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陶瓷膜在制藥領域的應用研究
2019年06月14日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:152
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膜分離技術在制藥領域中的使用并不罕見,它具有操作方便、節能、不造成新的環境污染等優點,尤其在中藥有效成分的提取、原生質、酶、微生物的分離和回收、發酵液的澄清等工序上,過濾膜都是必不可少的工具。

 

日本在上世紀80年代已利用微濾技術制作漢方藥

無機陶瓷膜是近幾十年發展起來的膜材料,在中藥提取液、發酵料液的應用主要起截留細菌、微粒、大分子雜質(膠質、鞣質、蛋白、多糖等)或脫色的作用。與有機納濾膜相比,陶瓷納濾膜具備熱穩定性好、化學穩定性好,pH值試用范圍寬、機械性能良好、使用壽命長、易于沖洗等應用優勢,尤其適合用在有機膜不能適應的地方:

 

陶瓷膜

過濾原理

陶瓷膜分離是一種與孔徑大小相關的篩分過程,采用動態的錯流過濾方式:原料液通過循環泵在陶瓷膜孔道中作高速循環運動,在壓力作用下,澄清滲透液通過陶瓷膜片和多孔的陶瓷基體,沿與之垂直方向向外透過膜,濃縮液被膜截留,并在孔道中作高速流動而引起湍流,不斷沖洗陶瓷膜片內表面,將附在濾膜上的少量沉積物帶走,保持穩定的清液流出從而使流體達到分離濃縮純化的目的

 

左:陶瓷膜的工作原理示意圖

右:陶瓷膜過濾器的膜組件及構造示意圖

應用范圍

因具有耗能小、效率高、能在低溫下操作、生物活性物質不易失活等特點,陶瓷膜近幾年在分離、濃縮和純化生物活性物質方面得到了廣泛的應用,應用較多的場景有:中藥提取液的過濾、生物發酵液的過濾、目標產物的濃縮精制、酶的分離提取、制藥廢水的處理等。

1.中藥提取液的過濾

中藥提取液所含成分十分復雜,既有多種有效成分,又有無效成分,還含有有毒成分。利用無機陶瓷膜精制中藥提取液,使其有效成分進一步分離、純化,可最大限度地提取其有效成分,使中藥提取液的效果得以最大限度地發揮。與傳統的水提醇沉工藝相比,具有無相變、目標物基本100%截留、用水量少、工藝簡單、操作方便等優勢。

 

過濾前和過濾后就是兩個境界

2.生物發酵液的過濾

制藥生產的發酵料液有其特殊性,主要的特點是菌絲濃度高、黏度大。而且大多發酵產物不穩定,遇高溫、酸堿、特殊溶劑會引起變性失活,容易造成后續提取純化困難,影響產品質量。但采用陶瓷膜的話,可以高效去除發酵液中的菌絲體、代謝產物、細菌碎片等大分子物質,具有分離精度高,透過液澄清透明,有效防止產物變性失活等優勢,可得到澄清甚至是除菌的濾液,經不斷地頂洗后渣體僅保留相當低的單位,理論上可以得到比板框過濾更高的提取收率。

 

從真菌子發酵液中分離出的代謝產物是醫藥保健產品中的常用成分,如真菌多糖

(圖:茯苓)

3.目標產物的濃縮精制

采用陶瓷膜技術處理粗料液,低分子物質如鹽類可以和水一起透過膜除去,而目標產物得到濃縮和精制。利用陶瓷膜技術取代真空蒸發濃縮等其他濃縮模式,可以防止產物的失活,節省能耗,大幅度提高后續精制工藝的效率,縮短工藝周期,提高產品質量和收率。

4.酶的分離提取

傳統的離心、沉淀、透析濃縮、脫鹽等分離提取方法,收集的酶液由于酶活比較低,還需要進一步濃縮,存在工序多、能耗大、易失活、回收率低等缺點。而陶瓷膜技術可以簡化酶的提取、純化和脫鹽程序,具有設備簡單、操作方便、處理效率高和節能等優點,可以在很短的時間內即分離得到高濃度的菌體,而且酶活沒有損失。

 

從生物體內提取出的酶是美容保健產品的摯愛

5.生物制藥廢水的處理

生物制藥廢水污染負荷高,成分復雜,而且往往存在抑菌作用,用傳統生化處理方法很難解決。陶瓷膜生物反應器是生物技術和膜分離技術應用于污水處理一項新技術,是一種新型、高效的污水處理工藝。具有處理水質好、占地面積小、污泥濃度高、操作簡單易實現自動化等優點,為生物制藥行業污水處理和水資源重復利用提供了可靠的新方向。

結語

由于醫藥行業對藥物潔凈度要求很高,因此使用中需要注意對無機陶瓷膜系統的清洗,避免清理不徹底和交叉污染,確保生產的正常進行,保證藥物提取液的質量并延長設備使用壽命。此外,考慮到在制藥行業中用到陶瓷膜的地方往往是高附加值的產品,因此藥企對陶瓷膜過濾器性能有較高的要求,確保不會因故障率高的原因而頻繁停工,這對國內的陶瓷膜廠家來說也將是一個不小的挑戰和機遇。

資料來源:

陶瓷膜分離純化技術在生物制藥中的應用,王宏,常曉菲,朱維忠。

無機陶瓷膜過濾器在提取液精制生產中的應用及注意事項,張靜。

粉體圈 作者:小榆


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