在中药制药工艺中,药液的过滤分离是一项非常重要的精制工艺过程。在口服液、注射剂的生产中尤为重要。常用的过滤分离方式有筛析过滤、吸附过滤、离心分离、膜分离等。
一、筛析过滤
筛析过滤即将药液中的较大的颗粒拦截下来。常见的设备有管道式过滤器、桶式过滤器、双联过滤器等。一般过滤精度不高(30~100目),常用于除渣过滤和不锈钢提取罐获得的提取液的粗过滤。
二、吸附过滤
即通过选用有吸附功能的滤材,在实现拦截过滤的同时,将易产生后期沉淀和影响药液澄明度的胶质、腊质、油脂、色素等吸附出来。
常用的设备有板框式过滤器、桶式过滤罐、硅藻土过滤机、不锈钢树脂柱等。滤材有滤棉、滤纸等。这些设备和滤材大多选择性差、过滤精度不高;操作压力较大,堵塞严重;堵塞后需拆机进行清洗或更换滤材,清洗困难;而且有的滤材还会大量吸附有效成分,造成过滤后有效成分降低。在过滤过程中因温度、压力不同,过滤效果差异很大,工艺控制难度大。
三、离心分离
离心分离是在液相非均匀体系中,利用离心力来达到液液分离、液固分离的方法。因为离心力比重力要大数千倍,所以离心分离具有分离效率高的特点。特别适合用于含水率高、含不溶性微粒粒径细小或粘度很大、用一般的过滤或沉降方法效果不明显的物料的分离。
离心分离设备可分为两类:(1)过滤式离心分离设备,分离操作的推动力为惯性离心力,常采用滤布作为过滤介质,如三足式离心机等,因污染严重,清洗困难,过滤式离心分离设备不易做液体收集。(2)沉降式离心分离设备,是利用离心机高速旋转而产生的离心力,使溶液中悬浮的较大颗粒杂质(如药渣、泥沙等)或大分子成分(如淀粉、蛋白质等)得以沉降。
离心分离是提高药液澄明度的有效分离方法之一。特别是在口服液、中药注射剂生产工艺中,经管式离心机处理后的药液,很少出现后期颗粒状沉淀现象。管式离心机在使用中存在的不足是排渣困难,有时因中药提取液中杂质多,分离前过滤效果不好时,操作过程中需经常拆机除渣;管式离心机的分离因数高,流量控制不合理会造成有效成分的损失。采用碟片式离心机可以改善管式离心机存在的部分缺陷。
我们可以针对中药提取液粘度大、杂质多而且成分复杂的特点,在离心分离前使用一种漏斗式过滤器对药液进行处理,在漏斗式过滤器中过滤吸附可以同时进行。这种过滤器结构简单,过滤面积大,直径可做成100mm左右。滤材组合灵活,滤布、滤棉、滤纸等可根据工艺需要进行组合。操作简单,清洗消毒方便。在过滤过程中,不但可以形成有弹性的滤渣层提高过滤效果,而且在吸附滤液中的胶质和蹂质方面同其他过滤设备相比有很大的优势。特别适合黏性较大的中药材提取液的过滤。在中药口服液(含有大量的糖和蜜)生产工艺中同管式离心机配合使用,可以获得良好的澄清效果。在中药注射剂生产工艺中,作为膜分离的前期处理,可以减少药液中有效成分的损失,为后期精制创造有利的条件。
四、膜分离
膜分离技术是用筛分原理对液体进行选择性分离的一种先进分离技术。它可以根据所分离物质的分子量大小或被分离物质的颗粒大小进行过滤。与传统过滤形式不同的是滤膜可以在分子范围内进行分离,溶剂或小分子透过滤膜,颗粒、大分子溶剂被滤膜截留。在中药制药企业主要用于注射剂、口服液的精制及各种介质的除菌、除杂过滤。
1、膜分离法的特点
(1)操作温度低,适用于热敏性物质的分离;(2)分离过程中不需外加其他物质,生产成本低;(3)选择性强,药效成分回收率和非药效成分去除率高;(4)选择范围广,适用性强(适用于从病毒、细菌到微粒广范围的有机物分离和无机物的分离);(5)利用膜分离技术还可实现液体的浓缩。但膜分离设备投资大,操作维护时技术要求高。
在制药企业膜分离(过滤)技术的使用范围非常广。如制水用的反渗透膜、精制用的超滤膜及各种介质精细过滤的滤芯等。在生产中膜分离技术能否正确使用,将直接影响着产品的质量好坏和是否安全。因滤膜/滤芯价格高,对生产成本有较大的影响。在实际操作中有的滤芯/滤膜使用寿命非常短,除产品质量外,主要原因是使用维护不当或因滤芯/滤器的选型不正确造成的。一般情况下,不同材质不同结构的滤芯/滤膜,使用及维护方法是不一样的,特别是在耐热、耐压上有很大的差异。如骨架为聚丙烯材质的滤芯,工作温度就不应高于60℃;水处理用的反渗透膜温度高时产水量大,但反渗透膜的使用寿命就会缩短。水质质量差时,用不用阻垢剂,反渗透膜的使用寿命相差更大。
2、过滤器的选择
膜分离技术在应用时,还要根据分离目标的不同选择不同的滤膜/滤芯。如压缩空气在提取分离工序,有时作为气动元件的动力(气缸、气动阀),有时作为物料输送的动力(用压力输送液体、为过滤提供压力等)同药物直接接触。按GMP要求需要用膜分离技术对压缩空气进行净化处理。一般需要用过滤器来进行汽水分离、除菌、除油等过滤,因过滤器的级别不同过滤效果不同、安装顺序也不一样。
(1)C级过滤器是主管路过滤器。能除去大量的液体及3μm以上固体微粒,过滤后能达到最低残留油分含量仅5x10-6。但有少量的水分、灰尘和油雾存在。C级过滤器安装在空气压缩机冷却器后,其他过滤器之前,作一般保护之用。
(2)T级过滤器是空气管路的高效过滤器。能滤除小至1μm的液体及固体微粒,达到最低残油分含量仅0.5x10-6。过滤后气体还有微量水分、灰尘和油雾存在。T级过滤器安装在A级过滤器之前,冷干机之后,进一步提高压缩空气质量。
(3)A级过滤器是超高效除油过滤器。能滤除小至0.01μm的液体及固体微粒,达到最低残油含量仅0.001x10-6。几乎所有的水分、灰尘和油都被去除。用于H级过滤和吸干机之前,冷干机之后,确保压缩空气中不含油。
(4)H级过滤器也称活性炭过滤器。能滤除小至0.01μm的油雾及碳氢化合物,达到最低残油含量仅0.003x10-6。不含水分、灰尘和油,无臭无味。一般用在最后一道过滤,供一些必须使用高质量压缩空气的设备和工艺使用。如用于直接与药物接触的动力、压力等。
(5)超滤技术在口服液和注射剂生产中是精制及除热源的有效方法。因超滤是可以在分子间进行选择的精细过滤,超滤液的前处理对超滤膜的安全和超滤效果是非常重要的。超滤前滤液必须经过离心微滤等方式进行处理,超滤时必须有微滤进行保护。如:1万分子量的超滤膜前面要有10万分子量的超滤膜或0.45μm的滤芯进行保护。
3、滤膜/滤芯的维护保养
滤膜/滤芯的维护保养也非常重要,有的滤膜/滤芯必须在湿态保存,干了膜孔就会闭合而且永远打不开,如超滤膜就必须湿态保存。
滤芯/滤膜在使用一段时间后就会发生堵塞。一般情况下可以通过清洗来降低膜的物理性堵塞程度,清洗效果可以通过选择合理的清洗剂及清洗方法来达到。清洗方法可分为正向清洗和反向清洗,清洗时要注意反冲洗时清洗剂或清洗液中的杂质会残留在膜的下游端,给下一批次的产品造成污染。
根据滤膜/滤芯的结构可知,滤膜/滤芯的最大压差在正向和反向也是不一样的。特别是折叠式滤芯,反向压差一般是正向的2/3左右。如用正向压力进行反冲洗就会造成滤膜的损坏。反向冲洗时还要注意清洗剂和配制清洗剂的水及后期的清洗用水要绝对纯净,否则会造成膜下游的污染。氢氧化钠和次氯酸钠是常用的清洗剂,在使用时要有针对性。氢氧化钠不能与复杂的多糖化合物完全作用,对一些细胞碎片也不太有效,浓度过高会损坏滤膜。次氯酸钠几乎可以氧化所有的有机化合物和细胞碎片,但在使用时pH值一定要控制在7以上,否则会对不锈钢材料造成腐蚀。应特别注意:不要用盐酸作清洗剂,盐酸会腐蚀大部分不锈钢材料。
中药提取分离工艺是决定后期制剂质量的关键工艺,也是易被管理者忽视的工序。在生产实践中生产工艺是通过设备来实现的,多功能浓缩提取设备设备是由人按不同的方法和工艺参数来操作的。如果工艺部门不了解设备性能,设备操作人员不了解工艺及设备原理,是不能生产出合格产品的。随着中药现代化步伐的不断加快,新技术、新设备、新工艺不断出现,我们只有把设备和生产工艺有机地结合起来才能充分发挥设备性能,保证生产工艺的需要。
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