膜分離技術在制藥工業中的應用

汪子涵

摘 ? 要：技術的發展在極大程度上推動了制藥工業水平的提高，膜分離技術在制藥工業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中都發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中的具體應用。

關鍵詞：膜分離技術 ?制藥工業 ?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，對于制藥行業而言，分離和濃縮都是制藥過程中十分重要的環節，而這些環節都和膜分離技術有著十分緊密的聯系。此外，膜分離技術具備分離高效、操作簡單等諸多優勢，因此必須加強對膜分離技術的認識，充分發揮膜分離技術在制藥工業中的積極作用。

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之后，經過較長時間的實踐、論證與發展，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分離和濃縮，還能夠保證純度，不僅能夠實現在常溫環境下對物質的分離，還能夠避免在分離的過程中發生化學變化，還具有較高的適應性和較低的能耗等優勢，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中的具體表現歸納總結為以下4點：首先是簡單的工藝流程，膜分離技術簡化了制藥工業的工藝流程，提高了效率;其次是實現了產品質量的保證，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生化學反應，因此環保性較高，也能夠避免出現污染和浪費;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分子進行分離，大于部分的物質分子將無法透過膜，而小于部分的物質分子則能夠在透過膜之后形成透析液。因此膜系統有兩個出口，一個出口用于讓大于部分的物質分子流回料罐，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對微粒的分離，并且將不溶物進行濃縮。微濾技術目前已經十分成熟，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的分離之中，能夠高效地將細菌、膠團、微粒等不溶物質截除。

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中的應用

3.1 生物發酵制藥領域

維生素、氨基酸、抗生素等都是十分常見的通過生物發酵所制作的藥物，雖然生物發酵制藥在制藥工業中被廣泛使用，然而實際上這種制藥生產方式存在著明顯的缺陷。在進行生物發酵制藥的過程中，發酵培養基所含的成分較為復雜，一方面分子之間差異較大，另一方面目標產物和雜質之間的差異又很小，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進行過濾，其次是通過二級超濾來對發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酵液目標成分的濃度，最后對獲取到的透過液繼續進行濃縮，最終實現對目標產物的提煉。為了保證生物發酵制藥的效果，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 中藥生產領域

中藥生產雖然一門古老而傳統的技藝，然而在新的技術水平之下，中藥的生產也與時俱進，積極通過新的技術手段來提高中藥生產的質量，而膜分離技術在中藥生產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、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，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，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等物質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量和效率產生負面影響。因此改進膜材料就成為了提升膜分離技術在制藥生產中應用效果的一個非常重要的課題。

4 ?結語

制藥工業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的生產質量和水平。膜分離技術在制藥工業中的應用具有十分重要的積極意義，它不僅具備操作簡單、設備簡單等諸多優勢，還能夠做到對藥液中物質的有效分離，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酵制藥，還是在中醫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容的研究，解決目前膜分離技術在制藥工業中存在的一些潛在問題，最終推動制藥行業的發展。

參考文獻

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