中藥制藥干燥過程中技術(shù)的工程化

張國棟

(甘肅普安制藥股份有限公司，甘肅 武威 733006)

傳統(tǒng)中藥產(chǎn)業(yè)順應(yīng)國際化發(fā)展趨勢，煥發(fā)出了新的生命力，為其可持續(xù)發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)[1]。工業(yè)化趨勢下，中藥工程化問題一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)。要想實(shí)現(xiàn)中藥產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，就要整合思想，提高其應(yīng)用價(jià)值[2]。中藥是在漢族傳統(tǒng)醫(yī)術(shù)指導(dǎo)下應(yīng)用的藥物，具有特色，其生產(chǎn)和制造業(yè)開始向著工程化方向發(fā)展。中藥制藥過程中，干燥工藝是不可或缺的一部分，只有系統(tǒng)化的研究，才能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌發(fā)展。應(yīng)加大基礎(chǔ)建設(shè)，為真空干燥工藝研究提供基礎(chǔ)條件。應(yīng)連續(xù)記錄干燥過程中的干燥樣品質(zhì)量，根據(jù)影響參數(shù)及其主要特征，最大限度地提高干燥過程的總體效率。

1 中藥制藥工藝

從中藥制藥工藝角度來看，可將其分為微波浸取、超臨界流體萃取、雙水相萃取、離子交換樹脂、超細(xì)粉碎技術(shù)等類型。微波浸取的優(yōu)勢是質(zhì)量高、產(chǎn)量大、省時(shí)、反應(yīng)或萃取快，但其裝備復(fù)雜，可選擇的范圍較小，投資成本較高。超臨界流體萃取方式周期短，溫度低，工藝流程簡單，但造價(jià)高，清洗設(shè)備困難。超臨界流體穿透力和溶解度較大，可有效萃取、分離單體。一般情況下，萃取效率較高，應(yīng)關(guān)注溫度和操作過程。雙水相萃取條件溫和，活性成分損失少，簡便，投資少。離子交換樹脂可再生，成本較低，可以完成大規(guī)模的生產(chǎn)。超細(xì)粉碎技術(shù)分布均勻，表面活性高，可以擴(kuò)大表面積，化學(xué)反應(yīng)速度較快，在合理的條件下能夠最大限度地滿足實(shí)驗(yàn)需要。

2 干燥過程的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置與方法

實(shí)驗(yàn)裝置使用的是DZF．6020真空干燥箱，能夠?qū)崟r(shí)記錄干燥過程中樣品的質(zhì)量。以實(shí)驗(yàn)室干燥動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，合理統(tǒng)籌規(guī)劃，將真空干燥箱、電子天平、傳感器等有機(jī)結(jié)合到一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，做好記錄。實(shí)驗(yàn)可分為兩部分，一是在常壓狀態(tài)下，使用水蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行合理的實(shí)驗(yàn)。二是將含水40%的黃芍銀屑顆粒浸膏液放置到不同溫度中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。分析實(shí)驗(yàn)方式和實(shí)驗(yàn)原理，將傳感器測量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，分析該溫度下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將樣品質(zhì)量與溫度變化相結(jié)合，合理分析，做好記錄[3]。選擇實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，要將質(zhì)量數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，加強(qiáng)過程控制。

2.2 干燥過程分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

其一，干燥過程主要使用傳熱及傳質(zhì)的方式，以進(jìn)一步促進(jìn)發(fā)生條件，結(jié)合溫度差異，將熱量傳遞下去。單位時(shí)間內(nèi)，水蒸汽分壓與相應(yīng)溫度對應(yīng)的平衡蒸汽分壓中，要保持水分子數(shù)相等，通過加熱提高液態(tài)水的溫度，增加液態(tài)水分子的內(nèi)能。其二，干燥實(shí)驗(yàn)過程中，純水或黃芍銀屑顆粒配置中，常壓和減壓狀態(tài)下，要使用含水40%的中藥濃縮液，通過氣態(tài)物質(zhì)質(zhì)量移出，打破動(dòng)態(tài)平衡，常壓情況下保持水蒸發(fā)速率和溫度的平衡性，在平衡的基礎(chǔ)上找到兩者之間的分壓大小與邏輯關(guān)系。其三，真空干燥物形態(tài)控制中，要使物料內(nèi)部的水分通過壓力差或濃度差擴(kuò)散到蒸發(fā)表面，獲得足夠的動(dòng)能，保持相互的傳導(dǎo)特性。傳熱過程中，大部分傳入的熱量隨水蒸汽遷移不斷變化，需要以氣化的方式，移出系統(tǒng)。分析降壓環(huán)境的下降趨勢，樣本的水分也會(huì)出現(xiàn)加快氣化的問題。干燥與物料多孔性的邏輯關(guān)系分析中，可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)樣品的水分出現(xiàn)了降低，氣泡會(huì)隨之變化，迅速降低，在樣本出現(xiàn)泡沫化時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)破裂問題，且樣本出現(xiàn)泡沫化形狀，氣泡間隙也會(huì)增加，如果出現(xiàn)了這樣的問題，將會(huì)對結(jié)果產(chǎn)生較大影響。對于干燥物破碎后的堆密度分析，在密度小時(shí)，容易出現(xiàn)溶解問題，干燥時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)很多小孔。此外，要進(jìn)一步提升制成顆粒的堆密度[4]，不管是制作成膠囊，還是作為其他輔料進(jìn)行混合壓片，一旦密度不足，就會(huì)導(dǎo)致下一步工序無法進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)完成后，物料在實(shí)施干燥時(shí)，要在預(yù)熱基礎(chǔ)上，探究不同的狀態(tài)影響，分析其原理。從工藝和設(shè)備角度改進(jìn)并提高顆粒的堆密度，探究預(yù)熱恒溫過程，使物料在真空干燥前的含水量降低，提高干燥物的密實(shí)程度和制成顆粒的堆密度。其四，干燥過程中，在不同溫度下，所承載的壓力是不同的。溫度在逐漸升高時(shí)，蒸發(fā)速率也會(huì)不斷提升。在減壓環(huán)境下，施加氣體逸散推動(dòng)力，樣本質(zhì)量會(huì)減少，溫度影響會(huì)降低。在減壓環(huán)境后期，溫度及環(huán)境真空度都會(huì)下降，導(dǎo)致樣品減重速率受到限制，蒸發(fā)速率逐漸下降。

3 連續(xù)真空干燥、制粒工藝工程技術(shù)

要在真空干燥動(dòng)力學(xué)研究基礎(chǔ)上，完成連續(xù)真空帶式干燥制粒設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)。以典型應(yīng)用為例，包括水提醇沉浸膏類、水提醇沉浸膏類(滴丸中間體)、醇提浸膏類、水提取浸膏類、水提取浸膏類(含多糖)。以雙黃連制劑實(shí)驗(yàn)為例，如表1。真空低溫連續(xù)干燥設(shè)備使用中，利用多項(xiàng)檢驗(yàn)減壓，進(jìn)一步完善功能。要合理統(tǒng)籌規(guī)劃，優(yōu)化工藝參數(shù)，提高干燥效率。如果使用傳統(tǒng)設(shè)備和工藝方式，需要較長的時(shí)間，消耗較大的能量，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，無法保證質(zhì)量。真空低溫連續(xù)干燥設(shè)備可以在真空狀態(tài)下，合理分析技術(shù)性問題，將靜態(tài)部分轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)干燥，節(jié)約時(shí)間，最大限度提升質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。選擇合適的噴霧干燥或真空烘箱干燥，可保持質(zhì)量的穩(wěn)定性。

表1 水提醇沉浸膏類Tab.1 Water extraction and alcohol precipitation immersion cream

水提醇沉浸膏類(滴丸中間體)的提取，見表格2，醇提浸膏類的提取見表3，水提取浸膏類的提取見表4，水提取浸膏類的提取見表5。

表2 水提醇浸膏類(滴丸中間體)Tab.2 Water extraction and alcohol precipitation immersion cream(drop pill intermediate)

表3 醇提浸膏類Tab.3 Alcohol extraction immersion cream

表4 水提取浸膏類Tab.4 Water extraction immersion cream

表5 水提取浸膏類(含多糖)Tab.5 Water extraction immersion cream(polysaccharide)

在已有的真空干燥動(dòng)力學(xué)研究基礎(chǔ)上合理統(tǒng)籌規(guī)劃，使用雙黃連制劑、頸痛滴丸、馬齒莧提取物等，合理開展大量的干燥實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐過程中，選擇適合噴霧干燥及真空烘箱干燥工藝，降低干燥所需時(shí)間，在合理統(tǒng)籌規(guī)劃下，提高生產(chǎn)量，減少成本，滿足發(fā)展需求。干燥工藝技術(shù)是中藥制藥的關(guān)鍵，應(yīng)提升制藥技術(shù)水平，提高作業(yè)質(zhì)量，優(yōu)化組合多項(xiàng)工藝參數(shù)，解決實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長、能耗較高，質(zhì)量不穩(wěn)定、連續(xù)性不足等問題。突破傳統(tǒng)限制，最大限度解決技術(shù)難題，為其發(fā)展奠定基礎(chǔ)條件。

減壓條件下，中藥濃縮液的蒸發(fā)會(huì)因環(huán)境總壓及水分分壓變得更低。根據(jù)減壓蒸發(fā)(干燥)過程中物料形態(tài)的情況，建立初始狀態(tài)，形成合理的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，分析減壓環(huán)境建立初期(物料形態(tài)不穩(wěn)定)表觀蒸發(fā)速率的影響因素。在干燥過程的不同階段，了解過程中蒸發(fā)減重速率的變化規(guī)律與工藝影響因素，有利于進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化組合，提高干燥過程的總體效率。選擇提高干燥過程效率的最佳方式，改變傳統(tǒng)的干燥制粒工藝方式。應(yīng)不斷優(yōu)化連續(xù)真空帶式干燥制粒設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)，提高可靠性，使其向著智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。按照一定的標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)中藥工程化、現(xiàn)代化發(fā)展。通過對該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，掌握真實(shí)的數(shù)據(jù)，為中藥制藥干燥工藝過程的技術(shù)工程化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

中藥制藥的關(guān)鍵技術(shù)之一是干燥工藝技術(shù)，通過真空干燥動(dòng)力，可以有效地將多項(xiàng)工藝參數(shù)融入其中，實(shí)現(xiàn)組合優(yōu)化。應(yīng)提升總體效率，優(yōu)化傳統(tǒng)的干燥方式，保持工藝設(shè)計(jì)的功能模塊，使其向著智能化方向發(fā)展。