膜分离技术在制药工业中的应用
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作者:汪子涵
摘 要：技术的发展在极大程度上推动了制药工业水平的提高，膜分离技术在制药工业中的广泛应用就是一个十分典型的例子。膜分离技术在提高适应能力和降低能耗等方面有明显的优势，作为一种效果很好的分离手段，在抗生素、氨基酸、维生素和半合成抗生素的生产中都发挥着十分重要的作用。本文将首先对膜分离技术的特点、原理等基本情况进行阐述，随后较为细致地对常见的膜分离技术进行分析，最后探究膜分离技术在制药工业中的具体应用。
关键词：膜分离技术 制药工业 应用探究
中图分类号：TQ028.8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（a）-0069-02
膜分离技术在制药、生物、化工等诸多领域都得到了广泛的应用，对于制药行业而言，分离和浓缩都是制药过程中十分重要的环节，而这些环节都和膜分离技术有着十分紧密的联系。此外，膜分离技术具备分离高效、操作简单等诸多优势，因此必须加强对膜分离技术的认识，充分发挥膜分离技术在制药工业中的积极作用。
1 膜分离技术概述
1.1 膜分离技术概论
自20世纪初膜分离技术出现之后，经过较长时间的实践、论证与发展，直到20世纪60年代才得到人们的普遍认可和应用。膜分离技术不仅能够实现分离和浓缩，还能够保证纯度，不仅能够实现在常温环境下对物质的分离，还能够避免在分离的过程中发生化学变化，还具有较高的适应性和较低的能耗等优势，这些条件都使得膜分离技术逐渐成为当下主要的分离技术手段，在制药、食品、化工等诸多领域都得到了广泛的应用。
1.2 膜分离技术的特点
这里对膜分离技术特点的分析主要是结合其在制药工业中的具体表现归纳总结为以下4点：首先是简单的工艺流程，膜分离技术简化了制药工业的工艺流程，提高了效率;其次是实现了产品质量的保证，膜分离技术能够保证药品的纯度，能够确保药物充分发挥其功效;第三点是低能耗，由于在使用膜分离技术进行分离的过程中不会发生化学反应，因此环保性较高，也能够避免出现污染和浪费;第四点是低运行费用，膜分离技术的操作和设备都较为简单，因此所需要的运行成本较低。
1.3 膜分离技术的原理
使用膜分离技术进行分离的基本原理较为简单，首先是在进行过滤的过程中，使用泵对料液进行加压，使得料液保持一定的速度流过滤膜的表面，以大于或小于膜截留分子量为标准对物质分子进行分离，大于部分的物质分子将无法透过膜，而小于部分的物质分子则能够在透过膜之后形成透析液。因此膜系统有两个出口，一个出口用于让大于部分的物质分子流回料罐，这个出口是回流出口，而另一个出口则是让小于部分的物质分子形成透析液。
衡量过滤速度的指标主要是膜通量，即单位时间内单位膜面积所流出的透析液的量。影响膜通量的因素是多方面的，主要有温度、使料液流通的压力、固含量、浓度、粘度等。
2 常见的膜分离技术类型
2.1 微滤技术
由于不同微粒之间的孔径是不相同的，因此微滤技术通过压力差和膜孔实现对微粒的分离，并且将不溶物进行浓缩。微滤技术目前已经十分成熟，尤其是针对孔径在0.1μm以上的微粒。该技术通常被用于水性悬浊液等液体物质的分离之中，能够高效地将细菌、胶团、微粒等不溶物质截除。
2.2 超滤技术
在原理上，超滤技术和微滤技术基本一致，不同的是超滤技术主要用于对0.02μm的微粒进行分离，包括了高分子和病毒等，超滤技术主要被用在注射液的制备，口服液浓度提高等方面。
2.3 纳滤技术
相比于微滤技术和超滤技术，纳滤技术出现的时间较晚，纳滤技术进行分离的对象主要是大小在300～1000D之间的微粒。纳滤技术的特性导致了其只能让小分子有机物、溶剂和无机盐通过，因此纳滤技术通常被用于对药物有效成分进行纯化分离。
2.4 渗透技术和反渗透技术
通常情况下，渗透技术和反渗透技术的孔膜直径是不超过0.1nm的，通過化学势和压力差对溶液中的溶解盐进行脱留分离。渗透技术和反渗透技术一般被用于溶液的浓缩和纯化分离。
3 膜分离技术在制药工业中的应用
3.1 生物发酵制药领域
维生素、氨基酸、抗生素等都是十分常见的通过生物发酵所制作的药物，虽然生物发酵制药在制药工业中被广泛使用，然而实际上这种制药生产方式存在着明显的缺陷。在进行生物发酵制药的过程中，发酵培养基所含的成分较为复杂，一方面分子之间差异较大，另一方面目标产物和杂质之间的差异又很小，因此在进行提炼时的工作难度就较高。而通过膜分离技术，则能够有效提高生物发酵制药的效率。
首先是通过一级超滤和一级微滤对分子直径较大的物质进行过滤，其次是通过二级超滤来对发酵液进行更细致的过滤。通过两级过滤之后能够很大的提升发酵液目标成分的浓度，最后对获取到的透过液继续进行浓缩，最终实现对目标产物的提炼。为了保证生物发酵制药的效果，能够获得合格的高浓度药物成分，在使用膜分离技术的过程中，还需要物理结晶、溶剂萃取等多种手段的配合。
3.2 中药生产领域
中药生产虽然一门古老而传统的技艺，然而在新的技术水平之下，中药的生产也与时俱进，积极通过新的技术手段来提高中药生产的质量，而膜分离技术在中药生产中也有十分良好的应用效果。 受到中药药材来源、制药工艺等多方面因素的影响，和西药相比，中药的化学成分十分复杂，中药之中往往含有无机盐、氨基酸、酚类、酮类等多种类型的化合物，除此之外，中药中还有种蛋白质、淀粉、多糖、纤维素等。这些复杂的组成成分在一定程度上影响了中药效果的发挥，在这种情况下，使用膜分离技术，在不破坏中药中有效成分的基础上，将中药中的杂质分离出去就显得十分有必要。
首先是通过微滤技术可以减少中药药剂中的脂类物质，主要是使用膜孔径在0.1～5μm的对称微孔膜来进行分离操作，还能够尽可能地将中药药液中的可溶性固形物予以保留，从而保证中药的有效成分。
其次是超滤技术在中药制药中的应用，和微滤技术不同，超滤技术主要是采取不对称膜来进行提取，通常情况下膜孔径小于0.1μm。和传统的中药提取方法相比，超滤技术在提取效率和纯度方面都有明显的优势。
3.3 应用前景探究
虽然膜分离技术能够显著提高药物有效成分的提取率，保证药物的品质，然而在应用的过程中仍然有许多问题亟待解决，其中最突出的就是膜的材料问题。膜材料直接关系着膜的使用寿命和膜污染情况，膜污染通常来源于溶液中粒子和胶质等物质引起的膜孔径堵塞沉淀。而膜使用寿命的不足会增加膜的消耗量，而膜污染会导致膜通量的下降，这些都会对制药的质量和效率产生负面影响。因此改进膜材料就成为了提升膜分离技术在制药生产中应用效果的一个非常重要的课题。
4 结语
制药工业和人民群众的身体健康息息相关，必须积极采取更加先進和更加科学的技术保证制药工业的生产质量和水平。膜分离技术在制药工业中的应用具有十分重要的积极意义，它不仅具备操作简单、设备简单等诸多优势，还能够做到对药液中物质的有效分离，保证药物成分的纯度，进而保证药物的效果。膜分离技术无论是在生物发酵制药，还是在中医制药领域都能够得到应用。此外，为了进一步膜分离技术的水平，必须积极进行膜材料等内容的研究，解决目前膜分离技术在制药工业中存在的一些潜在问题，最终推动制药行业的发展。
参考文献
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