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中藥浸膏的粉碎與分級研究

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福建11选5前三直选遗漏 www.phhpy.com   杜 軍

  摘要:

  中藥要實現現代化,首先要實現生產現代化。目前生產現代化的手段之一,就是對中藥原材料有效成分的提取。無論是傳統的水提、醇提,還是現代的臨界萃取、吸附和分離,其形態均為浸膏劑。浸膏劑按干濕程度不同分為稠浸膏劑和干浸膏劑兩種。浸膏劑除少數直接用于臨床外,一般用于配制其它制劑,如散劑、丸劑、片劑等。我們通常要將稠浸膏劑干燥成干浸膏。干浸膏在干燥過程中形成塊狀或粗大顆粒,不便于下一步的制劑,因此,往往要將干浸膏粉碎至要求的粒度。

  干浸膏在粉碎過程中往往會出現“三粘”現象,即 1、浸膏物料在粉碎時粘機,2、在過篩時粘篩 3、在收集時粘布袋?!叭場畢窒蟮賈攏悍鬯椴吭嚼叢降?、過篩越來越困難、粉體收率越來越低。

  筆者根據多年以來對浸膏粉碎難點的分析,提出和研發了一種中藥浸膏無塵粉碎分級專用設備,有效的解決了浸膏粉碎的“三粘”現象。

  關鍵詞:中藥現代化 浸膏 超微粉碎

  中藥是中華民族的瑰寶,隨著社會的不斷進步發展,中藥的發展也不能固步自封,停滯不前,她需要與時俱進。不搞現代化就無法融入當今社會。

  中藥要實現現代化,首先要實現生產現代化。中藥生產現代化的過程就是將傳統中藥的優勢特色與現代科學技術相結合,目前生產現代化的手段之一,就是對中藥原材料有效成分的提取。

  一、中藥浸膏的形成

  中藥浸膏是中藥提取的產物,也是劑型現代化的前提。浸膏往往是通過提取、分離純化及干燥等工藝手段獲得的。

  1、中藥材的提取

  中藥傳統的提取方法,如煎煮法、浸漬法、滲轆法、回流法,這些方法不僅使得提取溶劑成本很高,而且有效成分不能完全提取出來,雜質也較多且提取時間較長。而超臨界流體萃取技術、酶工程及其聯用技術、微波提取技術、分子蒸餾技術、超聲提取技術等[5]一些先進技術的問世,會大大降低生產成本且雜質會大大減少。

  膜分離技術,用于中藥浸膏制劑(片劑、膠囊劑、濃縮丸、顆粒劑等)能有效地除去大分子雜質、膠體、粘液質、果膠、細菌,較多地保留有效成分,降低中藥浸膏制劑的吸濕性,而且能夠克服中藥浸膏制劑崩解時間長,服用劑量大等缺點。

  近年來常用的分離純化的方法有水提醇沉法、醇提水沉法、高速離心法、膜濾法、大孔樹脂吸附法、絮凝沉淀法等。

  這些提取及分離純化的技術都大大提高了浸膏的純度及改善了它的物理特性,為接下來的制劑流程奠定了基礎。

  2、中藥浸膏的干燥

  浸膏劑按干濕程度不同分為稠浸膏劑和干浸膏劑兩種。稠浸膏劑為半固體,具有粘性,含水量為15%-20%。干浸膏為固體,含水量約為5%。

  浸膏劑除少數直接用于臨床外,一般用于配制其它制劑,如散劑、丸劑、片劑等。因此,通常要將稠浸膏劑干燥成干浸膏。目前,濕浸膏較先進的的干燥方法有:真空干燥、噴霧干燥、微波干燥等。

  真空干燥采用熱傳導的方式,特別適合于對干燥熱敏性、易分解、易氧化物質和復雜成分物品進行快速高效的干燥處理。

  噴霧干燥采用熱對流的方式,由于與熱風接觸的表面積較大,因此干燥速率較快,干燥后呈粉體顆粒流動性較好。

  微波干燥采用介電加熱方式對物料進行干燥。

  綜上,噴霧干燥產物顆粒表面光滑,圓整性好,微波干燥產物的吸濕性最小且溶解性最好,真空干燥產物具有較好的粉末流動性。

  二、中藥浸膏的粉碎

  在實現中藥劑型現代化過程中,往往干浸膏的顆?;共荒艽锏街萍戀囊?,因此需要進一步對它進行粉碎或超微粉碎。

  1、中藥浸膏的特性分析

  浸膏是用適當的溶劑對藥材進行提取,然后蒸去全部溶劑所得到的。在粉碎過程中,其物理特性表現為:

 ?、?浸膏不耐熱。一般粉碎過程是放熱反應,溫度的升高,會導致浸膏軟化,浸膏物料在粉碎時極易“粘”機。粉碎產量越來越低。

 ?、?浸膏容易吸潮、團聚。,導致過篩時“粘”篩,過篩比較困難。

 ?、?浸膏流動性不好。物料在收集、氣固分離時“粘”布袋,導致浸膏粉碎收率較低。

  以上浸膏粉碎通常出現的“三粘”現象,也是多年來浸膏粉碎的難題。

  2、浸膏粉碎設備的研發思路

  針對浸膏粉碎的難點,筆者結合自己多年的體會與粉碎設備研發制造的廠家共同研討,提出了一條浸膏粉碎設備的創新思路:即改善粉碎機的結構,避免浸膏在粉碎過程中的粘接;粉碎與分級相對分離,避免粉體的“過粉碎”,減少粉體產生多余的熱量;采用無篩分級技術,解決粉體過篩的困難的問題;采用三重獨特收集,提高粉體的收得率。

  三、浸膏粉碎設備的研發

  1、粉碎機結構的改善

  浸膏的形成實際上是液—固轉化過程,其結構比較松散。我們對其的粉碎實際上是解聚過程,因此粉碎浸膏是比較容易的。粉碎是發熱反應,在粉碎浸膏時,關鍵問題是,盡可能的避免產生多余的熱量,同時,將產生的熱量及時的排走。因此,我們的產品設計見圖1

 

 

  工藝流程設計:物料(≤6mm)在風機吸風負壓的作用下被送入粉碎室,粉碎室由固定齒圈與活動擺刀組成,粉碎時擺刀高速旋轉撞擊剪切物料而使物料粉碎。被粉碎的物料(混合料),不管是否合格,迅速的被后置的排粉扇葉送出粉碎室。物料粉碎的粒度由分級室的分級輪來調整。

  2、粉碎室與分級室相對分離

  粉碎室與分級室相對分離,其目的,被粉碎物料在粉碎室不會因“過篩”的阻隔在粉碎室里,從而避免了“過粉碎”的現象,避免了“過粉碎”就是避免了“過熱”,減少粉碎室產生多余的熱量,因而降低了粉碎溫度。

  3、使用分級輪進行分級

  浸膏容易吸潮且易團聚,導致過篩時粘篩,過篩比較困難。我們利用分級理論,設計一種可變頻調速的立式分級輪,不需配置篩網,就能有效的將粉體按照我們的需求進行分離。

  我們采用的分級技術是:物料隨氣流進入分級區,在分級輪的高速旋轉力作用下產生水平的離心力場(離心力場的大小可以進行變頻調節)。粉體顆粒A,在一定的離心力場中,受到兩個力,一是分級輪旋轉帶動顆粒A旋轉產生的離心力F,F = K1 d3 Vt2。, 二是顆粒A由于受到引風機的影響,產生向分級輪轉子中心運行的向心力F', F' = K2 d Vr。

  當轉速一定時,即F = F',顆粒A 作圓周運動,我們 將此時顆粒A的直徑定為臨界顆粒。

  假設此時,B顆粒直徑A,則F>F',顆粒向外移向。  

  在實際運行中,引風機的引力不變,則Vr不變。我們可以通過調整分級輪的轉速Vt,調整顆粒的離心力F,以確定臨界顆粒A。Vt越快,臨界顆粒A越細。反之,Vt越慢,臨界顆粒A越粗。

  工藝流程設計: 被粉碎的混合物料,由導流管進入分級室。根據物料細度的要求,分級輪可以設定不同的轉速。由于分級輪的旋轉產生離心力場對物料進行分級。達到細度要求的物料進入分級輪中心,被引風機吸走,其后由旋風收集器等部件收集;未達要求的較粗顆粒由于受到的離心力大于氣流對其的攜帶力而移向分級室邊壁并沿邊壁下落,通過關風機回到粉碎室,被粉碎機二次粉碎。

  

 

  4、采用分離式收集器,提高收集率

  通常旋風收集器,可以將收集85%-90%的粉體,余下10%由布袋收集器收集。但浸膏這個特殊的產品,收集時粘布袋的現象十分嚴重,浸膏粉碎收率較低。因此,我們將離心分級和旋風收集的原理組合起來,在旋風收集器上方添加分級輪,形成了分離式收集,即:我們可以極大程度的提高Vt,則F>>F', 顆粒A移向容器邊壁運動。隨著離心分級裝置的運轉,粉體由于受到的離心力大于氣流對其的攜帶力,使粉體顆粒沿葉輪方向飛向粉體收集室的邊壁并沿邊壁下落,進入收集器下方的收集室里。從而實現了氣固分離。物料回收率在98 %以上。

  四、浸膏粉碎設備的實踐結果和特點顯示

  根據上述方案,我們研制一臺中藥浸膏無塵粉碎分級機,該機組的結構組成為:

序號

名   稱

功能、參數、配置要求

備注

 

進料機

功能:將≤1cm原料送入TWF粉碎機。給料速度由PLC控制,根據粉碎機的電流大小,自動調節。

配置:容量約1.5m3料箱、電機、螺桿進料器、強磁除鐵裝置、變頻器

 

1. 

粉碎機

功能:將中藥原料顆粒粉碎至100-200目的超微粉體

配置:帶有風扇輸送裝置的擺刀式粉碎機

 

2. 

分級機

功能:控制粉體粒度,合格粉體通過引風進入收集系統,不合格返回粉碎機

配置:電機、聯軸器、機頭、分級輪、

 

3. 

旋風收集器

功能:主要收集合格的粉體。

配置:旋風分離器、關風閥或封閉料桶

 

4. 

分離式收集器

功能:主要收集合格的粉體。

配置:超微粉體收集器、關風閥或封閉料桶

 

5. 

隔離收集器

功能:收集合格的粉體并實行氣固分離。

配置:脈沖系統、一套布袋、碟閥、一個封閉料桶。

 

6. 

引風機

功能:為分級系統提供向心力,使系統產生負壓,杜絕粉體外泄。

配置:引風機、風門、消聲器

 

7. 

控制系統

功能:控制粉碎、分級

配置:按鈕控制,變頻器、 元器件及控制線纜等符合CC認證標準。

 

8. 

連接管道

1、每個部件之間連接管道、管道接口為快裝連接。

2、隔離收集器與引風機之間連接管道,管道接口為法蘭連接。

 

9. 

材質

與物料接觸部分均采用304不銹鋼。

 

10. 

制作

設備內表面全部拋光處理,外部為亞光處理,粗糙度R0.8um,圓弧角過渡,無衛生死角。

 

 

 

  按照上述結構,我們將設備制造好以后,進行了試用。

  粉碎要求: 粉碎產品:×××浸膏。 粒度要求:≥ 100目。

  試機結果: 連續粉碎運行12個小時,產量 2232Kg , 浸膏粒度 全部過100目。

  在粉碎運行過程中,該設備顯示了如下特性:

  1、連續粉碎不粘機 連續粉碎12小時后,打開粉碎機,機膛里沒有出現粘料現象。這是因為,粉碎室的獨特設計,使得物料在粉碎以后,迅速離開粉碎室,避免粉體粘結設備的可能性。

  2、無篩分級,在線調整粒度 改設備沒有配置篩網,使用變頻調速的立式分級輪,在低轉速的情況下,在線無級“篩選”產品粒度。避免了150目以上的粉體難以過篩的現象。

  3、粉碎產量高 平均每小時產量186 Kg,比同功率的粉碎機,產量高出30%,這是因為,采用了粉碎室與分級室相對分離,被粉碎物料在粉碎室粉碎后,不停留地進入分級室,經分級輪“篩選”后,合格的粉體進入收集器,不合格的粗顆粒返回粉碎室,對粉碎而言,每次粉碎都是有效粉碎,從而提高粉碎產量。

  4、粉碎溫度較低 粉碎30分鐘,粉碎室溫升20℃后逐步平穩,不在上升。這是因為粉碎是發熱過程,在粉碎產品時,溫度必然上升,但由于粉碎機結構避免了“過粉碎”,就避免了過熱,減少了粉碎系統產生多余的熱量。同時,整個系統全封閉負壓作業,引風機的引風作用,帶走了粉碎必然產生的熱量,有效的降低了粉碎室及系統的溫度。

  5、無塵粉碎、損耗少 整個系統全封閉負壓作業,粉體在粉碎過程中的沒有出現泄漏現象。特殊的收集結構和配置,粉體的收得率≥98%。

  6、獨立進風系統 本系統所需要的風量,采用獨立進風配置,風源進行凈化處理。不破壞凈化車間的空氣平衡。

  7、全程自動控制 粉碎物料的進料速度,分級輪的轉速,隔離收集器脈沖的頻率、振幅等系統全過程采用PLC程序控制。

  8、符合GMP設計 該系統全部為高品質的不銹鋼結構。被粉碎物料的主要通道為圓管形結構,并采用卡箍連接形式,無螺栓、無接縫,沒有死角,密封可靠,噪聲低,拆裝和保養維護簡捷。形成符合GMP要求的中藥粉碎系統。

  

 

  圖7 中藥浸膏無塵粉碎分級系統

  五 結論

  從上述試機的結果看,該粉碎基本達到了原先設計的效果。由于,我們分析了浸膏的特性,“量身定做” 中藥浸膏粉碎分級機,有效的解決了浸膏粉碎“三粘”難題。是目前中藥浸膏粉碎的理想設備。

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