《制药分离工程》是一本系统阐述药物分离纯化技术的综合性强、与生产实际联系紧密的应用型教材。制药分离过程是制药产品工业化的必要手段,是保证药品质量的关键。本书以生物药物为核心,重点阐述了分离纯化的基本原理、基本操作、过程理论及相关应用。全书共12章,即绪论、分离工程基础理论、固液分离技术、细胞破碎技术、沉淀分离技术、膜分离技术、萃取技术、吸附分离技术、色谱分离技术、电泳技术、药物干燥技术和典型药物分离纯化工艺案例。
为了更好地实施以学生为中心的教学,促进个性化学习体验,本书嵌入了丰富的数字内容资源,包括微课视频、分离设备原理动画视频、相关分离实验操作演示视频等。此外,为了帮助学生更好地理解制药分离过程中应承担的社会责任,提升学生的学习内动力,实现立德树人,本书还在相关章节增加了课程思政内容,并配有课程思政微视频等数字资源。
《制药分离工程》可作为高等院校制药工程、生物制药、生物技术、生物工程等本科专业的教材,也适合作为制药工程领域的科研和工程技术人员的参考书。
第1章绪论1
1.1制药分离工程的研究对象2
1.1.1生物药物3
1.1.2化学药物3
1.1.3中药4
1.2制药分离过程的特点及重要性5
1.2.1制药过程5
1.2.2制药分离过程的特点6
1.2.3制药分离过程的重要性7
1.3制药分离技术的发展趋势7
1.4章节启示——科学发展观9
第2章分离工程理论基础12
2.1制药分离技术原理与分类12
2.1.1制药分离技术原理12
2.1.2制药分离技术分类13
2.2分离工程的热力学基础14
2.2.1化学平衡15
2.2.2分配平衡18
2.2.3相平衡21
2.3分离工程的动力学基础24
2.3.1分子迁移——菲克(Fick)第一定律24
2.3.2带的迁移——菲克(Fick)第二定律25
2.4分离效率的评价25
2.4.1对分离方法和设备的评价25
2.4.2对分离过程和产品的评价26
2.5章节启示——抓住事物的本质27
第3章固液分离技术29
3.1概述30
3.2发酵液的预处理30
3.2.1发酵液的一般特性30
3.2.2发酵液预处理的必要性31
3.2.3发酵液预处理的方法31
3.3重力沉降37
3.3.1重力沉降的理论基础37
3.3.2菌体和动植物细胞的重力沉降38
3.4离心分离38
3.4.1离心分离的理论基础38
3.4.2离心分离方法39
3.4.3离心分离设备42
3.5过滤52
3.5.1过滤的类型52
3.5.2过滤的方式53
3.5.3过滤的速度54
3.5.4过滤设备55
3.6章节启示——工匠精神59
第4章细胞破碎技术61
4.1概述62
4.2细胞的结构62
4.3细胞破碎原理63
4.4细胞破碎方法64
4.4.1机械破碎法65
4.4.2非机械破碎法71
4.4.3细胞破碎方法的发展趋势73
4.5目标产物的选择性释放74
4.6章节启示——有的放矢的重要性74
第5章沉淀分离技术76
5.1沉淀分离的理论基础77
5.1.1胶体溶液的稳定77
5.1.2蛋白质沉淀的原理79
5.2常用沉淀分离技术79
5.2.1盐析沉淀79
5.2.2有机溶剂沉淀83
5.2.3等电点沉淀87
5.2.4热沉淀88
5.2.5非离子聚合物沉淀法88
5.2.6其他沉淀方法89
5.3沉淀分离技术的应用90
5.3.1微胚乳玉米醇溶蛋白的提取90
5.3.2等电点沉淀提取鱼肉蛋白质90
5.3.3盐析沉淀—等电点沉淀提取卵黏蛋白91
5.4章节启示——道德修养91
第6章膜分离技术93
6.1概述93
6.1.1膜分离技术发展简史93
6.1.2膜及膜分离的基本概念94
6.1.3膜及膜分离过程的分类95
6.2常见膜分离技术及理论99
6.2.1微滤99
6.2.2超滤101
6.2.3反渗透105
6.2.4纳滤107
6.2.5电渗析108
6.2.6透析110
6.2.7渗透蒸发111
6.3膜的特性111
6.3.1孔道特性112
6.3.2水通量112
6.3.3分离效率113
6.3.4膜通量113
6.3.5通量衰减系数114
6.4影响膜通量的主要因素114
6.4.1浓差极化现象114
6.4.2操作模式116
6.4.3料液流速117
6.4.4操作压力117
6.4.5料液浓度118
6.5膜组件118
6.5.1管式膜组件118
6.5.2平板式膜组件118
6.5.3螺旋卷式膜组件119
6.5.4中空纤维(毛细管)式膜组件119
6.6膜分离操作120
6.6.1工作模式120
6.6.2操作方式123
6.7膜的污染与清洗125
6.7.1膜污染的影响因素126
6.7.2膜污染的控制方法126
6.7.3膜的清洗126
6.8膜分离技术的应用127
6.8.1膜分离应用概述127
6.8.2膜分离应用实例128
6.9章节启示——可持续发展观130
第7章萃取技术132
7.1概述132
7.2萃取的分类133
7.3萃取过程理论基础135
7.3.1分配定律135
7.3.2弱电解质的分配平衡137
7.3.3化学萃取平衡138
7.3.4萃取效率140
7.4萃取操作方式141
7.4.1单级萃取141
7.4.2多级萃取142
7.4.3分馏萃取146
7.4.4微分萃取147
7.5有机溶剂萃取149
7.5.1有机溶剂或稀释剂的选择149
7.5.2水相条件的选择149
7.5.3化学萃取剂的选择150
7.5.4乳化与破乳151
7.5.5应用152
7.6双水相萃取153
7.6.1双水相系统154
7.6.2双水相中的分配平衡158
7.6.3影响分配系数的因素160
7.6.4双水相萃取的操作163
7.6.5双水相萃取的应用167
7.6.6双水相萃取技术的发展169
7.7反胶团萃取170
7.7.1反胶团及其性质170
7.7.2反胶团萃取理论173
7.7.3影响反胶团萃取的因素175
7.7.4反胶团萃取操作179
7.8液固萃取(浸取)181
7.8.1浸取的影响因素181
7.8.2浸取操作及设备183
7.8.3浸取强化技术188
7.9超临界流体萃取191
7.9.1超临界流体的性质191
7.9.2影响超临界流体萃取的因素192
7.9.3超临界流体萃取的操作方式193
7.9.4超临界流体萃取的应用194
7.10章节启示——屠呦呦与青蒿素的故事196
第8章吸附分离技术199
8.1概述200
8.2吸附过程理论基础200
8.2.1基本概念200
8.2.2吸附的类型及特性201
8.2.3吸附平衡202
8.2.4影响吸附的因素205
8.3吸附分离介质207
8.3.1吸附剂207
8.3.2离子交换剂211
8.4吸附操作技术216
8.4.1固定床吸附216
8.4.2流化床吸附与膨胀床吸附220
8.4.3移动床和模拟移动床吸附223
8.4.4搅拌釜吸附224
8.5章节启示——中国离子交换树脂工业的开创者何炳林院士225
第9章色谱分离技术227
9.1概述228
9.1.1色谱分离技术的发展228
9.1.2色谱分离技术的分类229
9.2色谱过程理论基础232
9.2.1相关术语233
9.2.2色谱操作过程及仪器设备240
9.3常用色谱技术243
9.3.1凝胶色谱243
9.3.2离子交换色谱254
9.3.3疏水作用色谱265
9.3.4反相色谱270
9.3.5亲和色谱274
9.4章节启示——中国色谱分析先驱卢佩章院士279
第10章电泳技术282
10.1概述282
10.2电泳原理284
10.2.1电泳速率284
10.2.2影响电泳速率的因素285
10.3常见电泳技术286
10.3.1琼脂糖凝胶电泳286
10.3.2聚丙烯酰胺凝胶电泳288
10.3.3等电聚焦电泳289
10.3.4二维电泳290
10.3.5毛细管电泳290
10.3.6微芯片电泳291
10.4电泳操作292
10.4.1电泳系统的组成292
10.4.2电泳操作的一般流程292
10.5章节启示——电泳与诺贝尔化学奖294
第11章药物干燥技术296
11.1概述297
11.2干燥过程297
11.2.1干燥曲线和干燥速率曲线298
11.2.2湿空气的性质和物料中水分的分类299
11.3干燥技术302
11.3.1热力干燥302
11.3.2冷冻干燥304
11.4干燥设备304
11.4.1干燥设备的类型304
11.4.2干燥设备的选择313
11.5章节启示——喷雾干燥废气粉尘回收技术革新314
第12章典型药物分离纯化工艺案例316
12.1生化药物的分离纯化316
12.1.1维生素C的分离纯化316
12.1.2阿莫西林的分离纯化318
12.1.3溶菌酶的分离纯化320
12.2生物制品的分离纯化——重组人干扰素的分离纯化322
12.2.1干扰素简介322
12.2.2干扰素生产方法323
12.2.3重组人干扰素分离纯化工艺流程323
12.3中药的提取分离324
12.3.1桑叶总黄酮提取工艺324
12.3.2金银花提取工艺325
12.4章节启示——金银花提取工艺的守正创新327