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中藥制藥分離過程:工程原理與技術應用 版權信息
- ISBN：9787030729477
- 條形碼：9787030729477 ; 978-7-03-072947-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
中藥制藥分離過程:工程原理與技術應用 內容簡介
本書針對位列張伯禮院士所主持遴選“2020年度中醫藥工程技術難題”首位的“中藥制造缺乏制藥過程工程原理研究”難題，以中藥提取分離關鍵工序為主線，采用材料化學工程、計算機化學、數據科學等多學科交叉研究理念，深入系統探索中藥制藥分離過程的工程原理，系國內外首部同類專著，具有較高應用、出版價值。本書特點：選材新穎、內容豐富，突出中醫藥特色；兼顧學術性與應用性，所收載科技成果處于****、國際優選水平，可為優選分離技術在中藥制藥領域的推廣提供示范。
中藥制藥分離過程:工程原理與技術應用 目錄
目錄
前言
**章 中藥制藥分離過程工程概述 1
**節 中藥制藥分離過程及其分類概述/1
一、分離過程與中藥制藥分離過程的基本概念/1
二、基于分離體系分子行為原理的分離過程分類學說/2
三、場分離原理與速度差分離過程/4
四、相平衡分離原理及其分離過程/6
五、反應分離原理及其分離過程/8
第二節 中藥制藥分離過程工程原理的構成要素/10
一、工程原理概述與中藥制藥分離過程工程原理的科學內涵/10
二、中藥制藥分離過程的目標/12
三、可供制藥分離過程利用的中藥物性/17
四、中藥制藥分離過程工程原理的構成要素/22
五、中藥制藥分離過程工程原理研究面臨的關鍵問題/23
第三節 基于過程科學的中藥制藥關鍵工序解讀/24
一、中藥制藥分離過程的廣義與狹義概念/24
二、提取過程的本質特征/24
三、精制過程的本質特征/24
四、濃縮過程的本質特征/25
五、干燥過程的本質特征/26
六、滅菌過程的本質特征/26
第四節 中藥制藥分離過程的化工原理解析/26
一、與中藥制藥分離過程相關的傳統化工“三傳一反”原理概述/26
二、混合與分離的熵變過程/31
三、分離所需的理論耗能量及其熱力學原理/36
四、傳統“三傳一反”化學工程理論對中藥制藥分離過程的剖析/39
第五節 中藥制藥工程學科及其工程原理研究發展態勢/46
一、中藥制藥過程中的時空多尺度結構及效應/46
二、大數據技術對中藥制藥過程及其工程原理研究模式的顛覆性改變/54
三、現代化工新視野對中藥制藥過程工程原理研究的啟示/56
第二章 面向中藥制藥過程的先進分離材料：作用、機理及其應用 62
**節 材料學概述及其新進展/63
一、材料學的基本概念/63
二、材料分類/63
三、材料表征/69
四、材料科學的新進展/71
第二節 膜分離材料的分類、作用機理及其應用/71
一、膜材料分類與常見中藥制藥用膜/72
二、面向不同作用機理的膜材料性能與微結構/73
三、膜的化學損傷與物理損傷/79
四、膜材料的吸附作用與膜污染/79
五、與膜材料理化性質相關的膜污染防治與膜清洗方法/81
六、面向中藥綠色制造的特種膜設計與制備探索/82
第三節 樹脂分離材料的分類、作用機理及其應用/85
一、大孔吸附樹脂分類/85
二、大孔吸附樹脂的形態結構、表征參數及國內外產品標準狀況/86
三、基于樹脂材料學特征的常見中藥成分精制機理/87
四、大孔吸附樹脂的毒化與再生/91
五、高選擇性吸附樹脂的分離原理與應用/93
第四節 面向重金屬去除需求的分離材料的分類、作用機理及其應用/97
一、以13X 分子篩為主體的重金屬吸附劑/97
二、鍵合硅膠類復合材料/98
三、凝膠類材料/99
四、以殼聚糖為基質的重金屬吸附材料/101
五、新型固體吸附劑 PEP 0/103
六、石墨烯基復合材料/103
七、納米纖維素/104
八、生物碳/105
九、農林可再生資源材料/107
第五節 分子印跡聚合物的作用機理及其應用/107
一、分子印跡技術及其識別原理概述/107
二、基于中藥成分母核化學結構的分子印跡聚合物設計策略/108
三、常用聚合物功能單體/110
四、分子印跡聚合物的制備/113
第三章 中藥制藥分離過程優化原理的考察指標、數學評估方法 121
**節 關于中藥制藥分離過程優化原理的思考/121
一、中藥制藥分離過程優化原理的科學本質/121
二、中藥制藥分離過程優化原理要素之一：配伍協同性/121
三、中藥制藥分離過程優化原理要素之二：系統共存性/123
四、中藥制藥分離過程優化原理要素之三：復雜相關性/124
五、中藥制藥分離過程優化原理要素之四：多元有序性/127
六、中藥制藥分離過程優化原理要素之五：動態平衡性/130
第二節 中藥制藥分離過程工藝優化考察指標的選擇/131
一、基于化學范疇的工藝優化考察指標的選擇/131
二、基于“生物學及生物學+化學”范疇的工藝優化考察指標的選擇/133
三、基于現代生物醫藥信息理念的工藝優化考察指標的選擇/138
第三節 中藥制藥分離過程工藝優化設計方法的數學原理與應用/139
一、正交試驗設計/139
二、均勻設計/140
三、多元統計分析/142
四、人工神經網絡/143
五、響應曲面法/144
六、基于指紋圖譜的相關評價分析法/150
第四節 提取工藝優化設計多指標評價體系的權重系數研究/151
一、基于層次分析法的研究/152
二、基于化學計量學結合多指標綜合指數法的研究/152
三、基于熵權法的研究：基于信息熵理論的中藥提取工藝參數權重系數評價方法/153
第四章 中藥制藥分離工程的過程控制 161
**節 過程系統工程及其在中藥制藥分離過程中的應用/161
一、過程系統工程概述/161
二、中藥制藥分離工藝流程的過程特征/162
三、中藥制藥分離過程升級換代對過程系統工程的需求/162
四、過程系統工程在中藥制藥分離過程中的應用/165
第二節 質量源于設計的基本原理與實施方略/166
一、質量源于設計的原理與應用/166
二、基于整體觀的中藥制劑質量過程控制體系探討/169
三、基于質量源于設計原理的制藥分離過程優化/171
第三節 過程分析技術概述與過程分析工具/182
一、過程分析技術概述/182
二、過程分析技術工具/183
三、過程分析技術框架下的風險等問題/185
第四節 過程分析技術中的主要質量屬性研究模式/185
一、過程性能指數模式/185
二、近紅外光譜模式/188
三、知識圖譜模式/192
四、指紋圖譜及其制備過程藥效相關性模式/195
五、多維結構過程動態模式/196
六、代謝組學方法模式/198
第五節 過程分析技術中的關鍵工藝參數辨識/200
一、灰色關聯分析法及其與層次分析法的比較/200
二、統計過程控制技術/202
三、3種辨識方法評估關鍵工藝參數比較/203
第五章 基于現代信息科學的中藥制藥分離過程原理研究 208
**節 現代信息技術與中藥制藥分離工程的相關性/208
一、現代信息技術是中藥制藥分離科學的重要標志/208
二、數據科學概述/210
三、計算機化學在中藥制藥分離工程領域應用的基本模式與算法/211
四、計算機化學用于中藥提取、濃縮等工藝過程控制的研究/212
五、傳感器技術及其對中藥制藥分離工程實施智能控制的原理簡述/213
第二節 基于計算機化學的中藥制藥分離過程工程原理研究/214
一、中藥制藥分離過程動力學模型的構建/214
二、中藥制藥分離工程原理的分子機制探索/215
第三節 中藥膜過程的數據科學研究/219
一、中藥膜過程的復雜系統特征及其對于數據科學的重大需求/219
二、數據科學引入中藥膜科技領域的技術瓶頸/221
三、基于數據科學手段探索中藥膜過程及其機理的研究實踐/223
第四節 超臨界二氧化碳流體萃取過程的人工神經網絡模擬研究/225
一、鴉膽子油在超臨界二氧化碳流體中的溶解度及其人工神經網絡模擬研究/225
二、超臨界二氧化碳流體萃取鴉膽子油的過程模擬研究/229
第六章 基于相平衡原理的中藥浸提過程工程原理與技術應用 237
**節 基于固液(氣)平衡的浸提技術原理與應用/237
一、煎煮法/237
二、浸漬法/241
三、滲漉法/241
四、回流提取法/243
五、減壓沸騰提取法/243
六、超高壓提取法/244
七、濕法超微粉碎提取/244
八、勻漿提取法/251
第二節 基于氣液、氣固相平衡的中藥超臨界流體萃取原理與技術應用/255
一、超臨界二氧化碳流體萃取中藥藥效物質的原理/255
二、超臨界二氧化碳流體萃取天然產物的傳質模型/261
三、超臨界二氧化碳流體萃取技術的基本過程、設備、工藝流程與應用/262
四、超臨界二氧化碳流體萃取工藝參數設計與優化/266
五、提高大分子、強極性中藥成分超臨界二氧化碳流體萃取效率的技術原理/268
第三節 揮發油提取：技術原理與藥效的相關性探索/269
一、水蒸氣蒸餾法提取揮發油的動力學過程探索/270
二、水蒸氣蒸餾 膜過程耦合富集揮發油的原理/272
三、水蒸氣蒸餾 膜過程耦合富集中藥揮發油技術體系的構建/274
四、揮發油提取原理、方法與生物活性的相關性/280
第四節 新型綠色溶劑———低共熔溶劑提取中藥原理與技術應用/283
一、低共熔溶劑概述/284
二、低共熔溶劑的制備/284
三、低共熔溶劑的性質/284
四、低共熔溶劑在中藥制藥分離領域的應用/285
五、低共熔溶劑的安全性問題/285
第七章 中藥固液分離過程工程原理與技術應用 290
**節 基于均一重力場的沉降分離過程工程原理與技術應用/290
一、均一重力場分離原理/290
二、顆粒沉淀速度與粒徑的相關性/292
三、中藥制藥過程常用重力沉降設備/294
第二節 基于離心力場的沉降分離過程工程原理與技術應用/295
一、離心力場分離原理/295
二、離心沉降過程的影響因素/297
三、離心分離的先決條件與常用離心方法/299
四、離心沉降設備及應用/299
第三節 基于有障礙物的非均一場分離過程工程原理與技術應用/303
一、基于非均一重力場的分離原理與技術/303
二、過濾機理、影響因素及過濾介質阻力定量變化/304
三、過濾裝置及其連續操作的設計、節能壓榨過濾技術應用/307
四、帶式壓濾機工作機理及其對高含水率中藥渣的壓濾脫水技術應用/310
五、中藥固液分離特征與難點：顆粒特性與柔性雜質/311
第四節 基于沉降過程強化的固液分離工程原理與技術應用/312
一、沉淀分離強化技術的安全、有效原理/313
二、絮凝原理及絮凝沉降技術/313
三、基于改變溶液體系穩定性原理的沉淀生成技術應用/316
第五節 沉降分離技術在中藥制藥分離工程中的應用/320
一、醇沉工藝的基本原理、強化手段與應用/320
二、中藥提取收率調控機理與應用/322
三、口服液等液體制劑澄清技術應用/323
四、離心技術在中藥制藥其他方面的技術應用/323
第八章 中藥制藥精制過程工程原理與技術應用 325
**節 中藥制藥精制過程概念及其作用/325
一、制藥分離技術的中藥精制過程概念/325
二、中藥制藥精制過程的共性原理與存在的問題/325
三、中藥精制技術導致的中藥制藥過程變化及其藥劑學應用/326
第二節 基于均一重力場沉降過程工程原理的醇沉精制原理與技術應用/328
一、醇沉物質的微觀形態及其工藝學意義/328
二、關于中藥復方制劑醇沉工藝含醇量的調研/330
三、基于中藥醇沉技術原理的醇沉濃度概念辨析/331
四、ΔC的質量源于設計原理認識論及其糾正/332
五、基于水力旋流、微分散技術
前言
**章 中藥制藥分離過程工程概述 1
**節 中藥制藥分離過程及其分類概述/1
一、分離過程與中藥制藥分離過程的基本概念/1
二、基于分離體系分子行為原理的分離過程分類學說/2
三、場分離原理與速度差分離過程/4
四、相平衡分離原理及其分離過程/6
五、反應分離原理及其分離過程/8
第二節 中藥制藥分離過程工程原理的構成要素/10
一、工程原理概述與中藥制藥分離過程工程原理的科學內涵/10
二、中藥制藥分離過程的目標/12
三、可供制藥分離過程利用的中藥物性/17
四、中藥制藥分離過程工程原理的構成要素/22
五、中藥制藥分離過程工程原理研究面臨的關鍵問題/23
第三節 基于過程科學的中藥制藥關鍵工序解讀/24
一、中藥制藥分離過程的廣義與狹義概念/24
二、提取過程的本質特征/24
三、精制過程的本質特征/24
四、濃縮過程的本質特征/25
五、干燥過程的本質特征/26
六、滅菌過程的本質特征/26
第四節 中藥制藥分離過程的化工原理解析/26
一、與中藥制藥分離過程相關的傳統化工“三傳一反”原理概述/26
二、混合與分離的熵變過程/31
三、分離所需的理論耗能量及其熱力學原理/36
四、傳統“三傳一反”化學工程理論對中藥制藥分離過程的剖析/39
第五節 中藥制藥工程學科及其工程原理研究發展態勢/46
一、中藥制藥過程中的時空多尺度結構及效應/46
二、大數據技術對中藥制藥過程及其工程原理研究模式的顛覆性改變/54
三、現代化工新視野對中藥制藥過程工程原理研究的啟示/56
第二章 面向中藥制藥過程的先進分離材料：作用、機理及其應用 62
**節 材料學概述及其新進展/63
一、材料學的基本概念/63
二、材料分類/63
三、材料表征/69
四、材料科學的新進展/71
第二節 膜分離材料的分類、作用機理及其應用/71
一、膜材料分類與常見中藥制藥用膜/72
二、面向不同作用機理的膜材料性能與微結構/73
三、膜的化學損傷與物理損傷/79
四、膜材料的吸附作用與膜污染/79
五、與膜材料理化性質相關的膜污染防治與膜清洗方法/81
六、面向中藥綠色制造的特種膜設計與制備探索/82
第三節 樹脂分離材料的分類、作用機理及其應用/85
一、大孔吸附樹脂分類/85
二、大孔吸附樹脂的形態結構、表征參數及國內外產品標準狀況/86
三、基于樹脂材料學特征的常見中藥成分精制機理/87
四、大孔吸附樹脂的毒化與再生/91
五、高選擇性吸附樹脂的分離原理與應用/93
第四節 面向重金屬去除需求的分離材料的分類、作用機理及其應用/97
一、以13X 分子篩為主體的重金屬吸附劑/97
二、鍵合硅膠類復合材料/98
三、凝膠類材料/99
四、以殼聚糖為基質的重金屬吸附材料/101
五、新型固體吸附劑 PEP 0/103
六、石墨烯基復合材料/103
七、納米纖維素/104
八、生物碳/105
九、農林可再生資源材料/107
第五節 分子印跡聚合物的作用機理及其應用/107
一、分子印跡技術及其識別原理概述/107
二、基于中藥成分母核化學結構的分子印跡聚合物設計策略/108
三、常用聚合物功能單體/110
四、分子印跡聚合物的制備/113
第三章 中藥制藥分離過程優化原理的考察指標、數學評估方法 121
**節 關于中藥制藥分離過程優化原理的思考/121
一、中藥制藥分離過程優化原理的科學本質/121
二、中藥制藥分離過程優化原理要素之一：配伍協同性/121
三、中藥制藥分離過程優化原理要素之二：系統共存性/123
四、中藥制藥分離過程優化原理要素之三：復雜相關性/124
五、中藥制藥分離過程優化原理要素之四：多元有序性/127
六、中藥制藥分離過程優化原理要素之五：動態平衡性/130
第二節 中藥制藥分離過程工藝優化考察指標的選擇/131
一、基于化學范疇的工藝優化考察指標的選擇/131
二、基于“生物學及生物學+化學”范疇的工藝優化考察指標的選擇/133
三、基于現代生物醫藥信息理念的工藝優化考察指標的選擇/138
第三節 中藥制藥分離過程工藝優化設計方法的數學原理與應用/139
一、正交試驗設計/139
二、均勻設計/140
三、多元統計分析/142
四、人工神經網絡/143
五、響應曲面法/144
六、基于指紋圖譜的相關評價分析法/150
第四節 提取工藝優化設計多指標評價體系的權重系數研究/151
一、基于層次分析法的研究/152
二、基于化學計量學結合多指標綜合指數法的研究/152
三、基于熵權法的研究：基于信息熵理論的中藥提取工藝參數權重系數評價方法/153
第四章 中藥制藥分離工程的過程控制 161
**節 過程系統工程及其在中藥制藥分離過程中的應用/161
一、過程系統工程概述/161
二、中藥制藥分離工藝流程的過程特征/162
三、中藥制藥分離過程升級換代對過程系統工程的需求/162
四、過程系統工程在中藥制藥分離過程中的應用/165
第二節 質量源于設計的基本原理與實施方略/166
一、質量源于設計的原理與應用/166
二、基于整體觀的中藥制劑質量過程控制體系探討/169
三、基于質量源于設計原理的制藥分離過程優化/171
第三節 過程分析技術概述與過程分析工具/182
一、過程分析技術概述/182
二、過程分析技術工具/183
三、過程分析技術框架下的風險等問題/185
第四節 過程分析技術中的主要質量屬性研究模式/185
一、過程性能指數模式/185
二、近紅外光譜模式/188
三、知識圖譜模式/192
四、指紋圖譜及其制備過程藥效相關性模式/195
五、多維結構過程動態模式/196
六、代謝組學方法模式/198
第五節 過程分析技術中的關鍵工藝參數辨識/200
一、灰色關聯分析法及其與層次分析法的比較/200
二、統計過程控制技術/202
三、3種辨識方法評估關鍵工藝參數比較/203
第五章 基于現代信息科學的中藥制藥分離過程原理研究 208
**節 現代信息技術與中藥制藥分離工程的相關性/208
一、現代信息技術是中藥制藥分離科學的重要標志/208
二、數據科學概述/210
三、計算機化學在中藥制藥分離工程領域應用的基本模式與算法/211
四、計算機化學用于中藥提取、濃縮等工藝過程控制的研究/212
五、傳感器技術及其對中藥制藥分離工程實施智能控制的原理簡述/213
第二節 基于計算機化學的中藥制藥分離過程工程原理研究/214
一、中藥制藥分離過程動力學模型的構建/214
二、中藥制藥分離工程原理的分子機制探索/215
第三節 中藥膜過程的數據科學研究/219
一、中藥膜過程的復雜系統特征及其對于數據科學的重大需求/219
二、數據科學引入中藥膜科技領域的技術瓶頸/221
三、基于數據科學手段探索中藥膜過程及其機理的研究實踐/223
第四節 超臨界二氧化碳流體萃取過程的人工神經網絡模擬研究/225
一、鴉膽子油在超臨界二氧化碳流體中的溶解度及其人工神經網絡模擬研究/225
二、超臨界二氧化碳流體萃取鴉膽子油的過程模擬研究/229
第六章 基于相平衡原理的中藥浸提過程工程原理與技術應用 237
**節 基于固液(氣)平衡的浸提技術原理與應用/237
一、煎煮法/237
二、浸漬法/241
三、滲漉法/241
四、回流提取法/243
五、減壓沸騰提取法/243
六、超高壓提取法/244
七、濕法超微粉碎提取/244
八、勻漿提取法/251
第二節 基于氣液、氣固相平衡的中藥超臨界流體萃取原理與技術應用/255
一、超臨界二氧化碳流體萃取中藥藥效物質的原理/255
二、超臨界二氧化碳流體萃取天然產物的傳質模型/261
三、超臨界二氧化碳流體萃取技術的基本過程、設備、工藝流程與應用/262
四、超臨界二氧化碳流體萃取工藝參數設計與優化/266
五、提高大分子、強極性中藥成分超臨界二氧化碳流體萃取效率的技術原理/268
第三節 揮發油提取：技術原理與藥效的相關性探索/269
一、水蒸氣蒸餾法提取揮發油的動力學過程探索/270
二、水蒸氣蒸餾 膜過程耦合富集揮發油的原理/272
三、水蒸氣蒸餾 膜過程耦合富集中藥揮發油技術體系的構建/274
四、揮發油提取原理、方法與生物活性的相關性/280
第四節 新型綠色溶劑———低共熔溶劑提取中藥原理與技術應用/283
一、低共熔溶劑概述/284
二、低共熔溶劑的制備/284
三、低共熔溶劑的性質/284
四、低共熔溶劑在中藥制藥分離領域的應用/285
五、低共熔溶劑的安全性問題/285
第七章 中藥固液分離過程工程原理與技術應用 290
**節 基于均一重力場的沉降分離過程工程原理與技術應用/290
一、均一重力場分離原理/290
二、顆粒沉淀速度與粒徑的相關性/292
三、中藥制藥過程常用重力沉降設備/294
第二節 基于離心力場的沉降分離過程工程原理與技術應用/295
一、離心力場分離原理/295
二、離心沉降過程的影響因素/297
三、離心分離的先決條件與常用離心方法/299
四、離心沉降設備及應用/299
第三節 基于有障礙物的非均一場分離過程工程原理與技術應用/303
一、基于非均一重力場的分離原理與技術/303
二、過濾機理、影響因素及過濾介質阻力定量變化/304
三、過濾裝置及其連續操作的設計、節能壓榨過濾技術應用/307
四、帶式壓濾機工作機理及其對高含水率中藥渣的壓濾脫水技術應用/310
五、中藥固液分離特征與難點：顆粒特性與柔性雜質/311
第四節 基于沉降過程強化的固液分離工程原理與技術應用/312
一、沉淀分離強化技術的安全、有效原理/313
二、絮凝原理及絮凝沉降技術/313
三、基于改變溶液體系穩定性原理的沉淀生成技術應用/316
第五節 沉降分離技術在中藥制藥分離工程中的應用/320
一、醇沉工藝的基本原理、強化手段與應用/320
二、中藥提取收率調控機理與應用/322
三、口服液等液體制劑澄清技術應用/323
四、離心技術在中藥制藥其他方面的技術應用/323
第八章 中藥制藥精制過程工程原理與技術應用 325
**節 中藥制藥精制過程概念及其作用/325
一、制藥分離技術的中藥精制過程概念/325
二、中藥制藥精制過程的共性原理與存在的問題/325
三、中藥精制技術導致的中藥制藥過程變化及其藥劑學應用/326
第二節 基于均一重力場沉降過程工程原理的醇沉精制原理與技術應用/328
一、醇沉物質的微觀形態及其工藝學意義/328
二、關于中藥復方制劑醇沉工藝含醇量的調研/330
三、基于中藥醇沉技術原理的醇沉濃度概念辨析/331
四、ΔC的質量源于設計原理認識論及其糾正/332
五、基于水力旋流、微分散技術
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中藥制藥分離過程:工程原理與技術應用 節選
**章中藥制藥分離過程工程概述 根據《中國科協辦公廳關于征集2020重大科學問題和工程技術難題的通知》（科協辦函字〔2020〕18號），中華中醫藥學會在張伯禮院士主持下，開展了有關遴選工作，共征集建議18項，其中前沿科學問題10項，工程技術難題8項。經專家推薦委員會審定，*終遴選前沿科學問題及工程技術難題各3項（《中醫雜志》2020年7月22日以“2020年度中醫藥重大科學問題及工程技術難題”為題發表，下簡稱難題）。其中與本書直接相關的，即名列“工程技術難題”**位的：“如何加強中藥制造高質量發展的中藥制藥工程技術裝備創新關鍵工程技術”。 該難題的問題背景指出：中藥現代化的核心是療效和質量標準現代化，而中藥制藥工藝又是影響中藥質量*為關鍵的因素之一，要保證制藥工藝合理規范，*重要的因素是制藥裝備。中藥提取、分離、濃縮、干燥、滅菌等制劑技術及裝備水平是衡量中藥制造業現代化程度的標桿。目前，中藥制藥過程中普遍存在能耗高、效率低、成分損失多、活性成分轉移率低、所得中間體性狀不佳等一系列問題。開展中藥高效節能降耗關鍵技術及裝備研究不僅具有“資源節約、環境友好”特色，而且也關系到中藥產業的健康發展是國務院《中醫藥發展戰略規劃綱要（2016—2030年）》中明確的優先突破方向。 根據遴選上述難題中所涉及的專家意見，該“工程技術難題”所“面臨的關鍵難點與挑戰”有三，本書擬就位列首位的難題中所涉及的“中藥制造缺乏制藥過程工程原理”“符合中藥特點的高效節能制藥裝備研發”等進行分析，并試圖借助膜科學技術等材料化學工程先進研究成果給予破解。 **節中藥制藥分離過程及其分類概述 一、 分離過程與中藥制藥分離過程的基本概念 分離科學是以“分離、濃集和純化物質”作為宗旨的一門學科［1］，它是人類剖析認識自然、充分利用自然、深層開發自然的重要手段。中藥由植物、動物和礦物等天然產物構成，不可避免地需要經歷中藥制藥過程“去偽存真，去粗取精”，因而分離是中藥制藥領域的共性關鍵技術。根據現代分離科學的理論，可以通過圖11對中藥制藥分離過程進行概念性描述：待分離中藥原料以一股或數股物流進入分離裝置（提取罐、膜設備、樹脂柱、萃取釜等）。對分離裝置中的原料施加能量或分離劑（在利用化學能時使用），對混合物各組分所持有的性質差產生作用，使分離得以進行，產生兩個以上的產品（目標產物及其伴隨產生的副產品或者廢棄物）。而由于中藥（含復方，下同）化學組成及其多靶點作用機制的復雜性，致使中藥制藥分離過程的目標產物成為選擇及優化中藥制藥分離過程的重要決定因素，從而也成為中藥制藥過程工程原理的重要研究內容，其關鍵問題是如何在中醫藥理論的指導下，引進現代化學工程理論及信息技術手段，構筑“分離產品”為可體現中藥整體治療作用的“中藥藥效物質”分離過程工程原理與技術體系。 中藥制藥分離過程是以中藥材為基本原料，以獲取中藥（單味、復方）藥效物質為目標的分離過程。中藥制藥生產的每一階段都包括“藥效物質與廢棄物”“固體與液體”“溶質與溶劑”等一個或若干個混合物的分離操作，其目的是*大限度地保留有效物質，去除無效和有害的物質。中藥制藥生產過程的混合物包括天然藥物和生產過程中形成的混合物，其相態有氣相、液相和固相，形成均一的或非均一的物系。制藥分離過程就是將一混合物轉變組成相互不相同的兩種或幾種產物的操作。本書主要從廣義的角度討論中藥制藥分離過程工程原理問題。 二、基于分離體系分子行為原理的分離過程分類學說 為了從科學的角度對中藥制藥分離過程工程原理進行深入、系統地探索，需要對分離過程進行分類。如何對各種分離方法進行分類，并研究它們之間聯系的問題，屬于分類學范疇，它是自然科學的一個分支。其本質過程是把表面上看起來似乎毫無聯系的一些方法進行歸類，找出其內在聯系，而該過程本身又會反過來促進新分離方法的問世。目前科學界與工業界所用的分離方法甚多，科學家提出了各自不同的分離分類法，如史春［3］（Strain H H）采用分離對阻力類型的不同進行分類；卡格爾［4］（Karger B L）提出相平衡速率和顆粒大小3種不同類型分離分類方法；吉丁斯［5］（Giddings J C）提出的用場和流的類型不同來進行分類的“場流分類法”；羅恩［6］（Rony P R）則又有其自己的分類方法等。本書主要采用日本學者大矢晴彥提出的分離分類法。 日本分離科學界著名學者大矢晴彥教授采用現象學分類法，基于待分離體系中組分的群體分子所表現出來的物理或化學性質的差異原理，將常見主要用于工業生產中的分離過程大致分為速度差分離、平衡分離、反應分離三類［2］。 1.速度差分離過程： 輸入能量，強化特殊梯度場的方法利用重力梯度、壓力梯度、溫度梯度、濃度梯度、電位梯度等場中，各組分的移動速度差進行分離的方法稱為速度差分離操作。當原料是由固體和液體，或是由固體和氣體，或是由液體和氣體所構成的非均相混合物時，就可以利用力學能量如重力或壓力來對它們進行分離。例如，在固液或固氣系統中，當固體粒子尺寸較大，處于重力場時短時間內就可以沉下去或是浮上來而實現分離。然而當固體粒子較小，兩相密度差又較小時，粒子下沉或上浮的速度會很低，這時就要用到離心力場，甚至超高速離心力場或者過濾材料等來形成移動速度差，才能實現分離。進一步當粒子尺寸小到與分子的大小相當時，還要用到下面要講的驅動力來強化移動速度的差別，進行分離。把各種速度差分離操作，按所利用的能量及其與場的組合整理分類，列于表1-1中。 能夠產生速度差的場，又可以分為中間不存在任何介質的均一空間和存在著某種介質的非均一空間。非均一空間一般指多孔體，其孔徑大至毫米，小至分子尺寸，范圍很廣。由線性高分子和球狀粒子所構成的網狀結構，在客觀上可視為連續的凝膠相，即屬于非均一空間。如果網孔被堵住，就變成了固體。這種非均一空間和一般認為應該存在細孔的固體，在狹義上可當作多孔體。盡管這個界限并不清晰，但若能讓膠體通過的，就可以認為它是狹義的多孔體。 2.平衡分離過程： 輸入能量，使原混合物系形成新的相界面的方法常常使用不互溶的兩個相界面上的平衡關系，來對由氣體或者液體組成的均相混合物進行分離。通常所見的蒸餾過程，就是利用了下部燒瓶被加熱所產生的水蒸氣與上部冷凝器冷凝所形成的液相，這兩者之間的氣液平衡關系，使易揮發組分集于氣相，使難揮發組分集于液相，從而將液相均相混合物分離成塔頂的餾出組分與塔底的釜殘組分。像這種利用相間平衡關系進行分離的方法稱為平衡分離操作。表1-2所列是具有代表性的平衡分離操作。 3.反應分離過程：輸入能量，促進反應的方法 利用反應進行分離操作的方法很多。例如，通過調整pH，把溶解于水中的重金屬變成氫氧化物的不溶性結晶而沉淀分離的方法；利用離子交換樹脂的交換平衡反應的離子交換分離法；通過微生物進行生物反應，將溶解于水中的有機物質（BOD）分離除去的方法等，都可以看作是反應分離操作。表1-3把反應分離操作按反應種類做了分類。大體可以分為利用反應體的分離和不利用反應體的分離。反應體又可以分為再生型反應體，一次性反應體和生物體型反應體。 在對再生型反應體進行再生操作時，要用到再生劑。這時，再生劑在制造時所吸納的能量就有一部分轉移到了反應體上，分離反應時，就會利用到這部分能量。也有用加熱的方法來再生反應體的，在這種場合，可以認為反應體再生時所吸收的熱能變成了分離所需的能量。 不可逆反應過程中所需要的能量，有來自一次性反應體在制造時所吸收的能量，還有采用其他手段從外部向反應場補充的能量。在生物學反應中，是使用光能或者是原料中所含有機物的資質來推進反應的。不需要反應體而進行反應分離的例子是電化學反應，使用電能作為反應所需的能量。 三、場分離原理與速度差分離過程 在均一的或者是非均一的空間里，制造一個某種驅動力的作用場，使之可以在被分離的物體之間產生移動速度差，從而得到分離，這就是速度差分離過程［2］。 1.產生速度差的場分離原理由上述定義可知，速度差分離是在場（重力梯度、壓力梯度、溫度梯度、濃度梯度、電位梯度等場）作用下產生的。首先來分析一下施加于場的驅動力是怎樣作用于被分離物體的，以及這些物體在移動時所受阻力的情況。 假設直徑為、密度為、質量的某球形顆粒，以相對于流體的速度在密度為，黏度為的流體中運動，該粒子的推動力F可為重力、壓力、電磁力、彈性力、分子間力等，其強度可用勢、梯度等定義。在力F、阻力Ff（粒子前進時為推開流體所遭遇的來自流體的阻力）的雙重作用下，其移動速度v可用運動方程式（1-1）來表示： （1-1） 一般情況下，阻力Ff的大小，與球形粒子的投影面積和相對于流體運動時的動能成正比，其比例常數Cf即為阻力系數，于是有： （1-2） 需要說明的是：上述可有效地作用于粒子的力F的種類，和粒子的質量大小密切相關。 亦即，當粒子質量m非常小，且處于原子、分子的尺度范圍，那么重力對它們的作用，即使從微觀看，也可忽略不計。另外，當粒子的質量較大時，分子間力的作用就可不予考慮。若粒子的質量非常大時，只考慮重力的影響就足夠了。這一點對于分析分離所需的能量十分重要。 式（1-2）中，阻力系數Cf是粒子雷諾數的函數。與分離相關的顆粒都比較小，Re數常常小于1，把Re<2的區域定義為斯托克斯區域，其阻力系數與雷諾數的關系可以寫為 （1-3） 將式（1-3）代入式（1-2）中，求出斯托克斯區域粒子所受阻力： （1-4） 這就是眾所周知的斯托克斯阻力。必須指出的是，式（1-4）成立的前提是：流體被視為連續介質。如果流體像氣體那樣，在微小尺度下不能被視為連續體，則必須考慮其不連續性。因為當粒子大小與氣體分子的平均自由行程相當，甚至更小時，粒子與流體之間就會產生滑動。粒子在運動時所受到的流體阻力就會減小，這時雖因粒子小到可稱為微粒，其雷諾數也很小，所受阻力當然應適用于式（1-4）。但要用修正系數Cc來校正粒子在運動時所受到的流體阻力的減小。Cc被稱為斯利浦修正系數，或被稱為卡寧加姆修正系數。這種情況下，式（1-4）可改寫為以下形式： （1-5） 顯然Cc＞1。Cc可用一些經驗公式來計算，例如： （1-6） 而氣體分子的平均自由行程為 （1-7） 式（1-7）中，σ為氣體分子的直徑；n為單位體積氣體的分子數。 當空氣作理想氣體處理時，其，壓力P＝nkT（k是玻耳茲曼常數，其值為1.380×10－23J／K）。于是式（17）改寫為 （1-8） 式（1-8）中，T為熱力學溫度（K），P為壓力（Pa）。液體中的卡寧加姆修正系數Cc＝1.0。 根據愛因斯坦的理論，以速度v運動的粒子，其粒徑dp與黏度為μf的液體介質的分子尺寸處于同一檔級時，粒子所受到的阻力是： （1-9） 式（1-9）與斯托克斯區域粒子所受阻力的表達相同，這就是斯托克斯愛因斯坦公式。 以上是粒子在流體內移動時受到的阻力分析，當粒子以速度v在固體內移動時，會受到來自固體的阻力。這種情況與氣體、液體的情況相比要復雜得多。其原因在于：①固體存在的狀態是多種多樣的，有堅硬的金屬鋼材，有柔軟的高分子物質橡膠，還有近乎液體的丙烯酰胺膠等。②固體可以加工成各種各樣的形狀。例如，金屬篩網，就兼有“固體”與“空間”共存。這種狀態下，粒子所受到的阻力可大致分為兩部分，即固體和粒子之間的相互作用，以及粒子在空間移動時受到的存在于空間的流體的作用。 2.場分離原理構成場分離技術的要素與強化手段那么怎樣將粒子的移動速度更好地適用于分離過程中呢？也就是如何巧妙應用場分離原理，將速度差分離模式構成技術手段，確保分離操作得以高效進行呢？
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