膜分離技術在制藥工業(yè)中的應用

汪子涵

摘 ? 要：技術的發(fā)展在極大程度上推動了制藥工業(yè)水平的提高，膜分離技術在制藥工業(yè)中的廣泛應用就是一個十分典型的例子。膜分離技術在提高適應能力和降低能耗等方面有明顯的優(yōu)勢，作為一種效果很好的分離手段，在抗生素、氨基酸、維生素和半合成抗生素的生產(chǎn)中都發(fā)揮著十分重要的作用。本文將首先對膜分離技術的特點、原理等基本情況進行闡述，隨后較為細致地對常見的膜分離技術進行分析，最后探究膜分離技術在制藥工業(yè)中的具體應用。

關鍵詞：膜分離技術 ?制藥工業(yè) ?應用探究

中圖分類號：TQ028.8 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0069-02

膜分離技術在制藥、生物、化工等諸多領域都得到了廣泛的應用，對于制藥行業(yè)而言，分離和濃縮都是制藥過程中十分重要的環(huán)節(jié)，而這些環(huán)節(jié)都和膜分離技術有著十分緊密的聯(lián)系。此外，膜分離技術具備分離高效、操作簡單等諸多優(yōu)勢，因此必須加強對膜分離技術的認識，充分發(fā)揮膜分離技術在制藥工業(yè)中的積極作用。

1 ?膜分離技術概述

1.1 膜分離技術概論

自20世紀初膜分離技術出現(xiàn)之后，經(jīng)過較長時間的實踐、論證與發(fā)展，直到20世紀60年代才得到人們的普遍認可和應用。膜分離技術不僅能夠實現(xiàn)分離和濃縮，還能夠保證純度，不僅能夠實現(xiàn)在常溫環(huán)境下對物質(zhì)的分離，還能夠避免在分離的過程中發(fā)生化學變化，還具有較高的適應性和較低的能耗等優(yōu)勢，這些條件都使得膜分離技術逐漸成為當下主要的分離技術手段，在制藥、食品、化工等諸多領域都得到了廣泛的應用。

1.2 膜分離技術的特點

這里對膜分離技術特點的分析主要是結合其在制藥工業(yè)中的具體表現(xiàn)歸納總結為以下4點：首先是簡單的工藝流程，膜分離技術簡化了制藥工業(yè)的工藝流程，提高了效率;其次是實現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量的保證，膜分離技術能夠保證藥品的純度，能夠確保藥物充分發(fā)揮其功效;第三點是低能耗，由于在使用膜分離技術進行分離的過程中不會發(fā)生化學反應，因此環(huán)保性較高，也能夠避免出現(xiàn)污染和浪費;第四點是低運行費用，膜分離技術的操作和設備都較為簡單，因此所需要的運行成本較低。

1.3 膜分離技術的原理

使用膜分離技術進行分離的基本原理較為簡單，首先是在進行過濾的過程中，使用泵對料液進行加壓，使得料液保持一定的速度流過濾膜的表面，以大于或小于膜截留分子量為標準對物質(zhì)分子進行分離，大于部分的物質(zhì)分子將無法透過膜，而小于部分的物質(zhì)分子則能夠在透過膜之后形成透析液。因此膜系統(tǒng)有兩個出口，一個出口用于讓大于部分的物質(zhì)分子流回料罐，這個出口是回流出口，而另一個出口則是讓小于部分的物質(zhì)分子形成透析液。

衡量過濾速度的指標主要是膜通量，即單位時間內(nèi)單位膜面積所流出的透析液的量。影響膜通量的因素是多方面的，主要有溫度、使料液流通的壓力、固含量、濃度、粘度等。

2 ?常見的膜分離技術類型

2.1 微濾技術

由于不同微粒之間的孔徑是不相同的，因此微濾技術通過壓力差和膜孔實現(xiàn)對微粒的分離，并且將不溶物進行濃縮。微濾技術目前已經(jīng)十分成熟，尤其是針對孔徑在0.1μm以上的微粒。該技術通常被用于水性懸濁液等液體物質(zhì)的分離之中，能夠高效地將細菌、膠團、微粒等不溶物質(zhì)截除。

2.2 超濾技術

在原理上，超濾技術和微濾技術基本一致，不同的是超濾技術主要用于對0.02μm的微粒進行分離，包括了高分子和病毒等，超濾技術主要被用在注射液的制備，口服液濃度提高等方面。

2.3 納濾技術

相比于微濾技術和超濾技術，納濾技術出現(xiàn)的時間較晚，納濾技術進行分離的對象主要是大小在300～1000D之間的微粒。納濾技術的特性導致了其只能讓小分子有機物、溶劑和無機鹽通過，因此納濾技術通常被用于對藥物有效成分進行純化分離。

2.4 滲透技術和反滲透技術

通常情況下，滲透技術和反滲透技術的孔膜直徑是不超過0.1nm的，通過化學勢和壓力差對溶液中的溶解鹽進行脫留分離。滲透技術和反滲透技術一般被用于溶液的濃縮和純化分離。

3 ?膜分離技術在制藥工業(yè)中的應用

3.1 生物發(fā)酵制藥領域

維生素、氨基酸、抗生素等都是十分常見的通過生物發(fā)酵所制作的藥物，雖然生物發(fā)酵制藥在制藥工業(yè)中被廣泛使用，然而實際上這種制藥生產(chǎn)方式存在著明顯的缺陷。在進行生物發(fā)酵制藥的過程中，發(fā)酵培養(yǎng)基所含的成分較為復雜，一方面分子之間差異較大，另一方面目標產(chǎn)物和雜質(zhì)之間的差異又很小，因此在進行提煉時的工作難度就較高。而通過膜分離技術，則能夠有效提高生物發(fā)酵制藥的效率。

首先是通過一級超濾和一級微濾對分子直徑較大的物質(zhì)進行過濾，其次是通過二級超濾來對發(fā)酵液進行更細致的過濾。通過兩級過濾之后能夠很大的提升發(fā)酵液目標成分的濃度，最后對獲取到的透過液繼續(xù)進行濃縮，最終實現(xiàn)對目標產(chǎn)物的提煉。為了保證生物發(fā)酵制藥的效果，能夠獲得合格的高濃度藥物成分，在使用膜分離技術的過程中，還需要物理結晶、溶劑萃取等多種手段的配合。

3.2 中藥生產(chǎn)領域

中藥生產(chǎn)雖然一門古老而傳統(tǒng)的技藝，然而在新的技術水平之下，中藥的生產(chǎn)也與時俱進，積極通過新的技術手段來提高中藥生產(chǎn)的質(zhì)量，而膜分離技術在中藥生產(chǎn)中也有十分良好的應用效果。

受到中藥藥材來源、制藥工藝等多方面因素的影響，和西藥相比，中藥的化學成分十分復雜，中藥之中往往含有無機鹽、氨基酸、酚類、酮類等多種類型的化合物，除此之外，中藥中還有種蛋白質(zhì)、淀粉、多糖、纖維素等。這些復雜的組成成分在一定程度上影響了中藥效果的發(fā)揮，在這種情況下，使用膜分離技術，在不破壞中藥中有效成分的基礎上，將中藥中的雜質(zhì)分離出去就顯得十分有必要。

首先是通過微濾技術可以減少中藥藥劑中的脂類物質(zhì)，主要是使用膜孔徑在0.1～5μm的對稱微孔膜來進行分離操作，還能夠盡可能地將中藥藥液中的可溶性固形物予以保留，從而保證中藥的有效成分。

其次是超濾技術在中藥制藥中的應用，和微濾技術不同，超濾技術主要是采取不對稱膜來進行提取，通常情況下膜孔徑小于0.1μm。和傳統(tǒng)的中藥提取方法相比，超濾技術在提取效率和純度方面都有明顯的優(yōu)勢。

3.3 應用前景探究

雖然膜分離技術能夠顯著提高藥物有效成分的提取率，保證藥物的品質(zhì)，然而在應用的過程中仍然有許多問題亟待解決，其中最突出的就是膜的材料問題。膜材料直接關系著膜的使用壽命和膜污染情況，膜污染通常來源于溶液中粒子和膠質(zhì)等物質(zhì)引起的膜孔徑堵塞沉淀。而膜使用壽命的不足會增加膜的消耗量，而膜污染會導致膜通量的下降，這些都會對制藥的質(zhì)量和效率產(chǎn)生負面影響。因此改進膜材料就成為了提升膜分離技術在制藥生產(chǎn)中應用效果的一個非常重要的課題。

4 ?結語

制藥工業(yè)和人民群眾的身體健康息息相關，必須積極采取更加先進和更加科學的技術保證制藥工業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和水平。膜分離技術在制藥工業(yè)中的應用具有十分重要的積極意義，它不僅具備操作簡單、設備簡單等諸多優(yōu)勢，還能夠做到對藥液中物質(zhì)的有效分離，保證藥物成分的純度，進而保證藥物的效果。膜分離技術無論是在生物發(fā)酵制藥，還是在中醫(yī)制藥領域都能夠得到應用。此外，為了進一步膜分離技術的水平，必須積極進行膜材料等內(nèi)容的研究，解決目前膜分離技術在制藥工業(yè)中存在的一些潛在問題，最終推動制藥行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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