膜技术在医药工业中“绽放”
9月13~15日，一场精彩“大戏”在北京国际展览中心上演，其主角是“膜技术”。在此次由中国石油和化学工业协会、中国膜工业协会举办的“2006中国国际膜工业展”上云集了国内外百余家膜技术企业，参观者络绎不绝。记者在展会现场看到很多企业开发的专门用于医药生产的新型膜技术装备。有关专家告诉记者，近年来，随着药品质量要求的不断提高，以及降低生产成本的需要，超滤技术、渗透汽化、膜蒸馏等膜技术迅速成为医药领域应用的热点，它们为解决医药生产的提取、分离、浓缩、纯化一体化工程技术难题提供了保证，为提高医药生产的整体水平奠定了基础。
■超滤：应用进展显著
据了解，超滤技术近年来在医药领域的应用进展非常显著，很好地解决了一些技术难题。如制剂生产企业普遍面临的除热原问题，以往的方法一般是用活性炭反复吸附，但此方法劳动强度大、损耗大且得率低；而使用小于热原分子量的超滤膜拦截热原，劳动强度小，且产品得率高、质量好。
, http://www.100md.com 在展会现场，记者采访了北京林业大学的贠延滨副教授，他从事膜技术研究已有11年时间。据他介绍，由于药液有效成分(如黄酮类、生物碱类、总苷类等)的分子量多在1000以下，故超滤非常适合用于注射剂除热原。北京中医药大学药厂对清开灵注射液除热原工艺的研究表明，超滤法较活性炭吸附法所得产品的黄芩苷含量高，产品颜色浅，微粒数量明显少。他们利用超滤膜过滤川参通注射液、冠舒注射液、松梅乐注射液及大输液中的热原，药液均可达到《中国药典》要求。空军北京医院药局用超滤法制备了复方丹参、茵栀花、生脉3种复方中草药注射液，所得产品澄清度好，放置3个月后无沉淀出现，且超滤去热原可有效地保护原方中有效成分的损失。
目前，超滤系统还被用于红霉素、青霉素、头孢菌素、四环素、林可霉素、庆大霉素、利福霉素等抗生素的过滤生产：美国默克(Merck)公司利用截留分子量为2.4万的超滤膜过滤头孢菌素发酵液，使收率比使用有助滤剂层的鼓式真空过滤机高出2%，达到98%，材料费用降低2/3，设备投资费眉跎?0%；利用超滤膜可有效地对头孢菌素C发酵液进行加工处理，而不使膜堵塞或结垢，提高回收率，使浓缩液中头孢菌素C的浓度比原发酵液中的更高；有些青霉素生产企业采用超滤法去除发酵副产品和残留物以及一些可溶性蛋白质，改变了以往需加入毒性较大、价格昂贵的破乳剂的方法，使过程简单快捷。另外，在发酵法生产维生素C的工艺中，我国研究人员采用Sun-flo超滤膜系统代替加热沉淀法去除发酵液中残留的菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等杂质，省去了预处理、加热、离心等工序，既节约了能耗又提高了古龙酸的收率。
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贠延滨副教授还告诉记者，大分子类药物多具有热不稳定性，而超滤具有低温快速过滤的特性，因而成为该类药物精制的重要手段。生产实践表明，利用截留分子量为两万的PS管式超滤膜系统浓缩植酸酶发酵液，浓缩倍数可达6.53倍，浓缩收率可达99.69%，截留率达99.93%；利用PAN超滤膜从藏牦牛血中分离纯化凝血酶，所得凝血酶平均比活达38.24国际单位/毫克，比传统方法所得产品的比活提高了两倍。
另外，超滤用于中药高分子化合物的单独分离，也越来越被企业所接受。如板蓝根茶、板蓝根颗粒类产品以往采用水提醇沉法制备，有生产成本高、周期长、安全性差等缺点，而选用截留分子量为5万的PS超滤膜替代醇沉法处理板蓝根水提液，可使提取过程高效且节能；银耳多糖的分子量约为7万，利用CA超滤膜浓缩银耳浸提液，其产品收率较常规浓缩方法可提高22.4%，同时缩短了浓缩时间；中空纤维超滤膜还可用于提取六味地黄汤中的活性多糖，其工艺简单、生产周期短。
■渗透汽化：节能优势突出
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据记者了解，近两年，一种根据液体混合物中组分的溶解扩散性能的不同，利用致密高聚物膜实现组分分离的新型膜分离技术——渗透汽化技术逐渐被用于制药、化工领域中的微量水的脱除和废水处理。目前，国内已有多家企业引进该技术，如哈尔滨制药总厂于2004年下半年建成投产3000吨/年的乙醇溶媒脱水回用工程，沈阳东瑞科技公司2005年9月投产5000吨/年的乙醇脱水工程，山东某企业于2005年12月投产3000吨/年的叔丁醇工业脱水装置等。该技术为企业带来了明显的经济效益。
贠延滨副教授介绍，在渗透汽化处理过程中，由于膜对料液中的一些组分有选择通过性，易透过组分分子溶解吸附于膜表面，在膜的化学位梯度作用下优先扩散通过，使上游侧料液组成发生改变，通过高分子膜渗透到下侧的组分，由于其蒸汽分压小于其饱和蒸汽压而在膜表面汽化，随后进入冷凝系统冷凝后即形成渗透产物。渗透汽化技术能够以低能耗实现蒸馏、萃取、吸收等传统方法难以完成的液体分离任务，如蒸馏法难以分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物以及同分异构体的分离。
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与传统的分离技术相比，渗透汽化过程的特点：一是高效，选择合适的膜，单级就能达到很高的分离度；二是能耗低,一般比恒沸精馏法节能1/2～1/3；三是过程简单，附加的处理少，操作方便；四是在整个过程中不引入其它试剂，因此产品和环境不会受到污染；五是便于放大及与其它过程耦合和集成。目前渗透汽化脱水技术主要用于醇类、酮类、芳香族化合物、胺类、酯类、醚类、有机酸、腈类、脂肪烃、有机硅类化合物等的脱水处理。由于很多中药的有效成分(如总大黄素成分、黄酮类物质、绿原酸、马钱素、黄芪甲苷等)采用醇浸出或沉淀，这样就需要对醇类物质进行回收，而渗透汽化技术可以简单、快捷地达到回收的目的。
■膜蒸馏：低温浓缩效率高
在展会现场，一些企业还展示了新型膜蒸馏装备。据了解，膜蒸馏是一种利用疏水性微孔膜将两种温度不同的水溶液分隔开的技术。在膜两侧蒸汽压力差的作用下，热侧的蒸汽通过膜孔进入冷侧，在冷侧冷凝。膜蒸馏与常规蒸馏中的蒸发-传送-冷凝过程相同。两者都以气-液平衡为基础，都需要蒸发潜热以实现相变。相对于常规分离过程，膜蒸馏的优点是理论上可100%分离离子、大分子、胶体、细胞及其他不挥发性物质；操作温度比传统蒸馏过程低；操作压力比过程低；对膜的机械性能要求低；适于特种物质分离，而且可以分离极高浓度的物质，甚至可以产生结晶；高效。
由于膜蒸馏技术具有低温浓缩的特性，因而可用于热敏性物质的浓缩。如青霉素的传统提取方法是通过溶媒萃取，过程复杂，而利用直接接触式膜蒸馏浓缩青霉素水溶液，浓缩过程较稳定；益母草和赤芍是临床常用中药，两者指标性成分水苏碱和芍药苷皆为水溶性，沸点比水高，将真空膜蒸馏法用于益母草与赤芍提取液的浓缩，效率高、耗能少且操作方便，有效成分的截留率几乎达到100%。
文/本报记者 马艳红, http://www.100md.com
■超滤：应用进展显著
据了解，超滤技术近年来在医药领域的应用进展非常显著，很好地解决了一些技术难题。如制剂生产企业普遍面临的除热原问题，以往的方法一般是用活性炭反复吸附，但此方法劳动强度大、损耗大且得率低；而使用小于热原分子量的超滤膜拦截热原，劳动强度小，且产品得率高、质量好。
, http://www.100md.com 在展会现场，记者采访了北京林业大学的贠延滨副教授，他从事膜技术研究已有11年时间。据他介绍，由于药液有效成分(如黄酮类、生物碱类、总苷类等)的分子量多在1000以下，故超滤非常适合用于注射剂除热原。北京中医药大学药厂对清开灵注射液除热原工艺的研究表明，超滤法较活性炭吸附法所得产品的黄芩苷含量高，产品颜色浅，微粒数量明显少。他们利用超滤膜过滤川参通注射液、冠舒注射液、松梅乐注射液及大输液中的热原，药液均可达到《中国药典》要求。空军北京医院药局用超滤法制备了复方丹参、茵栀花、生脉3种复方中草药注射液，所得产品澄清度好，放置3个月后无沉淀出现，且超滤去热原可有效地保护原方中有效成分的损失。
目前，超滤系统还被用于红霉素、青霉素、头孢菌素、四环素、林可霉素、庆大霉素、利福霉素等抗生素的过滤生产：美国默克(Merck)公司利用截留分子量为2.4万的超滤膜过滤头孢菌素发酵液，使收率比使用有助滤剂层的鼓式真空过滤机高出2%，达到98%，材料费用降低2/3，设备投资费眉跎?0%；利用超滤膜可有效地对头孢菌素C发酵液进行加工处理，而不使膜堵塞或结垢，提高回收率，使浓缩液中头孢菌素C的浓度比原发酵液中的更高；有些青霉素生产企业采用超滤法去除发酵副产品和残留物以及一些可溶性蛋白质，改变了以往需加入毒性较大、价格昂贵的破乳剂的方法，使过程简单快捷。另外，在发酵法生产维生素C的工艺中，我国研究人员采用Sun-flo超滤膜系统代替加热沉淀法去除发酵液中残留的菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等杂质，省去了预处理、加热、离心等工序，既节约了能耗又提高了古龙酸的收率。
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贠延滨副教授还告诉记者，大分子类药物多具有热不稳定性，而超滤具有低温快速过滤的特性，因而成为该类药物精制的重要手段。生产实践表明，利用截留分子量为两万的PS管式超滤膜系统浓缩植酸酶发酵液，浓缩倍数可达6.53倍，浓缩收率可达99.69%，截留率达99.93%；利用PAN超滤膜从藏牦牛血中分离纯化凝血酶，所得凝血酶平均比活达38.24国际单位/毫克，比传统方法所得产品的比活提高了两倍。
另外，超滤用于中药高分子化合物的单独分离，也越来越被企业所接受。如板蓝根茶、板蓝根颗粒类产品以往采用水提醇沉法制备，有生产成本高、周期长、安全性差等缺点，而选用截留分子量为5万的PS超滤膜替代醇沉法处理板蓝根水提液，可使提取过程高效且节能；银耳多糖的分子量约为7万，利用CA超滤膜浓缩银耳浸提液，其产品收率较常规浓缩方法可提高22.4%，同时缩短了浓缩时间；中空纤维超滤膜还可用于提取六味地黄汤中的活性多糖，其工艺简单、生产周期短。
■渗透汽化：节能优势突出
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据记者了解，近两年，一种根据液体混合物中组分的溶解扩散性能的不同，利用致密高聚物膜实现组分分离的新型膜分离技术——渗透汽化技术逐渐被用于制药、化工领域中的微量水的脱除和废水处理。目前，国内已有多家企业引进该技术，如哈尔滨制药总厂于2004年下半年建成投产3000吨/年的乙醇溶媒脱水回用工程，沈阳东瑞科技公司2005年9月投产5000吨/年的乙醇脱水工程，山东某企业于2005年12月投产3000吨/年的叔丁醇工业脱水装置等。该技术为企业带来了明显的经济效益。
贠延滨副教授介绍，在渗透汽化处理过程中，由于膜对料液中的一些组分有选择通过性，易透过组分分子溶解吸附于膜表面，在膜的化学位梯度作用下优先扩散通过，使上游侧料液组成发生改变，通过高分子膜渗透到下侧的组分，由于其蒸汽分压小于其饱和蒸汽压而在膜表面汽化，随后进入冷凝系统冷凝后即形成渗透产物。渗透汽化技术能够以低能耗实现蒸馏、萃取、吸收等传统方法难以完成的液体分离任务，如蒸馏法难以分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物以及同分异构体的分离。
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与传统的分离技术相比，渗透汽化过程的特点：一是高效，选择合适的膜，单级就能达到很高的分离度；二是能耗低,一般比恒沸精馏法节能1/2～1/3；三是过程简单，附加的处理少，操作方便；四是在整个过程中不引入其它试剂，因此产品和环境不会受到污染；五是便于放大及与其它过程耦合和集成。目前渗透汽化脱水技术主要用于醇类、酮类、芳香族化合物、胺类、酯类、醚类、有机酸、腈类、脂肪烃、有机硅类化合物等的脱水处理。由于很多中药的有效成分(如总大黄素成分、黄酮类物质、绿原酸、马钱素、黄芪甲苷等)采用醇浸出或沉淀，这样就需要对醇类物质进行回收，而渗透汽化技术可以简单、快捷地达到回收的目的。
■膜蒸馏：低温浓缩效率高
在展会现场，一些企业还展示了新型膜蒸馏装备。据了解，膜蒸馏是一种利用疏水性微孔膜将两种温度不同的水溶液分隔开的技术。在膜两侧蒸汽压力差的作用下，热侧的蒸汽通过膜孔进入冷侧，在冷侧冷凝。膜蒸馏与常规蒸馏中的蒸发-传送-冷凝过程相同。两者都以气-液平衡为基础，都需要蒸发潜热以实现相变。相对于常规分离过程，膜蒸馏的优点是理论上可100%分离离子、大分子、胶体、细胞及其他不挥发性物质；操作温度比传统蒸馏过程低；操作压力比过程低；对膜的机械性能要求低；适于特种物质分离，而且可以分离极高浓度的物质，甚至可以产生结晶；高效。
由于膜蒸馏技术具有低温浓缩的特性，因而可用于热敏性物质的浓缩。如青霉素的传统提取方法是通过溶媒萃取，过程复杂，而利用直接接触式膜蒸馏浓缩青霉素水溶液，浓缩过程较稳定；益母草和赤芍是临床常用中药，两者指标性成分水苏碱和芍药苷皆为水溶性，沸点比水高，将真空膜蒸馏法用于益母草与赤芍提取液的浓缩，效率高、耗能少且操作方便，有效成分的截留率几乎达到100%。
文/本报记者 马艳红, http://www.100md.com