中药浸膏干燥技术简析

2017-03-27

干燥是指用热能使湿物料内液体汽化,被干燥介质带走,使湿物料得到干燥的操作。干燥的方法通常有两种,一是自然干燥,二是人工干燥。其中,自然干燥是将湿物料堆置于露天或室内场地上,借风吹和日晒的自然条件使物料脱水干燥;人工干燥是将湿物料放在专用(干燥机)中进行加热,使物料干燥。

  干燥是中药生产中的重要环节,广泛应用于药剂辅料、原料药、中间体以及成品的生产,特别是中药浸膏的干燥,其操作的好坏直接影响产品的性能、质量、外观和成本。

  1问题的导入

  目前,浸膏干燥主要依赖热风循环型烘箱、真空干燥箱等传统干燥设备,而近年来喷雾干燥、真空冷冻干燥、微波真空干燥等新型干燥技术在中药浸膏干燥过程中已有一定的推广应用。

  由于中药浸膏黏性大、透气性差,一般中药浸膏干燥技术的干燥过程中存在干燥时间长、产量低、能耗高、生产效率低和产品质量不高等缺点,已远远不能满足中药现代化对高效、节能、环保及先进中药浸膏干燥工艺的要求。运用高新技术改造中药产品的传统制造方式,已是中药产业走向高技术产业化首先要解决的关键问题。其中,真空低温连续带式干燥机可有效解决中药浸膏干燥难题,但由于此技术在国内起步比较晚,特别在中药行业对该技术认识不足,限制了它的推广和运用。因此,将此具有高效、节能、环保的真空低温连续带式干燥机在行业内加快推广应用,对于提升我国中药工业整体装备水平,具有重大意义。

  2中药浸膏干燥常用技术

  2.1真空干燥箱

  真空干燥箱是较早采用且简单的干燥方法,目前仍在中药浸膏干燥中普遍采用。真空干燥箱内由多层加热板或蒸汽加热管做成的管架组成,加热板或加热管架中通入热水或低压蒸汽作为加热介质,将铺有待干燥药品的料盘放在加热板或管架上,箱内由真空泵抽成真空。加热板或加热管架在加热介质的循环流动中将药品加热到指定温度,利用真空泵进行抽气抽湿把物料中的水分蒸发,并随抽真空抽走,使工作室处于真空状态,物料的干燥速度大大加快,同时也节省了能源。

  真空干燥箱的特点是简单易行,投入少,适用性强,对易燃、黏性、有触变性或膏状料一般都可适用。干燥过程中药品不易被污染,可以用在药品干燥及热处理上。但也存在多方面的缺陷,如劳动强度高、热量消耗大、热效率低(热能利用率低于40%),而且干燥时间长,易造成一些热敏性成分分解,颜色难看,药品质量降低,同时干燥过程中物料易结成硬块,较难粉碎,口感差。

  真空干燥箱适用于小批量、多品种物料的干燥,因此实验室、中间体试验厂、工厂都安装有大小不同的这种干燥设备。随着新技术的发展,真空干燥箱逐渐被其他干燥技术替代。现在中药企业保留的真空干燥箱多数是一些改进型的设备,其传热系数较高、热利用率较好、物料干燥时间缩短。

  2.2喷雾干燥机

  目前喷雾干燥技术在我国中药制药行业的应用已经相对广泛。近年来,喷雾技术又与流化、微型包囊和包衣等多项技术相结合,使其在中药领域中的应用不断扩展,发挥着越来越重要的作用。

  中药浸膏的喷雾干燥过程中,经初、中效过滤,净化等级达10万级的洁净空气,经蒸汽换热和电加热补偿加热至相应要求的温度,被引至热风分配器分布均匀后入塔,同时物料由料泵供至位于干燥塔顶的离心式雾化器,雾化成相应要求的液滴,均匀喷入干燥塔,与分布好的热空气,大面积对流接触,瞬时完成干燥成型,获得粉状或颗粒状制品。

  喷雾干燥具有干燥速度快、产品质量稳定、生产效率高等特点,同时可以省去浓缩、过滤、粉碎等工序,产品流动性和速溶性相对较好。在中药制药行业,喷雾干燥技术的运用,大大简化了中药提取液到制剂半成品或成品的工艺,从而缩短生产周期,提高了生产效率和产品质量。

  对于中药浸膏,喷雾干燥的最大难题是干燥过程中出现粘壁和干燥产品易吸潮现象,难以处理高浓度、高黏性的中药浸膏。通过研究表明,中药浸膏软化点低于喷雾干燥的进风温度是产生粘壁现象的主要原因,通过加入辅料提高浸膏软化点,可以消除粘壁现象,但加入辅料可能会影响产品的纯度。喷雾干燥的另一缺陷是产品回收率相对干燥技术要低,需要引起重视。

  2.3冷冻干燥机

  冷冻干燥是基于低温、低压下的传热传质机理,将中药浸膏在低于浸膏共晶点温度下的低温环境中进行冻结,然后将其置于高真空环境中,使物料中的水分以冰晶状态直接升华为气体,从而将物料中的水分除去。冻干适用于热敏性或易氧化药品的干燥,在中药材的干燥过程中有着广泛的应用。因为低温操作,冷冻干燥过程在保持浸膏有效成分的稳定性方面具有最大的优势。

  冷冻干燥的不足之处在于设备复杂、干燥成本高等,因此,经济性是该技术在中药工业应用的瓶颈问题。如何提高冻干设备生产率和降低能耗是冻干技术研究的关键。

  2.4真空低温连续带式干燥机

  真空低温连续带式干燥技术是在干燥温度和效率方面介于冷冻干燥和喷雾干燥之间的比较适中的干燥方式,虽然国内开发的时间不长,但颇受业内人士的高度关注,并得到用户的较高评价。真空低温连续带式干燥机是一种连续进料、连续出料形式的接触式真空干燥设备,中药浸膏在进料罐预热至设定温度后由进料泵按预先设定的进料速率进料,经布料器均匀地平铺在干燥机内的若干条干燥带上,由电机驱动特制的胶辊带动干燥带以设定的速度沿干燥机筒体方向运动,每条干燥带的下面都设有独立的加热板和一个冷却板,干燥带与加热板、冷却板紧密贴合,以接触传热的方式将干燥所需要的能量传递给物料。当干燥带从筒体的一端运动到另一端时,物料已经干燥并经过冷却,干燥带折回时,干燥后的料饼从干燥带上剥离,通过一个上下运动的铡断装置,打落到粉碎装置中,粉碎后的物料通过两个气闸式的出料斗出料。由于物料直接进入高真空度,经过一段时间逐步干燥(通常是30~60 min),干燥后所得的颗粒从微观结构上看内部有微孔。直接粉碎到所需要的粒径后,颗粒的流动性很好,可以直接压片或者灌胶囊,同时由于颗粒具有微观的疏松结构,速溶性极好,而且颗粒的外观好,对于速溶(冲剂)产品,可以大大提升产品的档次。带式真空干燥机分别在机身的两端连续进料、连续出料、配料和出料部分都可以设置在洁净间中,整个干燥过程完全封闭,不与外界环境接触,符合GMP。

  真空带式干燥技术特点:(1)干燥温度低,适合干燥热敏性的中药浸膏;(2)适合干燥易氧化的中药浸膏;(3)适合干燥高浓度、高黏性的中药浸膏;(4)产品溶解性能好,物料经干燥后从微观结构上看到内部有微孔,直接粉碎到所需要的粒径后,颗粒的流动性很好,同时由于颗粒具有微观的疏松结构,速溶性极好;(5)产品干燥过程中,产品一直处于真空状态下,同时对物料进行冷却,使之接近室温,减少产品氧化并使物料不易粘贴。最大限度地保持其原有的色、香、味,得到高质量的最终产品;(6)可连续运行,适用于大规模的生产。

  真空低温连续带式干燥机是一种全新概念的高效节能、环保型干燥设备。其已成功应用于丹参浸膏、三七浸膏、当归浸膏以及食品麦精、咖啡、奶粉等的干燥,获得了较好的效果,尤其是对于食品,由于其干燥时间短、低温、真空状态无氧化,有很好的保留香味儿的优点,这一点,也可以在制药领域应用,对于一些活性物质、API、热敏性物质、维生素、芳香类物质等有很好的保留活性和香味的作用。

  2.5其他干燥方法

  除了上述几种常用于中药产业的干燥技术之外,还有其他多种干燥设备适用于膏状物料的干燥,如微波真空干燥机、气流干燥机、流态化干燥机、旋转闪蒸干燥机、双锥回转干燥机、多功能干燥机等。但这些干燥设备不是专门用于中药浸膏的干燥,由于中药浸膏粘度大、含糖量高、透气性差,因此需要对这些干燥设备进行一定的改进才能用于中药行业。

  虽然适合中药浸膏的干燥方式和设备种类繁多,但目前常用的较为先进的是喷雾干燥、真空带式干燥和冷冻干燥,这些技术各有其优势和适用范围,根据中药的特性,合理地选择适当的干燥方法,有利于提高中药浸膏的质量并降低生产成本。

  3提高干燥效率的途径

  为了提高中药浸膏的质量并降低浸膏有效成分的损失,一方面需要合理选择干燥工艺,另一方面则要不断改进干燥设备,提高干燥效率。

  以下几方面需要引起重视:(1)改进和完善已有设备的干燥工艺;(2)采用新的干燥方法及联合干燥方法,克服单一技术的缺陷;(3)由于干燥是中药生产中能耗较大的单元过程,因此,在设计和操作时应考虑到如何节能及符合环保要求。

  4结语

  随着科学技术的不断发展,中药行业的干燥装备技术也在不断提高,新的干燥技术层出不穷,这必定会加快我国实现中药现代化的进程。



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