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第10章 浓缩干燥技术 浓缩是低浓度溶液通过除去溶剂(包括水)变为高浓度溶液的过程。常在提取后和结晶前进行，有时也贯彻在整个生化制药过程中。 干燥是从湿的固体生化药物中除去水分和溶剂而获得相对或绝对干燥制品的工艺过程。通常包括原料药的干燥和制成的临床制剂的干燥。 第一节 浓缩技术 一、 基本原理 蒸发是溶液表面的溶剂分子获得的动能超过了溶液内溶剂分子间的吸引力而脱离液面而逸向空间的过程。当溶液受热，溶剂分子动能增加，蒸发过程加快；液体表面积越大，蒸发越快。根据此原理，蒸发浓缩装置常常按照加热、扩大液体表面积、低压等因素设计。 二、常用的浓缩方法 1.薄膜蒸发浓缩 薄膜蒸发浓缩即液体形成薄膜后蒸发，变成浓溶液。成膜的液体有很大的气化面积，热传导快，均匀，可避免药物受热时间过长。 它的加热室由一根或数根垂直长管组成。通常加热管径为25～50mm，管长与管径之比为100～150。原料液预热后由蒸发器底部进入加热器管内，加热蒸汽在管外冷凝。当原料液受热后沸腾汽化，生成二次蒸汽在管内高速上升，带动料液沿管内壁成膜状向上流动，并不断地蒸发汽化，加速流动，气液混合物进入分离器后分离，浓缩后的完成液由分离器底部放出。 料液由顶部加入，通过液料分配器均匀地分配到每根加热管中被加热蒸发，因重力的影响增加了蒸汽的抽拉作用和液膜的流动速度，所以在同样条件下降膜蒸发器的液膜比升膜要薄，传热系数也较大。同时，液体的运动是靠本身的重力和二次蒸汽运动的拖带力的作用，其下降的速度比较快，因此成膜的二次蒸汽流速可以较小，对黏度较高的液体也较易成膜。降膜比升膜具有更多的优点，是目前越来越广泛采用的一种型式。 升降膜蒸发器具有如下的特点： (1)符合物料的要求，初进入蒸发器，物料浓度较低，容易达到升膜的要求。物料经初步浓缩，浓度较大，但溶液在降膜式蒸发中受重力作用还能沿管壁均匀分布形成膜状。(2)经升膜蒸发后的汽液混合物，进入降膜蒸发，有利于降膜的液体均匀分布，同时也加速物料的湍流和搅动，以进一步提高降膜蒸发的传热系数。(3)用升膜来控制降膜的进料分配，有利于操作控制。(4)将两个浓缩过程串联，可以提高产品的浓缩比，减低设备高度。 刮板式薄膜蒸发器 刮板式薄膜蒸发器是通过旋转的刮板使液料形成液膜的蒸发设备。液料从进料管以稳定的流量进入随轴旋转的分配盘中，在离心力的作用下，通过盘壁小孔被抛向器壁，受重力作用沿器壁下流，同时被旋转的刮板刮成 薄膜，薄膜溶液在加热区受热，蒸发浓缩，同时受重力作用下流，瞬间另一块刮板将浓缩液料翻动下推，并更新薄膜，这样物料不断形成新液膜蒸发浓缩，直到液料离开加热室流到蒸发器底部，完成浓缩过程。 2. 减压蒸发浓缩 减压浓缩是根据降低液面压力使液体沸点降低的原理来进行的。有时也称真空浓缩。为加快其浓缩往往伴随加热使其蒸发更快。适用于一些不耐热的生化药物和制品。 减压浓缩就是在减压或真空条件下进行的蒸发过程，真空蒸发时冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力低于大气压，此时系统中的不凝性气体必须用真空泵抽出。 2. 减压蒸发浓缩 减压或真空蒸发有如下优点： ①由于减压，沸点降低，加大了传热温度差，使蒸发器的传热推动力增加； ②适用于热敏性溶液和不高温的溶液； ③可利用二次蒸汽作为加热热源； ④加热器的热损失减少。 缺点：溶液沸点降低粘度增大，对传热过程不利；需要真空装置，并增加了能量的消耗。 3. 吸收浓缩 吸收浓缩是通过吸收剂直接吸收除去溶液中溶剂分子使溶液浓缩的方法。吸收剂与溶液不起化学反应，对生化药物不起吸附作用，容易与溶液分开。吸收剂除去溶剂后能重复使用。 最常用的吸收剂有聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖、凝胶等。使用聚乙二醇等吸收剂时，先将含生化药物的溶液装入半透膜的袋内，扎紧袋口，外加聚乙二醇覆盖，袋内溶剂渗出即被聚乙二醇迅速吸去，聚乙二醇被溶剂饱和后，可更换新的，直到浓缩至所需的浓度为止。 3. 吸收浓缩 使用凝胶时，先选择凝胶粒度，使其大小恰好让溶剂及低分子物质能够渗入凝胶内，而生化药物的分子完全排除于凝胶之外。常用的凝胶为：Sephadex G-10、G-15、G-25,Bio-gel P-2、P-4、P-6。具体操作：将干燥的凝胶直接投入待浓缩的稀溶液中，凝胶亲水性强，溶剂及小分子被吸收到凝胶内，大分子的生物药物留在剩余的溶液中。离心或过滤除去凝胶颗粒，即得到浓缩的生化药物溶液。 4. 吹干浓缩法 将蛋白质溶液装入透析袋内，放在电风扇下吹。此法简单，但速度慢。 5.超滤膜浓缩法 是利用微孔纤维素膜通过高压将水分滤出，而蛋白质存留于膜上达到浓缩目的。有两种方法：一种是用醋酸纤维素膜装入高压过滤器内，在不断搅拌下过滤；另一种是将蛋白质溶液装入透析袋内置于真空干燥器的通风口上，负压抽气，而使袋内液体渗出。