spContent=制药分离工程是制药工程技术学科的一个重要组成部分,是制药工程专业的核心课程之一。本课程主要是利用待分离物系中的有效活性成分与共存杂质之间在物理、化学及生物学性质上的差异进行分离。通过去伪存真,去粗求精,以最简单的技术,最少的步骤,最高的收率,最低的成本,最少的污染,生产出合格的原料药产品,是制药工业产品产业化的关键环节。本课程是一门理论和实践密切结合的课程,具有很强的综合性、实践性和工程化的特点。是从事制药、精细化工以及相关领域分离、提纯研究与开发的必备理论与专业知识。在化学制药、生物制药、天然产物和中药制药等产业领域有极重要的技术作用和地位。
制药分离工程是制药工程技术学科的一个重要组成部分,是制药工程专业的核心课程之一。本课程主要是利用待分离物系中的有效活性成分与共存杂质之间在物理、化学及生物学性质上的差异进行分离。通过去伪存真,去粗求精,以最简单的技术,最少的步骤,最高的收率,最低的成本,最少的污染,生产出合格的原料药产品,是制药工业产品产业化的关键环节。本课程是一门理论和实践密切结合的课程,具有很强的综合性、实践性和工程化的特点。是从事制药、精细化工以及相关领域分离、提纯研究与开发的必备理论与专业知识。在化学制药、生物制药、天然产物和中药制药等产业领域有极重要的技术作用和地位。
—— 课程团队
课程概述
制药分离工程是制药工程专业的核心课程,在制药工程专业培养中占有重要地位。
制药分离工程主要通过采用适当的分离技术,将药物成分进行分离纯化,以传质分离工程学为理论基础,根据药物成分与共存杂质在物理、化学及生物学性质上的差异,如溶解度、带电离子、化学亲和力等的差别,选择合适的分离方法,制定合理的工艺流程和操作条件,设计或选择适当的设备,完成分离纯化,使其成为高纯度的、符合药品标准的原料药。
其主要过程包括制药原料的预处理、初步分离纯化、高度纯化、进一步的成品加工等,涵盖了化学合成药、生物药和中药的分离纯化。
通过学习本课程,您不仅能掌握分离技术的专业知识与技能,还能培养制药人才必备的工程素养。
课程的特色和亮点:本课程秉承“以学生为中心”的教学理念,采用案例教学,注重对知识、能力和素养的有机融合,加强学生解决复杂问题的综合能力和高级思维的训练。采取线上线下混合教学模式,设立在线测试、在线辅导与答疑、在线考试等教学反馈环节,达到学习、辅导、答疑、测试、成绩评价同时进行、相互促进的效果。
授课目标
本课程以制药产品为研究对象。通过本门课程的学习,使学生能够掌握药品分离技术的特点和药品分离过程的一般流程;掌握制药分离技术的作用、分离原理与分类以及制药分离技术的进展,使学生能够达成如下能力:
1).能够运用制药过程所涉及的主要分离技术的基本理论、基本原理、基本工艺,结合拟解决方案的需求,提出可能的解决方案或设计目标。
2).能够针对分离对象的特点,选择或设计合理的工艺路线及进行初步的工艺估算,并理解影响的主要因素,为正确选择设备或装置提供依据。
3).在制药分离技术开发、工艺设计和优化等工作中,能够综合考虑包括技术经济、项目管理、技术成熟度等因素,分析和比较各主要分离技术和设备的基本特点,了解其发展趋势。
课程大纲
绪论
课时目标:学习目标:对制药分离纯化过程在制药工业中的地位和作用有初步的认识,了解制药分离过 程的基本构成及工艺技术的选择原则,意识到在选择和优化制药分离纯化工艺时,除了满足技术和 经济要求外,还需要考虑其对生态环境及社会的影响,使学生对制药分离过程的内涵有基本的认识。
1.1 制药分离过程的特点及重要性
1.2 制药分离工艺技术的选择
1.3 分离纯化方法的综合运用和工艺优化
1.4 制药分离过程技术发展趋势
原料的预处理
课时目标:学习目标: 了解中药及天然药物、化学制药等医药工业原料预处理基本方法。理解常规原 料破碎、干燥等技术的基本原理和应用范畴,了解不同类型原料保存的基本方法。培养学生分析、 解决制药生产初始阶段面对不同类型原料,选择不同预处理方案的复杂问题解决能力,使学生能 综合考虑不同技术中环保、安全、职业卫生及经济方面的因素,从而能够选择或设计适宜的预处 理工艺。
2.1 中药与天然药物原料的预处理
2.2 动植物细胞的破碎
2.3 化学原料药的预处理
固液提取
课时目标:学习目标:掌握固液提取的基本概念、提取原理及主要影响因素。理解浸泡法、渗漉法、 回流提取法和压榨法的基本概念和原理,固液提取工艺流程,单级和多级提取过程的计算方法。 熟悉典型固液提取设备的结构及工作原理,固液提取的应用范围及其特点。了解固液提取技术的 发展及需要解决的关键问题。引导学生从有效、经济、环保和安全角度综合评价固液提取的优劣 势,选择适宜的固液提取技术流程。培养学生从固液提取的基本原理出发,发现、分析、思考和 解决固液提取工艺的能力。
3.1固液提取的基本概念及提取原理
3.2 固液提取方法
3.3 浸取工艺及设备
3.4 固液强化提取技术
固液分离
课时目标:学习目标:在了解固体颗粒、液体和悬浮液的性质的基础上,掌握固液分离的基本概念、 三种分离方法的分离原理、影响因素及其工艺计算,培养学生分析、解决工艺研究和工业化生产 中复杂固液分离问题的能力。理解过滤(滤饼过滤和深层过滤)、沉降、离心、分离效率、含湿量 的基本概念,熟悉固液分离技术的特点、过滤介质与助滤剂及其应用条件,了解典型过滤设备的 结构、工作原理、分离设备的选型依据,熟悉新型过滤介质与分离技术,使学生能综合考虑物料 性质、过滤方法与设备等方面的因素,选择或设计适宜的固液分离技术。
4.1 概述
4.2 过滤
4.3 重力沉降分离
4.4 离心分离原理与典型离心分离设备
4.5 离心分离工艺计算、设备选型
沉淀分离
课时目标:学习目标:在了解沉淀分离基本概念的基础上,掌握溶解度降低分离原理、工艺基本流 程及其主要影响因素、工业应用范围及特点,培养学生分析、解决工艺研究和工业化生产中复 杂分离问题的能力。理解盐析、有机溶剂沉淀、等电点沉淀的基本概念及分离原理,熟悉各种 沉淀分离技术的特点和应用条件,了解典型沉淀分离仪器的结构及操作技术,使学生能综合考 虑沉淀分离技术发展程度、环保、安全、职业卫生及经济方面的因素,从而能够选择或设计适 宜的沉淀分离技术。
5.1盐析及分离原理
5.2 影响盐析的因素及盐析操作
5.3有机溶剂沉淀
5.4等电点沉淀
5.5其他沉淀技术
液液萃取
课时目标:学习目标: 在了解萃取和分配定律、分配平衡基本概念的基础上,掌握有机溶剂萃取的基 本概念及分离原理、工艺基本流程及其主要影响因素、工业应用范围及特点,培养学生分析、解 决工艺研究和工业化生产中复杂分离问题的能力。理解双水相萃取、反胶束萃取的基本概念和分 离原理,熟悉各种萃取技术的特点及应用条件,了解典型萃取设备的结构及工作原理,使学生能 综合考虑液液分离技术发展程度、环保、安全、职业卫生及经济方面的因素,从而能够选择或设 计适宜的液液萃取分离技术。
6.1 概述
6.2 有机溶剂萃取过程及工艺计算
6.3 多级逆流萃取的计算
6.4 反胶束萃取
6.5 双水相萃取
6.6 制药工业常用萃取设备及其验证
超临界萃取
课时目标: 学习目标:培养学生掌握超临界流体萃取的基本特性、基本原理、特点及萃取-分离过程 的基本模式,理解超临界流体萃取过程的基本工艺计算原理,熟悉超临界 CO2流体萃取的特性、 萃取工艺流程的设计、设备的基本结构与工作过程。培养学生能够对集成单元过程进行工艺流程 分析与设计,并能结合能耗和经济等方面因素,对流程设计方案进行优化。
7.1 概述
7.2 超临界萃取的工艺过程
7.3 超临界萃取的应用
膜分离
课时目标:学习目标:在了解几种常用膜分离基本概念的基础上,掌握微滤、超滤、反渗透与纳滤的 分离原理、基本工艺流程及其主要影响因素,熟悉膜分离的特点,培养学生分析、解决工业生产 中复杂分离问题的能力。理解浓差极化与膜通量的基本概念和相互关系,了解引起膜污染的主要 因素和膜清洗的方法。了解典型膜材料、膜组件、工业应用范围及特点,使学生能够综合考虑分 离对象、膜分离种类、膜材料和膜分离条件等因素,选择或设计经济、高效、方便和安全的膜分 离过程。
8.1 概述
8.2 常用的膜分离技术(1)
8.3 常用的膜分离技术(2)
8.4 膜组件
8.5 浓差极化、膜污染及其控制方法
吸附与离子交换
课时目标:学习目标: 掌握吸附和离子交换基本概念、基本原理和基本操作,包括吸附等温线方程、 吸附过程的影响因素、离子交换平衡方程和速度方程、典型吸附剂和离子交换剂,培养学生分析 和解决吸附和离子交换工艺中复杂分离问题的能力;熟悉常用离子交换树脂的性质和命名;了解 无机离子交换剂的应用,了解离子交换动力学理论、离子交换分离法和吸附分离的应用,使学生 能从经济有效和安全环保方面角度出发,分析和解决吸附和离子交换工艺的实际问题。
9.1吸附
9.1.1 吸附与吸附平衡
9.1.2 吸附剂
9.1.3 吸附操作、吸附分离设备及应用
9.2离子交换
9.2.1 概述
9..2.2 离子交换设备操作方式及其应用
色谱分离技术
课时目标:学习目标: 掌握色谱分离原理,熟悉色谱分离过程的基础理论与色谱分离过程的特点,熟 悉典型制备色谱工艺及其应用,使学生能应用色谱基础知识和色谱工艺方法分析色谱分离中碰到 的实际问题。了解色谱分离的分类、发展与应用状况,通过以上系统的学习,培养学生从经济可 行、安全环保的角度出发,应用色谱分离的基本知识及色谱分离方法,解决色谱分离中碰到的实 际问题。
10.1 概述
10.2 色谱分离过程的理论基础
10.3 常用制备色谱及应用
结晶分离
课时目标:学习目标: 在了解晶体特性和结晶形成过程的基础上,掌握结晶过程热力学和动力学的基 本知识及影响晶体质量提高的主要因素。理解制药工业多种结晶技术的基本原理和应用范畴,了 解典型结晶设备的结构及工作原理。培养学生分析、解决结晶工艺研究和工业化生产中复杂问题 的能力,使学生能综合考虑不同技术中环保、安全、职业卫生及经济方面的因素,从而能够选择 或设计适宜的结晶技术和工艺。
12.1 结晶过程的理论基础
12.2 结晶过程对药物粒度及分布的控制
12.3 药物结晶方法和制药工业常用结晶设备
电泳分离技术
课时目标:学习目标:在了解电泳和电泳分离基本概念的基础上,掌握自由溶液和溶胶中的电泳过 程,影响电泳迁移率的主要因素,电泳工业应用范围及特点,培养学生分析、解决工艺研究和工 业化生产中复杂分离问题的能力。理解电泳淌度的基本概念,熟悉各种电泳技术的特点及应用条 件,了解典型电泳设备的结构及工作原理,使学生能综合考虑物料性质、分离要求、经济效率等 方面的因素,选择或设计适宜的电泳分离技术。
11.1 概述
11.2 影响电泳迁移率的因素、凝胶电泳
11.3 SDS-PAGE电泳
11.4 等电点聚焦电泳
11.5 双向电泳及毛细管电泳
11.6连续电泳
干燥
课时目标: 学习目标:在了解干燥基本概念的基础上,掌握喷雾干燥、冷冻干燥、双锥回转真空干燥、 流化干燥和三合一干燥的基本概念及干燥原理、工艺基本流程及其主要影响因素、工业应用范围 及特点。理解料液的干燥、结晶状或粉状原料药的干燥、制剂过程中各种干燥技术的特点及应用 条件,熟悉典型干燥设备的原理、结构及操作,培养学生分析思考、解决干燥工艺技术及处理工 业化生产中干燥问题的能力,同时综合考虑先进干燥技术、环保、安全及经济方面的因素,从而 能够选择或设计适宜的干燥技术。
13.1 概述
13.2 制药工业中典型的干燥技术与设备
13.3 干燥技术的发展
水蒸气蒸馏及分子蒸馏
课时目标:学习目标:掌握水蒸气蒸馏和分子蒸馏的基本概念、分离原理及影响分离效率的主要因 素。理解饱和水蒸气蒸馏、过热水蒸气蒸馏、分子平均自由程、分子蒸馏的分离因子的基本概念 和原理,理解水蒸气蒸馏和分子蒸馏工艺流程,水蒸气用量的计算方法。熟悉典型水蒸气蒸馏和 分子蒸馏的工艺原理及相关设备的结构特点,熟悉水蒸气蒸馏和分子蒸馏的应用范围及其特点, 了解水蒸气蒸馏和分子蒸馏的发展及需要解决的关键问题。通过案例引导学生从有效、经济、环 保和安全角度综合评价水蒸气蒸馏和分子蒸馏工艺的优劣性。培养学生从水蒸气蒸馏和分子蒸馏 的基本原理出发,发现、分析和解决实际问题的能力。
手性分离与分子印迹技术分离
课时目标:学习目标:在了解手性拆分技术分类的基础上,理解结晶拆分法、化学拆分法、动力 学拆分法、生物拆分法、色谱拆分法和膜技术分离法的基本原理,并对结晶拆分法、化学拆分法 及色谱拆分法的工艺过程有初步认识。了解分子印迹技术和固相萃取技术的分离原理,让学生能 够对特定的对象进行合适的分离。
实训
课时目标:学习目标:(1)掌握喷雾干燥主要工艺参数指标的控制调节方法,能够解决实际过程中可能出现的操作问题;(2)掌握青霉素发酵操作的流程和控制指标及方法,正确处理发酵控制中可能出现的问题。(3)通过化学制药、生物制药和中药制药典型的应用案例,使同学们不仅学会查阅文献,还能根据产品的性质, 设计多种有效的分离纯化方法和工艺路线,并能对设定的工艺路线进行分析比较,使技术可行,经济可行、环保可行,最后通过Study Questions,使学生的综合素质、工程能力、创新能力得以提高,培养学生的全局观念与整体意识。
16.1 喷雾干燥仿真实验
16.2 青霉素发酵仿真实验
16.3 青霉素的提取分离
16.4 银杏黄酮的提取分离
16.5 胰岛素的提取分离
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预备知识
参考资料
教 材:
《制药分离工程》(案例版),宋航,李华编著,科学技术出版社出版,2020年, ISBN978-7-03-061551-0/R.8177。
参考书目:
《制药分离工程》,宋航编著,华东理工大学出版社,2011年。
《制药分离工程》,李淑芬,白鹏编著,化学工业出版社,2009年。
《生物分离工程》,胡永红,刘凤珠,韩耀平,华中科技大学出版社,2015年。
《生化分离工程》,严希康编著,化学工业出版社,2001年。
《生物分离工程》,孙彦编著,化学工业出版社,2004年。
《高等制药分离工程》,李淑芬,姜忠义编著,化学工业出版社,2004年。
常见问题
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在总结前9次开课的基础上,教学团队调整了评分规则,尽可能减轻选课学生的课业负担。