中药提取自动上料技术与提取工艺技术的应用

摘要：目的：研究中药提取自动上料和中药提取技术。方法：介绍中药自动上料技术、中药静动态提取技术，及中药提取的密闭循环技术在实际提取生产中的应用。结论：中药提取新型设备技术存在节能、得膏率高、可实现全自动控制等优点，符合GMP规范要求。追求、选用新型设备技术，必将对中药提取过程带来新的突破，实现中药提取跨越式发展。
4.1.3顺流提取
为了防止提取罐中上、下筛板的堵塞，系统采用逆流、顺流交替循环，本图中为顺流循环，溶剂在提取罐上进下出。
4.1.3新鲜溶剂循环提取
溶剂在浓缩罐上部空间与物料分离，并经冷凝器冷凝到一定量后，被泵重新输入提取罐中，实现了用新鲜溶剂循环提取，大大地减少了溶剂用量。
4.1.4密闭循环逆流动态提取系统特点
占用空间大，要求厂房比较高
占用空间大，要求厂房比较高
是否能挤压药渣以获取提取液并减少药渣体积
能
不能，需另外处理
不能，需另外处理
不能，需另外处理
不能，需另外处理
自控系统
全自动
几乎没有
几乎没有
几乎没有
几乎没有
工艺重现性
最佳
一般
一般
一般
一般
系统的密闭性
最佳
敞口
敞口
敞口
CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金量，并且无有害溶剂的残留；
在超临界CO2萃取时，被萃取的物质通过降低压力，或升高温度即可析出，不必经过反复萃取操作，所以超临界CO2萃取流程简单。
设备涉及高压系统，工艺过程和技术要求高，投资大。
5.密闭循环提取与常态提取工艺的比较
项 目
密闭循环提取与真空浓缩系统
4.2.1超临界萃取流程
液体CO2由高压泵加压到萃取工艺所要压力并送至预加热器，将CO2流体加热至所需温度进入萃取器，完成萃取过程，负载溶质的CO2流体在分离器中改变温度、压力，使溶解度降低使萃取物得到分离。分离后的CO2流体可再经换热器液化回到储罐循环使用。
4.2.2工作原理
超临界二氧化碳萃取技术是以超临界状态（温度31.1°，压力7.38Mpa)下的二氧化碳为溶剂，利用其高渗透性和高溶解能力来提取分离混合物的过程。在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。
可配真空辅助出液装置，使提取迅速、彻底排出；
出液完成后再对提取罐抽真空，药渣含水量小。
4.提取新技术
传统的重要提取方法在保留有效成分，去除无效成分方面存在有效成分损失大、周期长、工序多、提取率不高等特点。随着“中药现代化”进程的加快，许多现代高新技术不断地被应用到重要有效成分的提取和分离中，使得中药提取既符合传统的中医理论，又能达到提高有效成分收率和纯度的目的。其中包含逆流动态提取和超临界二氧化碳萃取技术。
2.1螺旋输送机
螺旋输送机是密闭输送设备。主要用来输送粉状或粒状物料，含水平和倾斜两种方式。
1—驱动装置；2—出料口；3—螺旋轴；4—中间吊挂轴承；5—壳体；6—进料口
2.1.1特点
利用螺旋把物料在固定的机壳（料槽）内推移进行输；物料不随螺旋旋转，滑动形式移动。
2.1.1.1优点：结构简单，横截面积小，制造成本低，密封性好，操作方便，便于改变加料和卸料位置。
动态提取原理
逆流、顺流交替循环
搅拌
顺流循环
搅拌或顺流循环
萃取系统工作压力
最高0.6 MPa
常压
常压
常压
常压
提取与真空浓缩的结合
紧密结合，形成一个完美的系统
通过储罐中转
通过储罐中转
通过储罐中转
通过储罐中转
厂房空间要求
最节省空间，尤其是可以大大降低厂房层高
占用空间大，要求厂房比较高
占用空间大，要求厂房比较高
1.提取方式：机械方式和化工传质方式。
1.1机械方式即是榨取发法，通过机械方法使含液固体组织发生体积变化和破裂，进而分离液体和固体。
1.2化工传质方式是用液体溶媒从固体药材中浸出有效成分的操作过程，称为浸提、浸出或浸取，它是现代中药生产的重要提取方法。
2.中药提取自动上料技术
传统的中药提取上料技术是人工投料，在配好料后，再由人工投料提取罐中。现中药提取自动上料技术是指中药材通过前期处理（筛洗、切、粉）后采用输送装置，把处理后的中药材传送至提取罐的一系列工作过程。由于中药物料为固体物料，在整个上料过程中的输送机械与设备基本分为：螺旋式输送机、斗式提升机、吊篮式输送机。
3.1中药提取工艺流程
3.2静态提取技术
静态提取技术也称浸渍法，是指在常温或在加热条件下浸泡药材，使其所含的有效成分被浸出的方法。其主要是通过人工配料完成，从罐体顶部放入物料，加热完成后，下开盖打开，排除药渣。
3.2.1特点
静态提取操作简单易行，但所需时间较长，溶剂用量大，出液系数高，有效成分浸出率低；另外，浸渍状态下固液间通常呈静止状态，溶剂的利用率低，有效成分浸出不完全。
3.3动态提取技术
动态提取技术是在静态提取技术上发展起来的，它相对于静态提取技术，具有提高效率高、改进产品质量等优势，常用的传统动态提取方法有煎煮法、渗漉法、回流法以及带搅拌装置的多功能设备在夹层锅、多功能提取罐上曾搅拌器、泵等，依靠强制循环，实施动态提取。
3.3.1特点：
下开盖式——下出料；
倒锥形——煎煮时提取液能形成体内循环，出料方便；
2.1.1.2缺点：输送过程物料易粉碎，输送能力低，长度小，易磨损，动力消耗大，倾斜装置是角度要小于20度。
2.1.2螺旋输送机的应用与维护
2.1.2.1开机前应检查各传动部件，确保其运转灵活且有足够的润滑油，然后空载运转，如无异常方可添加物料。
2.1.2.2加料应当均匀，否则会在中间轴承处造成物料的堵塞，使阻力急剧升高而导致完全梗塞。
“静态”提取（单罐）
搅拌“动态”提取（单罐）
循环动态提取（单罐）
传统三罐逆流提取系统
提取溶媒用量
最小
大
大
大
中等
后续浓缩工作量
最小
大
大
大
中等
同规格提取罐的提取能力
最大
小
小
小
小
是否始终用新鲜溶媒提取
始终用新鲜溶媒提取
提取2~3次，每次加新鲜溶媒
提取2~3次，每次加新鲜溶媒
提取2~3次，每次加新鲜溶媒
提取3次，头2次用提取液，最后1次用新鲜溶媒
真正的密闭循环动态逆流提取
溶媒连续回收，循环使用。大大地降低了提取溶媒的用量-约只有传统提取用量的六分之一
设备体积小，提取能力大—大大节约厂房投资
提取可在真空、常压或加压下进行—从真空到0.6MPa—可满足不同产品的不同工艺要求
始终用新鲜溶媒进行提取—浓度差最大—收率高
提取时间短
提取与真空浓缩在同一系统中，且不需要中转储罐—减少中间污染，占用空间小
4.2.3超临界提取的特性
对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体二氧化碳萃取过程是由萃取和分离组合而成的。
在超临界状态下，CO2具有选择性溶解，对于低分子、低极性、亲脂性、低沸点的成分具有优异的溶解性，而对于分子量高的化合物，分子量越高，越难萃取，分子量超过500的几乎是不溶，故对于分子量较大和极性较多的中草药有限成分的萃取，则需要加入第三组成分，来改变原来有效成分的溶解度，这种具有改变溶质溶解度的第三组成分称为夹带剂，它可以改变分子间的作用力，增强溶解性和选择性。一般夹带剂有甲醇、乙醇、丙酮，乙酸乙酯。
关键词：中药、提取、自动上料、静态、动态、超临界
中药有效成分的提取是中药生产过程重要的单元操作，为了提高药物有效成分的得率和质量，降低劳动强度，近年来人们对提取的技术不断探索，涌现了许多新技术。常用的提取方法在提取有效成分的过程中存在损失大、周期长、工序多、提取效率不高等现象。新型工艺技术的应用已成为中药提取技术的一种必然趋势，既能满足传统的中医理论，又能提高有效成分的收率和纯度，同时达到节能降耗的目的和优化现场环境的效果。
吊篮提取罐
2.3.1特点
中药物料经前期配置完善后，放入吊蓝，采用吊机将吊蓝吊至提取罐，从顶部将吊蓝整体放入提取罐内，进行提取。
2.3.1.1优点：药物集中上料，减少物料的洒落现场，输送能力大
2.3.1.2缺点：投资成本较大。
3.中药提取技术
中药提取也称为分离，是指从中药材原料开始，经过一道或多道操作工序，最Hale Waihona Puke Baidu的到所需要的药物或其半成品的全过程。按照分离手段的不同，溶质分离方法重要包括机械方式和化工传质方式。化工传质方式是用液体溶媒从固体药材中浸出有效成分的操作过程，称为浸提、浸出或浸取，它是现代中药生产的重要提取方法。目前按固液接触状态可分为静态提取方式和动态提取方式方式。
4.2.4超临界CO2萃取技术特点
临界温度和临界压力低(Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)，操作条件温和，对有效成分的破坏少，因此特别适合于处理高沸点热敏性物质，如香精、香料、油脂、维生素等；
CO2是无毒、廉价的有机溶剂；
CO2在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不污染环境，且可避免产品的氧化；
2.1.2.3定期检查螺旋的工作情况，发现部件磨损过大时应及时修复或更换。
2.1.2.4要特别注意转动部件的密封，严防润滑油外溢污染物料，细粉进入转动部件也会导致磨损加剧。
2.1.2.5停机前应先停止进料，待物料排空后再停机。
2.1.2.6停机后应及时清洁机器、加油，以备下次使用。
2.2斗式提升机
斗式提升机是在带或链等挠性牵引件上，均匀地安装着若干料斗用来连续运送物料的运输设备。主要用于垂直和倾斜输送散状物料输送。
1一机头2一头轮3一料斗4一机筒5一进料斗6一机座7一底轮8—张紧螺杆
2.2.1特点
2.2.1.1优点：结构简单，占地面积小，提升高度大（一般12～20m，最高可达30～60m），密封性好，不易产生粉尘。
2.2.1.2缺点：料斗和牵引件易磨损，对过载的敏感性大。
2.3、吊篮式输送机
吊篮式输送机主要是物料采用篮式装置，通过行车轨迹，将物料投入设定位置的输送装置。
4.1.1工艺步骤
进溶剂，将溶剂加入浓缩罐中，提取罐上盖开启，自动进料，清洗干净的药材装入中转筐后，中转筐被自动提升到提取罐口，并将药材倾入提取罐中，真空自动开启，材装入提取罐后，提取罐上盖自动复位并旋紧，然后，真空系统自动开启。
4.1.2逆流提取
浓缩罐下阀开启，溶剂经泵加压、经换热器加热（或降温）后，进入提取罐下口，并从提取罐上口流出，回到浓缩罐。
中药提取自动上料技术与提取工艺技术的应用
王谷洪 王桂华（江中药业股份有限公司，地址：江西省南昌市高新火炬大道788号，邮编：330096，联系电话：13576112982）
作者简介：
王谷洪，男，江中制药集团总工办主任、高级工程师、中国设备工程高级专家、江西省设备管理协会设备管理高级专家、第三届全国优秀设备工作者、第四全国设备管理优秀工作者、第五全国设备管理优秀工作者、江西省第六届设备管理先进个人、江西省第七届优秀设备工作者、江西省第八届优秀设备工作者、第九届优秀设备工作者、2008年南昌市节能工作先进个人、江西省科技评审专家、江西省机电设备招标公司专家库专家、江中制药集团专家库专家、《喷码与标识》特邀名誉编委、“江西省重大技术改造及设备引进成果”个人一等奖获得者、“药片填充装置以及药片下料器”专利发明人、“一种从原料进料到混合出料的密闭无尘管道输送系统”专利发明人、“以中药异形、大片为核心的中药片剂”完成人。
4.1新型的逆流密闭循环动态提取技术
逆流动态提取技术主要是利用固液两相浓度梯度差，逐级将物料中的有效成分扩散至起始浓度相对较低的提取液中，达到最大限度有效成分的溶解目的。它在提取过程中，物料和溶剂同时做连续相向的逆流运动，物料在运动过程中，不断地改变与溶剂的接触情况，使物料在提取过程中与溶剂充分接触，同时在设备内不断更新溶剂，溶剂在流动过程中不断地获得物料的有效成分，浓度不断提高，在连续进液和连续出液的过程中，溶剂中存在连续的浓度差，从而使提取液获得较快的提取速度。
药渣经压榨后自动出渣—符合环保要求，减少劳动强度
加热或冷浸提取均可
4.2超临界CO2萃取技术
当流体的温度和压力处于临界温度（使物质由气相变为液相的最高温度叫临界温度）和临界压力（在临界温度时使气体液化所需要的最小压力）以上，称处于超临界状态。这时，流体会呈现一种特殊的物理性质，即流体在这种状态下，其密度接近于液体，粘度接近于气体，对物质的溶解能力大大提高，同时又具有良好的渗透性和溶解性。由于CO2来源丰富，具有不燃、不爆、无污染等特点，被广泛应用于药品、食品、香料工业。