据过去用药经验，选择常用、安全、廉价的溶剂作为提取剂。一般生物碱、苷、黄酮等在水中的溶解度不大，宜用乙醇提取，但若该制剂以前作医院药剂或临床应用时一直用水煎疗效好，质量检查时鉴别项和含量项均符合要求，提取时应尽量考虑选择水或稀醇作为提取剂。由于水价廉、无毒、提取范围广，故水是目前提取中草药有效成分使用最多的溶剂。对某些适应性较差的成分可通过调节pH值、添加辅助剂或应用特殊技术(如超声提取、微波提取、超临界提取等)，以改善提取效果。2020/2/1933⑵考虑使用不同浓度的乙醇或其他有机溶剂提取。提取物中有效成分多、杂质少，在实际操作中多使用不同浓度的乙醇。但95%乙醇作溶剂的可行性较差，因为高浓度的乙醇对药材的润湿性能差、难于循环使用、挥发性强、损失大、易燃烧、安全性差，此外高浓度的乙醇的生产可行性和可操作性均较差。⑶最后还要考虑到成本核算。用有机溶剂提取中药有效成分，不仅溶剂本身价格昂贵，而且所需特殊生产条件的设备费及设备折旧费均很高，劳保费开支也较大，因而不利于生产操作。同时，有机溶剂不太符合中医药的传统用药习惯，临床的安全性较差。2020/2/1934六、提取方法1.浸渍法该法一般在常温下进行。操作时，先将粉碎后的药材加入提取器，然后加入适量的提取剂，在搅拌或振摇的条件下，浸渍一定的时间，使药材中的有效成分转移至