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中藥前處理、提取濃縮設(shè)備的特點和使用注意點
2011年05月19日 作者：圣亞 次
中藥制藥前處理工序一般包括藥材的挑選、洗藥、潤藥、切藥、干燥、粉碎等工序；提取工序一般包括提取、濃縮、分離(醇沉/水沉、過濾、離心)等。應(yīng)根據(jù)主流產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝進行設(shè)備選型，按設(shè)備的性能和工作原理正確使用設(shè)備。通過工藝流程可見，在前處理階段，藥品質(zhì)量和生產(chǎn)成本已經(jīng)基本定型。如果生產(chǎn)工藝和設(shè)備性能不能很好地結(jié)合，生產(chǎn)過程中就會出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、原材料消耗大、生產(chǎn)成本高等問題。經(jīng)過前處理和提取工序的加工，藥材變成了藥品的中間體，最終成為藥品。
中藥制藥前處理和提取工序是生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序，也是最容易被管理者忽視的工序。設(shè)備操作人員對設(shè)備的工作原理理解不到位，就不可能正確地使用設(shè)備。因此，設(shè)備和生產(chǎn)工藝的有機結(jié)合及設(shè)備的正確使用，是提高質(zhì)量和效益的一個重要環(huán)節(jié)。
1前處理提設(shè)備
1.1洗藥機
藥材(中藥飲片)的表面不但有泥沙等雜物，還有大量的霉菌。洗藥的目的就是要除掉泥沙和大部分霉菌。目前在大部分制藥企業(yè)使用的都是滾桶式洗藥機，用噴淋水進行洗藥。有的企業(yè)不論是什么藥材都是用一個速度、水量進行清洗，當(dāng)葉、莖、根、切片時就會出現(xiàn)不同的清洗效果。
洗藥機應(yīng)根據(jù)不同的品種，用不同的轉(zhuǎn)速和噴水量去清洗不同的藥材。在洗凈的前提下，盡量縮短洗藥時間，避免有效成分的流失。其可對滾筒式洗藥機進行改造，增加調(diào)速裝置和增壓設(shè)備，以針對不同的藥材采取不同的清洗方式。
1.2潤藥機
目前大部分中藥制藥企業(yè)都在使用注水式真空潤藥機。真空潤藥機工作原理：用真空將藥材纖維空隙中的空氣抽出，水在負壓條件下通過毛細管迅速進入植物細胞組織中。潤藥的目的是讓失水的植物細胞吸水進口泵 卡斯特紅酒膨脹，為提取工序創(chuàng)造條件，因藥材中的有效成分一般在水(或其他溶媒)作用下才能實現(xiàn)交換。其中，控制真空度可以實現(xiàn)最佳的滲透效果；控制加水量可以防止有效成分流失；控制潤藥時間可以減少有效成分的酶解(某些苷類細胞內(nèi)存在著與其相應(yīng)的水解酶，時間過長部分苷會被水解掉)。
潤藥機的使用過程應(yīng)注意：(1)根據(jù)不同的藥材，確定不同的真空度及時間；(2)根據(jù)不同的藥材，確定不同的加水量、盡量做到水盡、藥透。
老式潤藥機是注水式真空潤藥機，因潤藥效果不好近幾年基本已被汽相式潤藥機所替代。老設(shè)備可以用操作技巧來彌補設(shè)備缺陷，為保證真空度，可分3次將真空度降到最大(即脈動3次)，還可以將注水管改成淋水盤，潤藥效果也會得到改善。
1.3干燥設(shè)備
目前還有許多制藥企業(yè)，使用的都是蒸汽式干燥箱和遠紅外線干燥箱。因能耗大，效率低，對工作環(huán)境影響大(溫濕度和粉塵)，近幾年逐漸被微波干燥滅菌機所取代。微波干燥滅菌機，以能耗低、效率高、對環(huán)境影響小等特點，被越來越多的企業(yè)所采用。微波滅菌干燥機在前處理階段、主要有3項功能：干燥、滅菌、破壁。
微波加熱的原理：一是通過“介電損耗”(介電加熱)。具有永久偶極的分子在2450MHz的電磁場中所能產(chǎn)生的共振頻率極高，使分子超高速旋轉(zhuǎn)，動能迅速增加，從而導(dǎo)致溫度升高；二是通過離子傳導(dǎo)。離子化的物質(zhì)在超高頻電磁場中以超高速運動，因摩擦而產(chǎn)生熱效應(yīng)。極性分子(主要是水分子)加熱汽化后被設(shè)備上的軸流風(fēng)機抽走，物料被干燥。
微波滅菌的原理：微波殺菌是微波的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)共同作用的結(jié)果。微波對細菌的熱效應(yīng)是使蛋白質(zhì)變性，使細菌失去營養(yǎng)、繁殖和生存的條件而死亡；生物效應(yīng)是微波電場改變細胞膜斷面的電位分布，影響細胞周圍電子和離子濃度，從而改變細胞膜的通透性能，細菌因此營養(yǎng)不良，不能正常新陳代謝，細菌結(jié)構(gòu)功能紊亂，生長發(fā)育受到抑制而死亡。此外，決定細菌正常生長和穩(wěn)定遺傳繁殖的核酸(RNA)和脫氧核糖酸(DNA)，是由若干氫鍵緊密連接而成的卷曲形大分子。足夠強的微波場可以導(dǎo)致氫鍵松弛、斷裂和重組，從而誘發(fā)遺傳基因突變，或染色體畸變，甚至斷裂。微波滅菌干燥機就是利用微波的上述功能達到滅菌的目的。根據(jù)微波滅菌的原理，對滅菌后的物料進行菌檢時要注意時間，間隔時間過短會使受損的細菌細胞得到修復(fù)，使檢驗結(jié)果失真。
微波植物細胞破壁的原理：植物堅硬的細胞壁保護著原生質(zhì)體，并且維持著細胞的一定形狀，其主要成分是纖維素，細胞壁是植物細胞獨有的。植物細胞還含有質(zhì)體，是植物細胞生產(chǎn)和儲存營養(yǎng)物質(zhì)的場所。大多數(shù)植物細胞都含有一個或幾個液泡，液泡中充滿了液體。植物細胞內(nèi)有極性的水分子是微波能作用的介質(zhì)。中藥飲片經(jīng)過潤藥后，脫水的植物細胞吸水膨脹后，細胞內(nèi)的水分子能最大限度地吸收微波能，水分子在微波能的作用下汽化使細胞破裂，為提取植物細胞內(nèi)的有效成分創(chuàng)造了條件。破壁的目的就是獲取植物細胞內(nèi)的有效成分，藥材是否需要進行破壁要根據(jù)提取的目標(biāo)確定。
微波干燥滅菌機使用時要注意：(1)不得空載運行，否則會燒毀設(shè)備甚至爆炸；(2)微波源要有時段記錄，磁控管壽命一般在4000h左右，超時使用微波能會衰減；(3)物料水分低于14%會影響滅菌效果；提取浸膏含水量高于40%時，要用微波真空干燥機進行干燥，用隧道式微波干燥機易造成設(shè)備的損壞；(4)微波對水的穿透厚度約在2～3cm,作業(yè)時要注意物料厚度；(5)干燥物料時溫度一般在80～90℃，溫度越高，吸收性越好，易造成物料過干甚至碳化；(6)藥材必須潤透、否則微波不能破壁(可切開檢驗)。進行破壁時，微波能要達到能使植物細胞內(nèi)水分汽化的能量和時間；(7)原料中既有粉碎料又有提取物時，可將提取濃縮后的藥液摻在粉碎料中，經(jīng)微波處理，干燥滅菌可同時完成，既節(jié)約能源又節(jié)省時間；(8)用于前處理的微波設(shè)備盡量選用功率大一點的，可以保證質(zhì)量和產(chǎn)量。
1.4粉碎設(shè)備
中小型制藥企業(yè)使用的粉碎機基本是以TF-400型柴田式粉碎機為主。其工作原理：在機器主軸上裝有打板、擋板、風(fēng)葉3部分，由電動機帶動旋轉(zhuǎn)。打板和嵌在外殼上的邊牙板、彎牙板構(gòu)成粉碎室，物料通過加料口進入到粉碎機中，通過其間的快速相對運動，形成對被粉碎物的多次打擊和互相撞擊，達到粉碎目的。粉碎后的物料在氣流的作用下被吹到旋風(fēng)分離器進行風(fēng)選，再經(jīng)過篩，將粗粉和細粉分開，細粉被風(fēng)送到集粉裝置內(nèi)收粉，粗粉被送回到粉碎室內(nèi)重新粉碎。在生產(chǎn)使用中，部分使用者感到實際產(chǎn)量與制造商提供的參數(shù)相差甚遠。除加工品種、粉碎細度(篩網(wǎng)目數(shù))不同外，一個重要原因是循環(huán)水和負壓倉的使用不正確。循環(huán)水溫度過高或不用循環(huán)水，粉碎室內(nèi)溫度高，藥材纖維發(fā)軟不易粉碎。另外，集粉裝置一定要放在負壓倉內(nèi)，粉碎后的細料在氣流的作用下才可順利地進入集粉裝置。一般可采用單機除塵的方式使集粉間形成負壓，排風(fēng)、降溫、除塵一同解決，產(chǎn)量也會大大提高。另外粉碎前對需粉碎的物料進行粗打和混料，也是提高產(chǎn)量和粉碎效果的好辦法。圖1為其設(shè)備布置示意圖。
2提取濃縮設(shè)備
2.1熱回流提取機組
中藥提取設(shè)備多種多樣，各有千秋。各企業(yè)因生產(chǎn)工藝不同，設(shè)備的組合方式也不同。熱回流提取機組是近幾年普及的比較快的提取設(shè)備。
熱回流提取機組(如圖2所示)的特點：(1)綜合了現(xiàn)有提取設(shè)備的回流提取、滲漉提取和索氏抽提三原理，結(jié)合了外熱循環(huán)濃縮技術(shù)，將提取、濃縮兩道工序集中到一臺設(shè)備上同時進行；(2)濃縮產(chǎn)生的二次蒸汽不斷被送入提取罐內(nèi)作為提取的新熱源，維持提取罐內(nèi)的提取溫度；(3)提取罐內(nèi)大量的蒸汽進入回流器冷凝成熱冷凝液回落到提取罐內(nèi)，作為新溶劑均勻地加到藥材面上，新溶劑從上至下通過藥材層，溶解藥材中的可溶物質(zhì)到提取罐底部，消除藥材冷堆，提取充分。提取液進入濃縮罐，不斷地降低提取罐中藥液的濃度差，最大限度地提高有效成分的收率；因溶媒使用量少，需濃縮的藥液少，提取濃縮工藝過程時間短，節(jié)約能源。
熱回流機組的使用注意點：(1)要通過驗證確定每罐的藥材投放量，熱回流提取原理決定了投料量要比多功能提取罐的投料量大。(2)根據(jù)藥液濃度確定開始回流的時間?；亓鲿r間過早，提取液濃度低會延長有效提取時間，回流時間過晚，提取液濃度飽和不利于有效成分的提取，還浪費能源。應(yīng)該在提取(沸騰)1h后，將部分藥液放入濃縮罐，開始回流并計時。注意，提取罐內(nèi)沸騰時要排除罐內(nèi)的空氣，否則罐內(nèi)會產(chǎn)壓。(3)要對回流液的溫度進行控制，不要過低。同時要控制好提取罐內(nèi)的溫度，盡量保持恒溫。冷提(90℃以下)雜質(zhì)少、澄明度好，熱提效率高、澄明度差。沸騰的目的是增強溶液的擴散和滲透作用，沸騰雖可以在短時間內(nèi)縮小溶液的濃度差，但會使許多大分子雜質(zhì)溶出?；亓鞯闹饕康木褪窃诤线m的溫度下，以滲漉的形式，動態(tài)地降低提取罐內(nèi)溶液的濃度差，在滲透壓的作用下，使細胞內(nèi)濃溶液不斷向外擴張，細胞外的溶劑不斷進入細胞內(nèi)。(4)確定提取時間。過分提取會增加提取液中的雜質(zhì)給后期分離增加困難，時間過短則提取不完全，浪費原料(需在提取過程中檢驗溶液濃度)。
有的企業(yè)將熱回流提取機組當(dāng)多功能提取罐用，這是非常錯誤的。因為熱回流機組的提取罐一般采用倒錐型設(shè)計，除渣方便，但底部沒有加熱。按多功能提取罐的工藝操作，藥材會在提取罐的底部形成冷堆，減少有效成分的提取量，造成藥材的浪費。
2.2濃縮設(shè)備
2.2.1雙效濃縮器
雙效濃縮器(如圖3所示)工作時，一次蒸汽濃縮所產(chǎn)生的二次蒸汽進行下一步濃縮，濃縮的藥液串聯(lián)進入一效濃縮，多效則依此類推，其根本目的是節(jié)約能源。例如，一效濃縮一噸蒸發(fā)量需要1.2t蒸汽，兩效濃縮則只需要0.57t蒸汽，三效只需要0.43t蒸汽。即一次濃縮產(chǎn)生的蒸汽作為二次濃縮的熱源，實現(xiàn)節(jié)能。如在真空的條件下進行低溫連續(xù)濃縮，更適用于熱敏性物料。
雙效濃縮器的使用注意點：(1)為了加快濃縮速度，可采用真空減壓濃縮，其真空度的高低要根據(jù)物料性質(zhì)和生產(chǎn)工藝的不同確定；(2)回收有機溶劑時真空度不要過大，以減少有機溶劑的損耗；(3)設(shè)備用作濃縮工藝時，第一冷凝器不要通入冷凝水，否則會產(chǎn)生內(nèi)回流，減慢濃縮速度，在回收乙醇時，第一冷凝器要通入冷凝水使其產(chǎn)生冷凝作用，以利于乙醇的回收；(4)出料時必須使設(shè)備恢復(fù)常壓。
2.2.2單效濃縮器(乙醇回收器)
單效濃縮器(如圖4所示)的乙醇回收能力大，有時也稱之為乙醇回收器，但節(jié)能效果不如雙效和三效濃縮器。設(shè)備采用外加熱自然循環(huán)與真空負壓蒸發(fā)相結(jié)合的方式，蒸發(fā)速度快，濃縮比可達1.3；清洗方便(打開加熱器的上蓋即可進行清洗)，操作簡單，占地面積小。
單效濃縮器的能源消耗主要有2個方面：(1)在加熱器內(nèi)用于加熱稀溶液使溶液中溶媒蒸發(fā)所消耗的工業(yè)蒸氣；(2)已經(jīng)汽化的溶媒蒸氣再冷凝成溶媒液體時，在冷凝器中所需要的冷卻水。前者需要供給熱量，而后者需要帶走熱量。被加熱的溶液所產(chǎn)生的溶媒蒸氣含有大量的熱能，在這里不但沒有得到利用，相反還要消耗大量的冷卻水來冷卻它(有時為保證冷卻效果還要開啟制冷設(shè)備)。產(chǎn)量越大，需蒸發(fā)量越大，所需的加熱蒸氣就越多，同時所消耗的冷卻水也越多。這就是單效濃縮器能耗大的原因。
單效濃縮器在使用時要注意：(1)回收乙醇時蒸發(fā)器內(nèi)溫度要控制在80℃左右。(2)真空度不要太大，真空度過大會將乙醇吸走，造成回收率低；真空度過大還會引起藥液過度沸騰，損失藥液。(3)冷卻循環(huán)水溫度要低于40℃，溫度越低冷凝效果越好。正常情況下，單效濃縮器乙醇回收濃度可達85%左右，再用精餾塔精制可達90%～92%。
3結(jié)語
總之，在中藥制藥企業(yè)，前處理提取工序非常重要。科學(xué)的生產(chǎn)工藝、適宜的生產(chǎn)設(shè)備、嚴(yán)謹?shù)牟僮鞒绦蛞约芭浜嫌薪?jīng)驗的操作人員，這些都是中藥生產(chǎn)不可缺少的。
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