分離純化

創新科技

INNOVATION TECHNOLOGY

分離純化係眾多產業中均會使用到的製程技術，有鑑於此，亞炬公司提供萃取到純化一系列的技術服務與代工操作，以提供生技製藥產業更多元的選擇。

Step 1

萃取

將所需活性成份或不要之成份自中草藥或植物中提取出來。與傳統酒萃或水萃方式比較，因操作溫度低故可避免活性成份遭破壞，亦可避免利用有機溶劑萃取時，溶劑殘留造成對人體傷害；由於SCCO₂流體特性(易擴散、可透過改變操作壓力及溫度改變流體性質等)，因此對欲萃取物之選擇性、或效率均較傳統萃取佳。

Step 2

分離

傳統蒸餾因在高溫操作，容易造成生技產品中活性物質的破壞，透過超臨界二氧化碳進行分餾，由於操作溫度低，且只要再經過降壓即可回收產品，不但避免有效成份被破壞，也同時達到節能減碳之目標。除對萃取所得粗萃物活性進行成份分離，以達到”濃縮純化”目的，若遇待分離物有共沸情形，無法以傳統蒸餾進行之分離，如水與IPA分離，亦可以此技術輕鬆達成。

Step 3

純化

模擬移動床係屬層析分離之一種，最大的優點是單位體積的固體吸附劑使用效率高，因此產量大，並同時避免傳統批次製程溶劑使用量大的缺點。

超臨界萃取（SFE）

其主要是利用超臨界流體取代傳統流體〈如水、有機溶劑、水蒸汽〉進行的萃取製程，其中超臨界二氧化碳去除咖啡或茶中咖啡因是目前最為人熟知的工業化技術；國內則自2000年起，亦成功將此製程應用在淨米上〈去除糙米表面油脂，增加糙米保存時間〉。

現由於各國對產品安全的要求提高，因此無溶劑殘留，又可於低溫操作(<60℃)保留產品活性物質的超臨界萃取，近年來逐漸由工業化規模轉為製備級(pilot)，並廣泛被生技業者用於保健食品之開發(量少高單價但產品多樣化)。

超臨界萃取優點

產品無溶劑殘餘之問題
CO₂可回收再利用，無排放之問題
可藉溫度與壓力調節溶劑性質，產品純度高，保存期限長

超臨界二氧化碳萃取的應用實例

有效成份	中草藥種類	特徵
萜類與揮發油	生姜、姜黃、珊瑚姜、莪木、草果、砂仁、草豆蔻、當歸尾、川芎、柴胡、蛇床子、小茴草、刺柏、木香、蒼犬、黃花蒿、巧茶、大蒜、砂棘、吳茱萸、月見草、辛夷、八角茴香、乳香、沒葯、肉苁蓉	揮發油的收率高，但其過氧化價一般偏高，其中兩倍半萜類可輕易隨揮發油萃取出來，三萜以上的皂苷、胡蘿蔔素等需要較高的壓力。
生物鹼	馬藍，蓼藍、松藍、延胡索，洋金花、馬錢子、光菇子	一般須先使用氨水將生物鹼轉換成游離鹼，並同時使用挾帶劑。
香豆素與木脂素	芹菜子、蛇床子，飛龍掌血、厚補、茵陳蒿、桑白皮	對於游離態的香豆素只要單獨使用二氧化碳即可；對於極性較高的則需要挾帶劑；對於皂苷形態存在的則必需嘗試較高的壓力。
黃酮類	銀杏草、甘草、高良姜、茶葉、墨紅花、澄桑、桑白皮	一般單獨使用二氧化碳即可取，但加入挾帶劑可改變萃取的選擇性。
醌及其衍生物	丹草、紫草、新疆軟紫草、大黃、何首烏	由於極性較大所以一般需要較高壓力或使用挾帶劑。
糖及苷	雪靈芝、柴湖、人參、毛花洋地黃、芍藥、黃山葯、穿山薯蕷	一般必需使用高壓並與挾帶劑併用。

超臨界萃取的操作流程圖

超臨界萃取流程主要是先將液態二氧化碳利用高壓液體泵加壓至臨界壓力以上(操作壓力)，並流經一熱交換器使高壓液態二氧化碳變成超臨界態，之後超臨界二氧化碳進入裝有待萃物之高壓槽內，將萃取物萃出並攜至分離槽(離開萃取槽後即進行降壓/氣化再進入分離槽內)，透過分離槽內二氧化碳壓力改變，因而對萃取物(extract)溶解度不同，使得二氧化碳與萃取物分離，之後二氧化碳可在經一冷卻器進行液化即可循環使用。見下圖(1→2→3→4)

超臨界萃取的系統流程圖

超臨界共沸蒸餾

超臨界共沸蒸餾(SFF)

超臨界萃取主要是針對固體形態物質進行萃取，針對液體形態進料之應用，利用超臨界流體的逆向萃取近來受到相當多的重視，其中以酒精發酵母液的濃縮純化以及紅酒的去醇製程受到最多的重視。液體進料係由萃取塔中段進入，與由塔底進入之超臨界二氧化碳化碳逆向接觸後，利用待分離物分別在二氧化碳中溶解度不同，使得分離後萃取物及萃餘物各由塔頂、塔底流出。此外，對於醇類蒸餾純化，利用超臨界二氧化碳可破壞其共沸情形，解決傳統蒸餾後，共沸物仍需以分子篩純化之步驟。

超臨界共沸蒸餾的系統流程圖

模擬移動床

模擬移動床(SMB)

模擬移動床係一種可提高吸附床內吸附劑使用效率的連續式製程技術，其類似傳統化工之移動床(True Moving BED)，其裝置型式如下圖，當進料中含有A與B兩種吸附質成分，進入一個固體吸附劑連續往上流動的裝置之後，吸附質被固體吸附後被由上往下流動的流動相所沖滌，其中滯留性較強(strong retention)的成分A被固體吸附往上移動，而滯留性較弱的B成分則隨流動相往下移動。

若藉由將數段吸附床予以串聯，並在相鄰床體間設置有進、出料口(見圖)，分別為feed與desorbent的進料口；以及3個出料口，分別為extract、raffinate、desorbent to recycle。如果讓所有的進料口與出料口於一段時間後順時鐘方向切換至下一個位置，例如feed由原來在C4與C5之間切換至C5與C6之間，其餘出入口亦同時往下一個管柱移動，因此會形成類似讓固體逆時鐘方向流動的目的。經過連續不斷的改變進出料口的位置，因此形成了固體吸附劑逆時鐘方向的流動，而流動相則一直連續不斷地順時鐘流動，而達到與TMB一樣的固體與流動相連續逆向流動接觸的過程。

亞炬提供
2種型式之SMB系統

分別為低壓及高壓型。低壓型適合吸附劑顆粒大，床體壓降小之製程，如中草藥粗萃物分離濃縮、大分子藥物分離( 如蛋白質與多胜肽)分離、廢水處理(樹脂或活性碳床 )；高壓型則適用於光學異構物分離、天然物活性物質之純化( 植物藥開發 )，可直接將實驗室建立的HPLC層析結果直接應用於系統上。由於分離純化效率高，單位時間單位體積吸附劑產量較批次式操作高20~60倍。對產品樣式多，開發時程短之生技業者，實為一不錯之選擇。