新型工艺在制药工程中的应用

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1、新型工艺在制药工程中的应用随着科学技术的不断的发展，各种新型的加工工艺和加工方法在化学工程方面得到了广泛的应用。制药工程作为化学工程的一个重要的组成部分，也发展出了许多的新型的合成工艺和分离工艺。这些新型的工艺包括：超临界流体、微波、超声波等方法。1．超临界流体方法超临界流体(Supercriticalfluids，简称SCF)是指超过了物质的临界温度和临界压力的流体。它既有气体的高扩散系数和低粘度，又有与液体相近的密度和对物质良好的溶解能力，在临界点附近流体的这些特性对温度和压力的变化非常敏感。19世纪，科学家们发现超临界流体既不同于气体，也不同于液体，而是一种介于液-气两态

2、之间的状态，是通常所说的气、液、固三态以外的第四态。它的分子间力很小，类似于气体，而密度却很大，接近于液体，因此具有介于气体和液体之间的气液两重性质，同时具有液体较高的溶解性和气体较高的流动性，比普通液体溶剂传质速率高，并且扩散系数介于液体和气体之间，具有较好的渗透性，而且没有相际效应。基于超临界流体的特殊性质，超临界流体技术随之得到长足发展。自20世纪60年代Zosel博士提出超临界萃取工艺并被成功地应用于咖啡豆脱咖啡因的工业化生产以来，超临界流体技术广泛应用于生物化工、食品、医药、环保及石油化工等领域。如今超临界流体技术在药学领域中的应用也非常的广泛。1．1超临界流体萃取超

3、临界流体萃取技术(SupercriticalFluidExtraction,SFE)结合了蒸馏和萃取分离的特点，可在较低温度下实现分离，其萃取能力取决于流体的密度．而流体的密度很容易通过调节体系的温度和压力来控制。作为一种分离提纯工艺，SFE已广泛应用于医药工业领域。利用超临界流体独特的物理化学性质．SFE使其极易渗透到试样基体中，然后通过扩散、溶解、分配等作用，使基体中的溶质扩散并分配到超临界流体中，并从基体中萃取出来。在萃取过程中，SFE的萃取效率是由超临界流体的溶剂力、溶质的特性、溶质一基体结合状况决定的。因而，在选择萃取条件时，一方面要考虑溶质在超临界流体中的溶解度。另

4、一方面也要考虑溶质从试样基体活性点脱附并扩散到超临界流体中的能力与速度超临界流体萃取是用在临界点附近，体系温度和压力发生微小变化即可改变萃取极性，从而导致物质溶解度发生显著变化的特性进行分离和提取的技术。超临界流体的特殊性质使其在分离组分的萃取中有以下特点。首先，它具有与液体相似的密度，因而具有与液体相似的较强的溶解能力；其次，溶质在其中的扩散系数与气体相似，因而具有传质快、提取时间短的优点，提取完全一般仅需数10min；第三，超临界流体的表面张力非常低（为零），这使它很容易渗透到样品的里面，带走测定组分；第四，超临界流体的选择性强，通过改变萃取的条件，如温度、压力等，可以选择

5、性地从混合物中萃取某些组分；最后，超临界流体在通常状态下即成为气体，因此萃取后溶剂立即变为气体而逸出，容易达到浓集的目的。1．1．1超临界流体技术原理（1）临界状态与气体等温线纯气体加压液化所允许的最高温度称临界温度tc，临界温度时发生液化所需的最小压力称临界压力pc。超临界流体(supercriticalfluid)是指其温度和压力超过临界温度和临界压力时的流体。此时的流体进入临界状态，气体和液体的分界面消失，体系的性质均一，不再分为气相和液相，只有单相。为避免与通常的气体及液体混淆，称其为超临界流体[1，2]。超临界状态在相图中的状况见图1。各种气体的临界温度、压力是不同的

6、。一般而言，分子极性较强的气体，容易液化，临界温度高，临界压力低，如氨气、二氧化硫等气体；相反一些极性弱的气体不易液化，临界温度低，相应的临界压力也高，如氢气、氦气等。临界状态是气态向液态过渡的一种中间状态，即气、液两相共存的状态。任何物质在临界状态时，温度、压力、摩尔体积都有某一确定值，在临界温度和临界压力下，该物质的摩尔体积称为临界体积。所以把物质临界状态时的温度、压力和摩尔体积等热力学性质统称为临界参数，分别用符号tc、pc和Vc等表示。安德鲁斯以CO2气体为对象说明真实气体的液化过程[2]。在几个不同的温度下，分别考察CO2气体的体积与压力的关系，得到一系列压力对体积的

7、等温曲线。见图2。要使CO2气体转变为液体，必须使气体降低到一个极限温度，如图2中31.1℃，才能使其液化，这个极限温度为临界温度。当然，在临界温度以下的任意温度压缩都可以使其液化，所以临界温度的确切含义，就是指气体能被压缩成液体的最高温度。等温线上的K点称为CO2的临界点。从图2中还可以看出，在其临界温度以上等温线是连续的，而在临界温度以下是不连续的。将不连续的等温线分为3段进行分析，以21．5℃等温线为例，GC段表示气体的压缩过程，AL段表示液体压缩过程，水平段CA表示气体的液化过程。在