中药制药工程技术及工艺问题分析

医药工业是体现一个国家综合实力的高科技产业 ,而中药制造业是我国医药行业中具有国际

竞争力并拥有自主知识产权的朝阳工业 ,因此有望成为中国制药界的最重要支柱。然而 ,目前 我国中药制造业的技术水平与国外相比已日显落后 ,其最主要差距表现在制药工程方法、生

产工艺以及装备技术等方面 ,特别是在制药过程参数检测和质量控制上缺乏技术手段 ,无法保 证中成药产品的化学组成均一和质量稳定性。 为使我国制药工业实现由引进、 开发为主转向 自主创新为主的战略目标 ,提高科技进步对医药经济增长的贡献率 ,迫切需要运用高新技术改

造中药产品的传统制造方式 ,重视发展中药制造工程技术 ,提升中药产品的技术含量 ,努力建 立中药质量保证体系 ,实现中药制造业的跨越式发展 ,进而为中药冲出国门走向世界铺平道路。

1. 中药制药工程学的领域问题分析 中药制药工程学研究的首要目标是运用先进的系统设计理念和工程技术手段制造安全、 有效 和可靠的中药产品 ,这从中药物质基础的角度可归结为研发确保中药产品化学组成稳定和均 一的制药技术。据此 ,中药制药工程学当前急需研究的重大关键技术是 :快速有效的过程参数

检测和化学物质在线分析手段 ;高效稳健的中药生产工艺 ;先进适用的过程优化控制方法和制 药装备 ;科学可靠的全过程质量控制方法。

中药制药工程学的研发任务表明 ,它涉及药物分析与质量评价、过程分析化学、化学工程与 工艺、过程装备与控制、工业仪表与自动控制、计算机应用、工业系统工程

等众多学科 ,既

关键共性技术问题急待攻克。例如 ,现有的中药提取和精制工艺不够精细和科学。煎

煮法、

浸渍法、渗漉法、水蒸气蒸馏法、回流提取法仍是常用的浸提方法 ,其中煎煮法比例最高 ,占

到《中国药典》 1995 年版一部收载的 398 种中成药的 25.1%[1] 。在长期的生产实践中 ,这些 传统提取方法暴露出如下缺点 : 提取时间长 ,溶剂消耗大 ,有效成分提取不完全 ,夹带提取的杂 质多 ,工艺条件不稳定 ,提取物质量波动大等。 “水煮醇沉”和 “醇提水沉”工艺是目前应用较 广泛的精制方法 ,但乙醇消耗量大 ,生产成本高 ,安全生产系数低 ,生物碱、 苷类、 有机酸等有效 成分均有不同程度的损失 ,而多糖和微量元素的损失尤为明显 ,不利于保证和提高中成药的质

量。

需要研发各类先进的制药工程方法、工艺

和设备 还需开发与中药制造过程相关的

信号检测技术、 类综合性计算机信息管

理系统等。

2. 中药制药工程技术及工艺问题分析 目前我国中药生产过程依然是粗放型制造;又必须研究中药质控方法和仪器分析技术 ,在制药工程方法和制药工艺方面存在一系列

在中药提取、分离、浓缩、干燥、制剂、灭菌等制药全过程中,各步单元制药设备

独立运行

操作模式仍较为普遍 ,尚未达到各单元制药设备间的集成联用与智能化控制,导致物料转运过程损失、生产效率低等一系列问题 ;并且因敞口暴露时间较长 ,增加了物

料污染及有效成分损失等可能性。

此外 ,由于影响产品质量的制药工艺参数和质控指标（如温度、时间、压力、体积、流量、湿

度、密度、粒度、 pH 值、有效成分的浓度、混和均匀度、硬度、包衣均匀性、残留溶剂等）缺乏在线检测和分析设备 ,没有实现全过程监控 ,人工操作的波动因素得不到有效控制,制药过程参数难以优化 ,形成中药质量控制方面的技术盲点 ,导致不同生产批次药品间的化学组成差异较大 ,质量达不到稳定均一 ,这使中药无法得到国际认同 ,成为制约

中药产品出口的重要因素之一。

3.中药工业的装备技术问题分析

3.1粉碎设备

粉碎的目的是促进药材里的有效物质容易溶出或浸出,并为制备混悬剂、散剂、丸剂、胶囊

剂等剂型奠定基础。传统的“水飞” 、“捣”等粉碎方法 ,主要应用于矿物药、贵

重药和特殊性质的中药 ,处理量极少 ,不适合大规模工业化生产。目前较普遍采用

的锤击式、球磨式、万能磨粉式、流动式、截切式、滚筒式等传统粉碎机械设备在

粉末粒度、出粉率、有效成分保存等方面均存某些缺陷 ,这类非密闭制粉方式不仅

粉尘泄漏大、耗能高、噪音重、收粉率不高; 而且易造成局部过热 ,难以用于加工

热敏性、低融点、成分易破坏的药材。此外,这类传统粉碎方法所得的颗粒粒径较大 ,粒径分布宽 ,不利于下游工艺 ,影响药物的生物利用度。

3.2提取设备中药提取过程主要包括浸提、分离除杂、浓缩、蒸馏等,是中成药的原料生产阶段和首要环

节。 GMP 虽然明确表示该规范也适用于原料药生产中影响成品质量的各关键工艺

[药品生产质量管理规范(GMP)(1998 年修订)第一章第二条],但目前诸多中药厂在进行GMP 改造时往往只注重制剂车间 ,而对提取车间重视不够。大多数中药厂的提取车间存在生产设备落后、未实现全封闭生产、车间阴暗潮湿、人流物流交叉混乱、生产流程工段划分不明晰及车间布局不当等问题,大大增加了中间产品受污染、质量发生波动等可能性。

3.2.1 浸提设备浸提是利用溶剂将中药材里的有效成分提取出来的传质过程,它关系到 3 个问题 ,其一是能否

最大限度地从药材中获取有用的成分;其二是在最大限度地获取有用成分的同时,无用物质是

否能不被转移到提取液中 ;其三是能否尽量使提取物相对均一。这3 个问题分别涉及到浸提

的产率、效率和工艺条件的稳定性。如果能有效地解决了这些问题,就为后续生产环

节制成

高质量的中药产品创造了条件。

目前,中药浸提设备仍较落后,全国大多数中药厂还在使用沿用了近千年的水液煎煮

锅,只是增加了夹套和用盘管加热而已。采用不锈钢制造的多能提取罐已较为常见,可进行水提或者

醇提 ;在顶盖加装搅拌系统后能进行动态提取,强化浸提过程的传质 ;若增加换热器回路则能

进行回流浸提操作。

从其结构和功能看 ,多能提取罐优于煎煮锅 ,但基本保留着传统煎煮工艺的特点,存在浸出出

液系数大、杂质含量高、能耗大、收率低、浸提不够彻底、清洗不方便、上清液分离困难等一系列问题。由于这类设备的加料、出料及整个浸提过程控制至今仍以人工操作为主 ,药液质量受人为因素影响较大 ,难以保证中药产品质量。渗漉浸提相比于多能提取罐 ,又要进步一些。它可在室温下操作 ,但操作周期长、溶剂用量大、生产成本高,并依然存在传统浸提工艺

的根本性弱点。此外 ,绝大多数中药厂的生产是小批量多品种 ,采用间歇操作方式浸提 ,生产设

备频繁周转 ,清洗设备方法简单 ,清洗效果缺乏必要的检测标准 ,交叉污染的可能性很大。

3.2.2药液回流设备药液回流设备主要为列管式冷凝器及蛇管式冷却器。在使用中受水质影响易结垢,影响传热

效果 ,且冷却水的进出温度和流量无法自控 ,冷却效果不稳定 ,受人为因素制约。3.2.3提取芳香油水的分离芳香油水分离使用自然静置分离法 ,目测取油 ,随意性大 ,收得率低。

3.2.4药液分离设备药液分离方法主要有自然沉淀法或机械分离法两大类。自然沉淀法存在占用面积大,沉淀周期长、易污染、杂质去除不完全等缺点。三足式离心机是传统和古老的机械分离设

备 ,应当淘汰或改进 ,但部分中药厂至今仍在使用。这种离心机采用敞口操作 ,易污染物料 ;由于它没有气体抽出装置 ,设备运行时 ,挥发性气体溢出 ,对环境造成污染。蝶片式离心机弥补了三足式离心机的一些缺陷 , 是目前常用的机械分离方式 ,但当药液为热态时 ,分离效果差 ,且存在排渣困难和清洗不方便等缺点。

3.2.5药液浓缩设备