中药前处理、提取浓缩设备的特点与使用注意点

毒手药王

作者：张洪飞



（通化玉圣药业股份有限公司，吉林通化 134008）
摘要：分别以洗药、润药、干燥、粉碎设备与提取、浓缩设备为叙述对象，对此类中药前处理设备特点与使用注意点作了阐述。
关键词：中药；前处理；提取；浓缩；设备；特点；使用注意点
中药制药前处理工序一般包括药材的挑选、洗药、润药、切药、干燥、粉碎等工序；提取工序一般包括提取、浓缩、分离（醇沉/水沉、过滤、离心）等。应根据主流产品和生产工艺进行设备选型，按设备的性能和工作原理正确使用设备。通过工艺流程可见，在前处理阶段，药品质量和生产成本已经基本定型。如果生产工艺和设备性能不能很好地结合，生产过程中就会出现产品质量不稳定、原材料消耗大、生产成本高等问题。经过前处理和提取工序的加工，药材变成了药品的中间体，最终成为药品。
中药制药前处理和提取工序是生产中的关键工序，也是最容易被管理者忽视的工序。设备操作人员对设备的工作原理理解不到位，就不可能正确地使用设备。因此，设备和生产工艺的有机结合及设备的正确使用，是提高质量和效益的一个重要环节。
1 前处理提设备
1.1 洗药机
药材（中药饮片）的表面不但有泥沙等杂物，还有大量的霉菌。洗药的目的就是要除掉泥沙和大部分霉菌。目前在大部分制药企业使用的都是滚桶式洗药机，用喷淋水进行洗药。有的企业不论是什么药材都是用一个速度、水量进行清洗，当叶、茎、根、切片时就会出现不同的清洗效果。
洗药机应根据不同的品种，用不同的转速和喷水量去清洗不同的药材。在洗净的前提下，尽量缩短洗药时间，避免有效成分的流失。其可对滚筒式洗药机进行改造，增加调速装置和增压设备，以针对不同的药材采取不同的清洗方式。
1.2   润药机
目前大部分中药制药企业都在使用注水式真空润药机。真空润药机工作原理：用真空将药材纤维空隙中的空气抽出，水在负压条件下通过毛细管迅速进入植物细胞组织中。润药的目的是让失水的植物细胞吸水膨胀，为提取工序创造条件，因药材中的有效成分一般在水（或其他溶媒）作用下才能实现交换。其中，控制真空度可以实现最佳的渗透效果；控制加水量可以防止有效成分流失；控制润药时间可以减少有效成分的酶解（某些苷类细胞内存在着与其相应的水解酶，时间过长部分苷会被水解掉）。
润药机的使用过程应注意：(1)根据不同的药材，确定不同的真空度及时间；(2)根据不同的药材，确定不同的加水量、尽量做到水尽、药透。
老式润药机是注水式真空润药机，因润药效果不好近几年基本已被汽相式润药机所替代。老设备可以用操作技巧来弥补设备缺陷，为保证真空度，可分3次将真空度降到最大（即脉动3次），还可以将注水管改成淋水盘，润药效果也会得到改善。
1.3   干燥设备
   目前还有许多制药企业，使用的都是蒸汽式干燥箱和远红外线干燥箱。因能耗大，效率低，对工作环境影响大（温湿度和粉尘），近几年逐渐被微波干燥灭菌机所取代。微波干燥灭菌机，以能耗低、效率高、对环境影响小等特点，被越来越多的企业所采用。微波灭菌干燥机在前处理阶段、主要有3项功能：干燥、灭菌、破壁。
微波加热的原理：一是通过“介电损耗”（介电加热）。具有永久偶极的分子在2 450 MHz的电磁场中所能产生的共振频率极高，使分子超高速旋转，动能迅速增加，从而导致温度升高；二是通过离子传导。离子化的物质在超高频电磁场中以超高速运动，因摩擦而产生热效应。极性分子（主要是水分子）加热汽化后被设备上的轴流风机抽走，物料被干燥。
    微波灭菌的原理：微波杀菌是微波的热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌的热效应是使蛋白质变性，使细菌失去营养、繁殖和生存的条件而死亡；生物效应是微波电场改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，细菌结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。此外，决定细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖酸（DNA），是由若干氢键紧密连接而成的卷曲形大分子。足够强的微波场可以导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因突变，或染色体畸变，甚至断裂。微波灭菌干燥机就是利用微波的上述功能达到灭菌的目的。根据微波灭菌的原理，对灭菌后的物料进行菌检时要注意时间，间隔时间过短会使受损的细菌细胞得到修复，使检验结果失真。
    微波植物细胞破壁的原理：植物坚硬的细胞壁保护着原生质体，并且维持着细胞的一定形状，其主要成分是纤维素，细胞壁是植物细胞独有的。植物细胞还含有质体，是植物细胞生产和储存营养物质的场所。大多数植物细胞都含有一个或几个液泡，液泡中充满了液体。植物细胞内有极性的水分子是微波能作用的介质。中药饮片经过润药后，脱水的植物细胞吸水膨胀后，细胞内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细胞破裂，为提取植物细胞内的有效成分创造了条件。破壁的目的就是获取植物细胞内的有效成分，药材是否需要进行破壁要根据提取的目标确定。
微波干燥灭菌机使用时要注意：(1)不得空载运行，否则会烧毁设备甚至爆炸；(2)微波源要有时段记录，磁控管寿命一般在4 000 h左右，超时使用微波能会衰减；(3)物料水分低于14％会影响灭菌效果；提取浸膏含水量高于40％时，要用微波真空干燥机进行干燥，用隧道式微波干燥机易造成设备的损坏；(4)微波对水的穿透厚度约在2～3 cm,作业时要注意物料厚度；(5)干燥物料时温度一般在80～90 ℃，温度越高，吸收性越好，易造成物料过干甚至碳化；(6)药材必须润透、否则微波不能破壁（可切开检验）。进行破壁时，微波能要达到能使植物细胞内水分汽化的能量和时间；(7)原料中既有粉碎料又有提取物时，可将提取浓缩后的药液掺在粉碎料中，经微波处理，干燥灭菌可同时完成，既节约能源又节省时间；(8)用于前处理的微波设备尽量选用功率大一点的，可以保证质量和产量。
1.4  粉碎设备

中小型制药企业使用的粉碎机基本是以TF-400型柴田式粉碎机为主。其工作原理：在机器主轴上装有打板、挡板、风叶3部分，由电动机带动旋转。打板和嵌在外壳上的边牙板、弯牙板构成粉碎室，物料通过加料口进入到粉碎机中，通过其间的快速相对运动，形成对被粉碎物的多次打击和互相撞击，达到粉碎目的。粉碎后的物料在气流的作用下被吹到旋风分离器进行风选，再经过筛，将粗粉和细粉分开，细粉被风送到集粉装置内收粉，粗粉被送回到粉碎室内重新粉碎。在生产使用中，部分使用者感到实际产量与制造商提供的参数相差甚远。除加工品种、粉碎细度（筛网目数）不同外，一个重要原因是循环水和负压仓的使用不正确。循环水温度过高或不用循环水，粉碎室内温度高，药材纤维发软不易粉碎。另外，集粉装置一定要放在负压仓内，粉碎后的细料在气流的作用下才可顺利地进入集粉装置。一般可采用单机除尘的方式使集粉间形成负压，排风、降温、除尘一同解决，产量也会大大提高。另外粉碎前对需粉碎的物料进行粗打和混料，也是提高产量和粉碎效果的好办法。图1为其设备布置示意图。
2 提取浓缩设备
2.1  热回流提取机组
中药提取设备多种多样，各有千秋。各企业因生产工艺不同，设备的组合方式也不同。热回流提取机组是近几年普及的比较快的提取设备。
热回流提取机组(如图2所示)的特点：(1)综合了现有提取设备的回流提取、渗漉提取和索氏抽提三原理，结合了外热循环浓缩技术，将提取、浓缩两道工序集中到一台设备上同时进行；(2)浓缩产生的二次蒸汽不断被送入提取罐内作为提取的新热源，维持提取罐内的提取温度；(3)提取罐内大量的蒸汽进入回流器冷凝成热冷凝液回落到提取罐内，作为新溶剂均匀地加到药材面上，新溶剂从上至下通过药材层，溶解药材中的可溶物质到提取罐底部，消除药材冷堆，提取充分。提取液进入浓缩罐，不断地降低提取罐中药液的浓度差，最大限度地提高有效成分的收率；因溶媒使用量少，需浓缩的药液少，提取浓缩工艺过程时间短，节约能源。
热回流机组的使用注意点：(1)要通过验证确定每罐的药材投放量，热回流提取原理决定了投料量要比多功能提取罐的投料量大。(2)根据药液浓度确定开始回流的时间。回流时间过早，提取液浓度低会延长有效提取时间，回流时间过晚，提取液浓度饱和不利于有效成分的提取，还浪费能源。应该在提取（沸腾）1 h后，将部分药液放入浓缩罐，开始回流并计时。注意，提取罐内沸腾时要排除罐内的空气，否则罐内会产压。(3)要对回流液的温度进行控制，不要过低。同时要控制好提取罐内的温度，尽量保持恒温。冷提（90 ℃以下）杂质少、澄明度好，热提效率高、澄明度差。沸腾的目的是增强溶液的扩散和渗透作用，沸腾虽可以在短时间内缩小溶液的浓度差，但会使许多大分子杂质溶出。回流的主要目的就是在合适的温度下，以渗漉的形式，动态地降低提取罐内溶液的浓度差，在渗透压的作用下，使细胞内浓溶液不断向外扩张，细胞外的溶剂不断进入细胞内。(4)确定提取时间。过分提取会增加提取液中的杂质给后期分离增加困难，时间过短则提取不完全，浪费原料（需在提取过程中检验溶液浓度）。

有的企业将热回流提取机组当多功能提取罐用，这是非常错误的。因为热回流机组的提取罐一般采用倒锥型设计，除渣方便，但底部没有加热。按多功能提取罐的工艺操作，药材会在提取罐的底部形成冷堆，减少有效成分的提取量，造成药材的浪费。
2.2 浓缩设备
2.2.1  双效浓缩器
双效浓缩器(如图3所示)工作时，一次蒸汽浓缩所产生的二次蒸汽进行下一步浓缩，浓缩的药液串联进入一效浓缩，多效则依此类推，其根本目的是节约能源。例如，一效浓缩一吨蒸发量需要1.2 t蒸汽，两效浓缩则只需要0.57 t蒸汽，三效只需要0.43 t蒸汽。即一次浓缩产生的蒸汽作为二次浓缩的热源，实现节能。如在真空的条件下进行低温连续浓缩，更适用于热敏性物料。

双效浓缩器的使用注意点：(1)为了加快浓缩速度，可采用真空减压浓缩，其真空度的高低要根据物料性质和生产工艺的不同确定；(2)回收有机溶剂时真空度不要过大，以减少有机溶剂的损耗；(3)设备用作浓缩工艺时，第一冷凝器不要通入冷凝水，否则会产生内回流，减慢浓缩速度，在回收乙醇时，第一冷凝器要通入冷凝水使其产生冷凝作用，以利于乙醇的回收；(4)出料时必须使设备恢复常压。
2.2.2  单效浓缩器（乙醇回收器）
单效浓缩器(如图4所示)的乙醇回收能力大，有时也称之为乙醇回收器，但节能效果不如双效和三效浓缩器。设备采用外加热自然循环与真空负压蒸发相结合的方式，蒸发速度快，浓缩比可达1.3；清洗方便(打开加热器的上盖即可进行清洗)，操作简单，占地面积小。
单效浓缩器的能源消耗主要有2个方面：(1)在加热器内用于加热稀溶液使溶液中溶媒蒸发所消耗的工业蒸气；(2)已经汽化的溶媒蒸气再冷凝成溶媒液体时，在冷凝器中所需要的冷却水。前者需要供给热量，而后者需要带走热量。被加热的溶液所产生的溶媒蒸气含有大量的热能，在这里不但没有得到利用，相反还要消耗大量的冷却水来冷却它（有时为保证冷却效果还要开启制冷设备）。产量越大，需蒸发量越大，所需的加热蒸气就越多，同时所消耗的冷却水也越多。这就是单效浓缩器能耗大的原因。
单效浓缩器在使用时要注意：(1)回收乙醇时蒸发器内温度要控制在80 ℃左右。(2)真空度不要太大，真空度过大会将乙醇吸走，造成回收率低；真空度过大还会引起药液过度沸腾，损失药液。(3)冷却循环水温度要低于40 ℃，温度越低冷凝效果越好。正常情况下，单效浓缩器乙醇回收浓度可达85％左右，再用精馏塔精制可达90％～92％。

３ 结语
总之，在中药制药企业，前处理提取工序非常重要。科学的生产工艺、适宜的生产设备、严谨的操作程序以及配合有经验的操作人员，这些都是中药生产不可缺少的。

syhorchid

谢谢分享

zysx01234

可惜讲的仍比较粗糙

xqliu

学习一下啦，谢谢提供分享。