新技术装备助推中药工业现代化

郭维图

（东南医药生物工程技术研究所，福建厦门361021）

0 引言

我国提出的《中医药发展纲要》要求，中成药产品以“三效”（高效、速效、长效）、“三小”（剂量小、毒性小、副作用小）、“三方便”（储存方便、携带方便、服用方便）为目标，这也是实现中药现代化的美好愿景。

中药现代化的实施比西药复杂，范围广、内容丰富，它包括中药的基础理论如何与前沿科技相结合，如何将药材的种植、采集纳入GAP科学管理规范，以GMP要求严格进行药材前处理、提取物生产工艺操作和质量管理，加速新剂型、新处方、新工艺及新装备同步研发、产品质量标准、质量控制和检验技术等诸多方面的现代化进程。近年来，随着科学技术的发展，中药鉴定手段也不断发展，计算机学科和一些边缘学科技术已经在中药鉴别、质量控制方法等研究中得到应用。如色谱、光谱、质谱、热分析、分子生物、电泳、扫描电镜、计算机图像分析、统计学多元分析、人工神经网络和示波极谱等技术正在中药检验中逐渐得到推广应用。本文仅就工艺装备技术现代化的推广应用及有代表性的工艺技术装备作一分析。

根据国家药品管理法和GMP要求，药品质量控制必须从源头开始。中药饮片是中医汤药的处方药及中药丸剂和加工其他中药剂型所需提取物的原料。因此，中药前处理（包括饮片和提取物生产）是保证质量控制的重要切入点。

1 饮片逐步实施规范化加工

中药饮片的加工从选药开始，经洗药、浸润、切制、炮制、干燥等工序后，根据服用和提取物生产需要粉碎成颗粒或粉末。以往的中药饮片在前处理生产中存在诸多问题，如选药不认真、洗药不干净、润药未浸透、切制不均匀、炮制不规范、粉碎无规则等。自修订《药品法》、《药典》、GMP以来，我国饮片行业从2005年开始历经3年的GMP认证，改变了多年来中药饮片厂普遍存在的厂房简陋、设备陈旧、技术落后及生产环境中“饮片脚下踩，灰尘满天飞”的落后状态。饮片生产开始摆脱手工操作状态，逐步进入半机械、机械化生产，但设备仍然均较简陋、粗糙，多数属于敞开式钢制单机设备。

1.1 设备的变更

设备的变更主要体现在以下几个方面：

（1）净制：洗药机多为转筒喷淋结构，只能清洗根茎、果实、种子类药材，而叶、草、花类及长条状药材均难以得到清洗。因此，GMP认证后的设备材质以不锈钢取代碳钢，并调整其结构，改进喷水压力和方式以适应多功能洗涤的需要。

（2）切制：处方药的饮片常以薄片、厚片、丝片、段、圆片、块等形式存在，初期所用的剁刀式和圆盘式切药机已不再适用，因此，出现了可切制不同规格药材的多功能切药机。

（3）炒药：炒药机的热源有燃煤、燃油、电。燃煤的炒药机因有烟尘污染、温控难问题而遭到淘汰。燃油、电热炒药机所配置的测温元件和控温点比较合理，并配套有治理废气的装置，将防污染与提高饮片炒制质量放在首位。

（4）饮片干燥：传统药物的干燥仍以热风循环或隧道式远红外电热式为主，但药材中有些营养或药用成分属于挥发性或热敏性成分。因此，为避免贵重药材有效组分的损失，药品生产企业近年来引入了隧道式微波干燥箱用于非挥发性药材的干燥，而热敏性或挥发性药材则采用低温干燥、真空微波干燥、真空冷冻干燥等技术，其中真空干燥不宜用于含挥发性成分的药材。

（5）药材粉碎：药材粉碎也存在与饮片干燥类似的问题，常规的万能粉碎机的粉碎细度一般在40～120目，温升80℃以上。粉碎细度越小，温升越高。显然，这不适合营养成分或药用成分属于挥发性或热敏性成分的药材。以往粉碎机缺少集尘装置，粉尘污染严重，高浓度粉尘存在引发爆炸的安全隐患。现在的粉碎机大多选用自带集尘机组，为满足保留贵重药用成分的要求，低温粉碎或超低温粉碎机应运而生。

1.2 超微粉碎

采用超微粉碎设备可将原生药材通过传统粉碎法得到的粉碎粒径从150～200μm提高到现在的5～10μm，其植物粉末可以达到95%破壁水平。超微粉碎温度可控制在中温、低温、超低温，含有不同理化性质成分的药材均可采用。并且，此种新技术适合于不同质的药材。超微粉末可使药材中的有效成分得以充分保留，有效成分的溶出更迅速、释放更快、更充分，体内吸收过程更直接、快速，药物利用率大大提高。

MZ系列中药粉碎机（图1）是利用振源的强力振动，使粉碎腔内的物料在流态化状态下受磨棒高强度的撞、切、碾、搓等综合力的作用，使物料在短时间内达到微米级粉碎或细胞破壁的效果。同时，该设备也可作为精密混合器、包覆改性器使用。通过调整振动强度，可方便控制被粉碎物料的细度，并可进行干式、湿式粉碎作业。设备带有常温、水冷、低温、超低温、防氧化、防爆炸多种作业配置，可降低粉碎腔内的温度，利于热敏性物料的粉碎，是一种工艺流程简单、性价比高的设备。

图1 MZ系列中药粉碎机

超微粉碎中药的优点：（1）节约药材、节省药费。据悉，微粉中药的用药量一般都只有目前临床处方常用量的1/3，有的甚至可以达到1/5。微粉中药与汤药头煎30%、二煎15%、三煎不到5%的利用率相比，可谓“高效率”了。超微粉碎可减少药材量30%～80%，缩小用药体积50%～70%，达到了节约药材、节省医疗费用、提高疗效、携带服用方便等目的。（2）显著提高疗效。传统粉碎中药吸附在肠壁上的药物粒子较粗，其中一部分药物粒子的有效成分在未完全释放出来之前就被排出体外，药物的生物利用度较低。而微粉中药则粘附肠壁时间长，形成药物在肠壁较高的浓度差，促进药物在体内的吸收，增加血药浓度，其疗效和药材的利用率大大提高。（3）可改变口服中药制剂的外观，方便服用。长期以来无论丸剂还是片剂胶囊，给患者的印象是粗、大、多，其原因一是提取物含量低、用量多；二是药材细度大、用量多、体积大。

因此，采用微粉药材和高含量的提取物是提高疗效、减少剂量、方便服用的关键。

1.3 实施规范化加工的目的

简而言之，饮片装备按照GMP要求实现机械化、自动化、智能化和密闭化，有利于提高中药饮片的质量，减少人为对饮片造成的杂质、微生物污染，是提高百姓健康水平和控制提取物质量的源头。

2 采用新工艺装备，提高提取物得率和质量

传统固态提取物生产工艺有：提取（冷浸、渗漉、热回流多功能提取罐）、浓缩（蒸汽加热浓缩单双三效蒸发）、纯化（醇沉、水沉）、二次浓缩收膏（蒸汽加热球形或下锥体）及干燥（蒸汽加热常压或真空）。若提取物为注射剂原料，则在纯化后进行精滤、浓缩结晶、过滤、真空干燥，也可以将经浓缩、精制、灭菌的提取液作为配制大小容量注射剂的原料。

热回流提取使用的药材粗、液固比大，通过加热蒸发浓缩、采用多次不同浓度的醇沉纯化，采用静态加热的二次浓缩收膏及蒸汽加热真空干燥等工艺装备导致提取物生产周期长、温度高、能耗大、物耗多、得率与含量低、污染大、劳动强度高、生产环境差、成本居高不下。因此，《中医药发展纲要》指出：“中药工业生产工艺和工程化技术落后，生产效率和综合利用能力相对低下，缺乏标准化的专用制药工业装备。”时隔7年，一些新工艺促进了新装备的研制，而新装备又推动了新药生产和老工艺的技术改造。

老工艺存在的弊端导致我国绝大多数中药产品难以进入国际市场，制约了中药产品的开发和出口创汇。目前，一些企业采用了先进的工艺设备，不但提高了产品产量和质量，还降低了生产成本，使产品在国际市场上提高了竞争力。在浸提方面，加快半仿生提取法（简称SBE法）、生物酶解技术、破碎提取技术的试验研究，有些单位应用超临界流体萃取技术（简称SFE法）、亚临界提取、超声波辅助提取、微波辅助提取等技术来提高得率与含量。在浓缩方面，应用了带热泵的双效浓缩器和膜分离浓缩器。在纯化方面，采用大孔径离子交换树脂器、膜分离纯化器或上述两者的复合装置。在二次浓缩收膏方面，采用带搅拌刮板下锥体浓缩器或带刮板球形浓缩器并配有冷凝回收系统，以回收乙醇。在乙醇回收方面，采用串连的波纹填料塔使酒精浓度达到无水要求。在浸膏干燥方面，以周期短、能耗低、基本无损耗的微波真空干燥箱或带式微波真空连续干燥器取代传统的真空干燥箱。除此以外，还在浸膏箱干燥以外引入了一步制粒干燥器、喷雾干燥装置。针剂中药原料药也引入了“三合一”干燥器、喷雾干燥装置、真空冷冻干燥机。

2.1 中药浸提新技术装备

由于半仿生、生物酶解和细胞机械破碎等技术尚属研发阶段，还未见商业装备投放市场，在此不作重点介绍，而对超临界、亚临界提取作一般性介绍，主要介绍较大众化的先进设备，如超声波提取、微波提取等技术装备。

2.1.1 超临界流体萃取

原理：超临界流体是指处于临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上，其物理性质介于气体与液体之间的流体。这种流体兼有气液两重性的特点，它既有与气体相当的高渗透能力和低黏度，又兼有与液体相近的密度和对许多物质优良的溶解能力。

超临界CO2萃取是采用CO2作溶剂，超临界状态下的CO2流体密度和介电常数较大，物质溶解度很大，并随压力和温度的变化而急剧变化。因此，超临界CO2萃取不仅对某些物质的溶解度有选择性，且溶剂和萃取物非常容易分离。其基本流程如图2所示。

图2 超临界CO2萃取基本流程

CO2超临界流体适用范围：（1）适用于对热不稳定物质的提取；（2）适用于脂溶性、高沸点成分的提取；（3）加入夹带剂，改变萃取介质的极性，适用水溶性成分的提取；（4）应用于提取高纯度成分，所得的是单一成分纯度高、附加值高的产品。

但是，因操作压力高、设备价格高、运行成本高、技术要求高等问题，超临界CO2萃取难以普及。图3为2个超临界CO2萃取装置。

图3 超临界CO2萃取装置

2.1.2 亚临界流体低温保质萃取

亚临界流体低温保质萃取是利用亚临界流体作为萃取剂，在密闭、无氧、低压的压力容器内，依据有机物相似相溶的原理，气态的萃取剂经冷凝后转为液态循环使用，再通过减压蒸发的过程将萃取剂与目的产物分离，最终得到目的产物的一种新型萃取与分离技术。亚临界萃取工艺流程示意如图4所示。

亚临界流体萃取的工艺明显优于传统的有机溶剂萃取工艺，在天然产物的提取，如各类植物籽油、部分动物油、中药材以及生物化工、食品和色素等行业得到了广泛的研究和应用。图5为其应用于辣椒红色素生产线。

图4 亚临界萃取工艺流程

图5 亚临界流体萃取应用于辣椒红色素生产线

2.1.3 超声波辅助提取

超声波是指频率高于20kHz、在人的听觉阈限以外的声波。

原理：利用超声波产生的机械作用、空化作用和热效应，增大分子运动速度和对介质的穿透力，以提取植物的有效成分。这三者的共同作用可使植物细胞破碎，使有效组分溶入浸泡液，达到提取的目的。

特点：（1）不需加热，避免了中药常规煎煮法、回流法长时间加热对有效成分产生的不良影响，适用于对热敏物质的提取，节省能耗。（2）提取是物理过程，在整个浸提过程中无化学反应发生，不影响大多数药物有效成分的生理活性。（3）提高药物有效成分的提取率，节省药材，有利于中药资源的充分利用，且溶剂用量少，提高经济效益。（4）提取物有效成分含量高，有利于进一步精制。

图6为连续逆流超声波提取设备。目前，连续逆流超声波提取设备有罐式和逆流渗漉2种问世，笔者认为连续式有利于实现产业化，但能耗较微波法相对高且噪音污染比较严重。

图6 连续逆流超声波提取设备

2.1.4 微波辅助提取

微波是指波长在1mm～1m之间、频率在300～300000MHz的电磁波。微波辅助提取是用其波长12cm、频率2450MHz波段的电磁波。

原理：利用带有极性的植物细胞液接受微波能后极性分子不断改变极性的运动因而发生摩擦、碰撞产生热量，使细胞膨胀并因受微波射线穿透后，细胞壁应力降低，导致细胞破裂，使有效组分溶入浸泡液，达到提取的目的。目前已有间歇式提取罐及管道式连续提取装置（图7）应市。此外，还有真空微波提取及逆流渗漉式微波提取设备研制。

图7 管道式微波连续提取设备

微波萃取优点：传统的热萃取是以热传导、热辐射等方式由外向里进行，而微波萃取是通过偶极子旋转和离子传导2种方式里外同时加热。

与微波辅助提取相比，微波连续萃取具有以下优点：（1）萃取快，对萃取物具有高选择性，利于保护功能性成分，故产率高、产品质量好。（2）连续化操作，可实现规模化生产。（3）周期短，可节省50%～90%的时间，提取温度低，可节省能耗70%。（4）微波来自电源，所以其可实现自动控制、程序控制及智能化技术控制。其中，微波的屏蔽技术可达到国际先进水平，安全可靠。（5）物耗少，提取率高。与微波辅助提取相比，微波连续萃取的药材可减少20%～30%，溶剂用量可减少50%～90%，方便后续处理，直接和间接污染物排放量大大减少。（6）生产线组成简单，节省投资，生产过程实现连续、自动和智能化，有效降低劳动强度。

目前微波提取的装备试验阶段有微波加压提取、微波真空提取，并有间歇釜罐式微波提取装备、管道式连续微波提取装备、螺旋推进连续渗漉（逆流）式微波提取装置等连续式设备利于产业化，其中，管道式微波连续提取装置产业化条件业已成熟。

比较上述几种中药浸提的新技术，超临界适合提取高纯度、单一成分、高附加值的产品，亚临界适合提取油脂类产品，超声波、微波辅助提取适合于提取植物的同分异构体或复合成分。超临界属低温超高压设备，程控自控水平高，故装备加工细而严，设备投资费用及

运行成本高，不适合提取低值产品。亚临界属于中压设备，加工单位需持有压力容器资质证书。超声波、微波设备则属于常温（或低于70℃）、常压，易于控制，目前已有满足真空、0.1MPa等工艺的相关设备的研发，此类设备形式有间歇生产的釜罐式、螺旋推进连续渗漉式或管道式微波连续式，不论是间歇式还是连续式，均引入了除各种参数感应、传感、变频、程控等智能化技术外，其设备加工均属于常压通用技术。因此，设备加工成本较低，操作采用触摸式，便于操作人员接受，设备性价比较为合理。尤其是连续式提取技术，可实现产品的规模化生产，可促进中药生产技术现代化。

2.2 中药提取液的蒸发浓缩技术

2.2.1 中药提取液的蒸发浓缩

传统的提取液采用加热真空浓缩，按加热器数量可分单效、双效和三效真空浓缩器，从能耗方面分析，双效的能耗较三效能源利用效果更好。因此，近些年为节省能耗，在第一效蒸发器的蒸发气体出口引入热泵，通过机械压缩或通过文丘里管通入高压蒸汽，将一效的蒸汽压缩后再提供给一效加热，从而节约一次蒸汽50%的用量，降低能耗成本。

由于使用热泵，一效蒸发量为总蒸发量的65%～70%，二效蒸发量为总蒸发量的30%～53%；与普通的双效浓缩器一、二效蒸发量各占50%相比，使用热泵可节省近70%的蒸汽及30%的二效冷却循环水量。尽管加热浓缩引入了节能技术，由于相变且加热时间较长，仍需消耗大量蒸汽，同时可造成热敏性成分分解。

2.2.2 提取液浓缩纯化新技术

膜分离技术已经广泛应用于中药提取液的浓缩与纯化，与传统分离方法相比，膜分离技术是利用压力差在溶液中通过过滤介质分离不同分子量溶质和溶液的功能。

膜是指能够把流体相分隔为互不相通的两部分，这两部分之间能存在“传质”的薄的物质。

原理：膜分离是利用天然或人工制备具有选择透过性膜，以外界能量差（如压力差、浓度差、电位差等）或化学单位差为推动力，对双组分溶质和溶液进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。

图8 膜浓缩纯化设备

膜浓缩纯化设备（图8）的特点有：（1）分离过程是在常温下进行，条件温和，无成分破坏，因而特别适宜对热敏性的物质进行分离、分级、浓缩与富集。低温使热敏性、活性成分得到保护。（2）分离过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。过程可除菌，使所得产品达到无菌状态。（3）膜分离技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。（4）膜分离过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便，易于控制和维护，成本仅是蒸发浓缩成本的1/20。（5）膜分离法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能达到10%～50%的浓度。

膜的应用：（1）反渗透膜适用于大小在50～400分子量的小分子，还可用于酸性、碱性有机溶液的净化分离除溶剂的浓缩；（2）纳滤膜适用于大小在200～2000分子量的有机酸、黄酮、氨基酸、蛋白质等目标产物；（3）超滤膜适用于大小在500～50000分子量的多糖、果胶目标产物；（4）微滤膜常用于截留0.02～10μm的机械杂质，以保护上述膜分离的正常进行。

2.2.2.1 提取液的浓缩

浓缩一般采用反渗透膜装置，反渗透用于浓缩除水。

定义：若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液方向流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。反渗透的压力通常在0.16MPa以上。中药提取液绝大部分是以水或不同浓度醇为溶剂，且多数属于稀溶液，需要将多余的溶剂分离掉。如果用于含有机溶媒的浓缩，则较多采用纳滤的方式。例如，在茶多酚的提取过程中，膜技术主要应用于2个方面：微滤、超滤膜技术用于澄清过滤；反渗透用于浓缩。对澄清后的茶汁采用反渗透膜浓缩，取代传统的蒸发浓缩工艺，既能革除蒸汽节约能耗，又可避免氨基酸被破坏，但有黏度高、易吸潮等缺点。传统分离提取主要采用机械过滤、高速离心及化学处理等方法，传统方法澄清效果欠佳，易使茶汁中许多有效成分连带除去，造成严重损失，产品质量较差。

2.2.2.2 提取液的纯化

传统的纯化采用醇沉分离进行提纯，如果需要较高纯度，应采用不同浓度的乙醇分离各种杂质，这不仅需消耗大量乙醇，而且导致有效成分损失更大。为克服上述缺点，往往利用微滤、超滤或纳滤组合，以分离去除机械杂质和不同分子量的有机物，提高目标组分的含量。以无机陶瓷膜分离技术为基础的集成膜分离技术处理绿茶汁和红茶汁可有效除去大部分蛋白质、果胶、淀粉等大分子物质，而茶多酚、氨基酸、儿茶素、咖啡碱等含量损失很少，可有效除去醇不溶性物质（AIS）38%～70%，使澄明度提高92%～95%，口感好，不易二次浑浊、变质。

2.2.2.3 其他

膜分离过去主要应用于纯水制备、海水淡化，20世纪90年代开始用于抗菌素的浓缩、提炼，随后开始逐渐应用于中药提取液的纯化、浓缩，但应用面仍然受到一定限制。目前，可用于纯化的膜分离介质有金属膜、陶瓷膜、有机膜，国产化程度正在逐步提高，应用领域正在扩大，发展潜力巨大。

除此以外，吸附澄清技术在提取液纯化上是替代了高成本醇沉工艺的新技术，它运用吸附澄清剂将固液快速分离，以达到精制和提高澄明度的目的。在中药提取液的应用中，在提取液中加入絮凝沉淀剂以吸附架桥和电中和方式与蛋白质、果胶等发生分子之间的作用，使其沉淀，以达到除杂澄清的目的。

2.2.3 二次浓缩收膏

传统收膏采用球形浓缩器或带下锥体浓缩器，此类设备都属于静止加热，因此传质、传热效果都较差。近几年，利用聚四氟乙烯板制成带刮板的搅拌器不仅有利于传质、传热，提高蒸发速度，缩短浓缩时间，还能减少浸膏的粘底损耗，提高浸膏得率。

2.3 中药提取物的干燥

中药提取物按成品可分为口服、外用和注射剂，按状态可分为液态和固态。

固态提取物供口服制剂（丸、散、片、颗粒）可利用提取物浓缩至一定浓度，采用一步制粒干燥器或喷雾干燥器制成颗粒，或作为片剂、胶囊的原料；采用流浸膏或干浸膏可作为丸剂原料；浸膏干燥以前采用以蒸汽或电为热源的真空干燥箱，此设备干燥时间长，易爆沸，沾料损失严重。现在，许多企业选用微波真空干燥箱，因其干燥温度低、时间短、不爆沸、不沾料而深受欢迎。

2.3.1 微波真空干燥

2.3.1.1 微波真空干燥特点

微波真空干燥的特点：（1）浸膏直接吸收微波而整体加热；（2）在真空状态下，微波的传递不受影响；（3）干燥过程中不会形成“坚实的外壳”；（4）浸膏中的水分容易排出；（5）干燥温度低，时间短，药物的有效成分损失小，没有损耗，收率几乎100%，节约能源。

2.3.1.2 微波真空干燥设备

微波真空干燥设备分动态（图9）和静态（图10）2种，尤其是静态干燥箱，它是将物料在静态下干燥，物料无需运动即可实现干燥，每次装量大，干燥质量易控制。静态干燥比动态干燥能耗减少10%，产量提高1倍，设备故障率大大降低，不会出现卡盘、翻盘、掉盘等问题，易于清洗。

图9 动态微波真空干燥设备

图10 静态微波真空干燥设备结构

提取物的干燥除静态、动态微波真空干燥箱外，还有带式真空微波连续干燥器，研制的连续式微波真空干燥设备可保证物料的干燥温度在40℃左右，干燥速度是真空热风干燥的数十倍，极大提高了生产能力，而且干燥的产品可有效地保持色、香、味、形和营养成分，提高了产品品质。

2.3.1.3 带式真空微波连续干燥器的关键技术

带式真空微波连续干燥器的关键技术有：

（1）在真空度和微波功率的给定范围条件下，应合理设计确定微波真空干燥室的结构和尺寸，使室内的空气击穿场强在安全范围之内。微波真空干燥室的结构还应保证微波场的均匀性，避免物料介质某部分会由于场强很强而过热，而另一部分却由于弱电场而受热不足。同时微波真空干燥室的结构还应满足压力容器的设计要求和规范。

（2）微波真空密封结构在微波真空干燥设备各连接处需要同时进行微波和真空的双重密封，将微波泄漏量控制在安全标准范围内，真空度还应达到相应的设计要求。

（3）连续式进出料结构可保证设备的连续化生产，由于进出料动作频繁，所以该结构需具有较好的密封性来保持整个系统的真空度并防止微波泄漏，所以保证密封性是该部件的关键。

2.3.2 其他干燥设备

提取物若为注射剂原料则可采用“三合一”干燥器、喷雾干燥器或真空冷冻干燥器。

2.3.2.1 双锥“三合一”干燥器

双锥“三合一”干燥器（图11）是集真空过滤、洗涤、干燥等多功能于一体的干燥机，其生产系统实现了流程全密闭，能完全避免生产过程中溶剂对操作环境空气的污染，同时能减少因与毒性物质接触而导致操作人员中毒事故的发生。药品回收率高，溶媒回收完全，避免因物料遗漏、遗留和溶剂挥发而引起的浪费。

图11 双锥“三合一”干燥器

工作原理：设备为双锥形罐体，一头为过滤板，另一头为淋洗及出料口，夹套内可通入蒸汽或热水对内胆进行加热。罐体通过主轴置于两侧机架上。主轴两端一头为蒸汽及冷凝水接口，通入蒸汽完成加热过程；另一头为抽真空口，通过真空泵或真空系统，使罐内呈真空状态，完成抽滤过程，并在干燥过程中抽走蒸发出来的水汽。电机或减速机置于机架内，通过齿轮转动，带动罐体正反转，使物料不断上下、内外翻动。在洗涤过程中可使物料充分均匀混合，彻底完成洗涤过程。在干燥过程中，可不断地更换受热面，使物料受热均匀，达到平衡干燥的目的。

2.3.2.2 中药浸膏喷雾干燥机

中药浸膏专用喷雾干燥机是适用于熔点低、含糖高的中药产品的干燥机械，并具有不粘壁、物料不焦化、不易吸潮等特点。该装置根据干燥产品的特点和性质确定喷雾干燥的工艺条件，自动化程度高，操作方便。设备解决了多年来许多熔点低、含糖高的中药产品不能用喷雾干燥的技术难点，也是对喷雾干燥在中药制药中的应用技术研究的新发展。

中药浸膏喷雾干燥的工作原理（图12）：中药浸膏高速离心式喷雾装置是离心式喷雾干燥技术在特定物料干燥中的应用，也是利用高速离心式雾化器使物料分散，与热空气充分接触，完成瞬间干燥，形成粉状成品的干燥装置。

图12 中药浸膏喷雾干燥原理

设备特点：该干燥设备有效地解决了原高速喷雾干燥机在中药浸膏干燥中出现的粘壁、焦化、收粉率低、产量低等问题。具体如下：（1）干燥速度快，一般只需十几秒钟，能够瞬间干燥；（2）干燥过程中液滴的温度比较低，特别适用于热敏性物料的干燥，能够保持产品品质；（3）为防止干燥塔产生粘壁现象，设有夹层套冷却结构，有效地杜绝产品的粘壁、焦化现象，提高产品质量和收率；（4）特有的成品风送系统将干燥成品与系统内的热湿空气及时分离，避免了干燥成品的吸湿或结块的可能性；（5）进入干燥系统的风均经过滤处理，与物料接触部位采用不锈钢制作。

2.3.2.3 真空冷冻干燥器

真空冷冻干燥（以下简称冻干）是将含水的物质先冻结成固态，再使其中的水分从固态直接升华变成气体排出，以除去水分而保存物质的方法。

原理：溶液状态的产品经冷冻处理后，先经升华和解吸作用，使产品中的溶剂减少到一定程度，从而阻止微生物的生成或阻止溶质和溶剂间发生化学反应，使产品得以长期保持原有性质。真空冷冻干燥法是液态→固态→气态的过程，在冻干过程中，溶质颗粒之间的“液态桥”已冻成“固态桥”，两颗粒间的相对位置已被固定下来，且两颗粒间不存在气液界面的表面张力，随溶剂的不断升华，“固态桥”不断减少，但两颗粒之间的相对位置已不发生变化，直至“固态桥”完全消失。

冷冻干燥与其他干燥方法相比，具有以下优点：（1）药液在冻干前分装，分装方便、准确，可实现连续化；（2）处理条件温和，在低温低压下干燥，有利于热敏物质保持活性，可避免高温高压下的分解变性，以保证蛋白质不会变性；（3）含水量低，冻干产品含水量一般在1%～3%，同时可在真空甚至通N2保护情况下干燥和保存，产品不易被氧化，有利于长途运输和长期保存；（4）产品外观优良，为多孔疏松结构且颜色基本不变，复水性好，冻干药品能迅速吸水还原成冻干前状态；（5）冻干设备为封闭操作，安装环境洁净度高，有效减少杂菌和微粒的污染，干燥中和封装后的缺氧可起到灭菌和抑制某些细菌活力的作用。缺点：设备造价高、生产成本高、干燥周期长、能耗大、工艺控制要求高，溶剂不能随意选择，只限于水或冰点较高的有机溶媒。

2.3.3 各种干燥工艺设备的有关参数对比

各种干燥工艺设备的有关参数对比如表1所示。

传统提取方法由于热回流提取罐、真空双效浓缩器、静态球形浓缩器和蒸汽真空干燥箱等生产过程中使用蒸汽为加热源，因而需要燃烧大量的标准煤，易造成严重污染，这可从煤燃烧产生的污染物汇总表（表2）的一组数据得到论证。据悉，中国提取物的年产量为60000～70000t，表2中以60000t计算。

笔者推荐尽可能采用微波连续提取、膜浓缩、膜分离、带刮板收膏浓缩器和静态微波干燥箱组成的生产线，不仅可以大大节约能耗、缩短生产周期、降低产品成本，且能够大大降低煤燃烧对环境造成的污染。

2.4 中药制剂

中药制剂可分为传统的散剂、膏剂、蜜丸、水蜜丸、水丸和中药西制的片剂、胶囊（硬胶囊、软胶囊、滴丸）、小容量注射剂、大容量注射剂、粉针剂等。中药西制基本上采用西药制剂设备，本文着重就中药丸剂近些年的发展略作简介。

表1 各种干燥工艺设备的有关参数对比

表2 煤燃烧产生的污染物汇总表

2.4.1 20世纪中药丸剂设备状况

丸剂是一种或多种药物细粉与适宜的赋形剂混合制成的球形或椭圆形的固态制剂，一般供内服用。千百年来，中成药以“丸、散、膏、汤”为主，丸药制作一直沿用手工和坨、柱塞压条、手工搓丸、箩筐泛丸等落后的生产方式，至20世纪90年代由手工推向半机械化，经MJJ-3型灭菌搅拌机利用夹层中的过热蒸汽和直接通入搅拌体内的蒸汽给药物加热，使流浸膏与药材粉末在搅拌下混合，达到和坨的目的。然后，将可塑性软材取出放入YT-120型炼合压条机内压挤，由螺杆推出成条状制品。其条状物由输送带送入ZTM80-3型三辊蜜丸机进行切条、推条，然后在丸模中滚成蜜丸，或采用自动制药丸机将软材送入进料槽内，经加压杆输送其圆条状，并推送至前端以供切动杆将圆条状的原料打成块状，掉落至成型装置的主动转盘上，经主动转盘与固定转盘的配合，便可形成圆球状的药丸。

佳木斯药机厂推出的ZW-120型中药自动制丸机可适用于蜜丸、水蜜丸、浓缩丸的制作，它由存料盘、料斗、物料推进器、出条片、导轮、导向架、制丸刀等组成。药坨从存料盘送至料斗内，在螺旋推进器的挤压下，经出条片推出药条（8条）。药条在自动导轮的控制下同步进入制丸刀，受制丸刀的滚动和搓动作用，连续制成大小均匀的药丸。药坨投入料斗后，机器自动连续完成制丸工序，且丸形圆整，大小均匀，无需筛选。该设备所生产的水丸崩解时限符合药典规定，性能稳定、运行可靠、适用范围广、清洗方便。

与此同时，广东惠阳机械厂也推出了ZWJ-76型制丸机，其工作原理与结构特点：将炼合成黏塑状的原料通过送料机构喂入下槽轴凹槽内，由取料刀取出，推料刀将其推落在搓丸滚桶表面，滚桶转动，又将料胚带至搓丸板上，往复搓动，制出光滑的球丸成品。

随后，启东混合器厂也推出了高效混合制丸机，它由搅拌器、绞碎器、搅拌桶、出料阀、桶架及升降机组成。其中，与搅拌桶形状相吻合的搅拌器所作的有规则运动使物料充分混合并形成小粒，同时有助于消除死点并完全混合材料。绞碎器可将加工过程中的团块绞碎，同时由于它与搅拌器之间的互相配合作用，使药物得到最佳粒度。坚固的圆形容器没有转轴、密封圈或叶轮，不会暗藏和积留污物，使物料混合。此外，用于水丸、浓缩丸和糊丸的滚筒筛也应市，利用糖衣锅泛制水丸、抛光及对其他丸剂进行包衣、抛光等。

上述加工机械对提高丸药产量、减少手工污染和降低劳动强度有较大的作用，但接触药材的零部件材质依然为45号钢，设备内表面粗糙，外观都是敞开式，设备之间的半成品仍然是手工传递，距GMP对防污染、少偏差的要求还有相当差距。我国中成药产品与植物药强国的最大差距在于生产工艺、装备及质量标准和质量控制技术。这就要求设备结构尽可能简单，不可存在不易清洗灭菌的死角。设备尽量密闭，引入自动控制、程序控制等技术，实现单机自动化和多机组智能控制的联动生产线，可避免人为差错和污染。

2.4.2 中药丸剂生产设备现况

近10年来，黑龙江迪尔、天水华圆在中药丸剂单机设备的改进和实现中，在制药丸剂生产线联动化方面做了不少工作，在探索缩短生产工艺流程、合并操作工序的同时，在新型单机及联动生产线中引入先进技术，优化设备材质，改进触药表面的加工精度，简化设备结构，安装变频调速装置，引入自动化、参数PLC程控化设定、人机界面触摸屏智能化控制，以提高设备的密闭程度和设备多能化。此外，为了避免人为差错和污染，减少了生产操作空间面积，采用平面式和提升式带水冷或气冷及透明有机玻璃罩的传送带以解决工序之间的物料输送问题。目前，已经可组成联动生产线的丸剂类型有大蜜丸、小蜜丸、水蜜丸、浓缩丸、水丸等产品。

黑龙江迪尔制药机械公司开发的丸剂联动生产线（图13）包括主机和连接输送带，其设备流程为：XQJ-2型强力搅拌混合机→GSL-450型双层高效精炼机（或单层高效精炼机）→WZ-180型制丸机（SDW-I型三扎棍中药大蜜丸机、DW-I型五轧辊大蜜丸机、ZW-120 ZW-40立式中药自动制丸机或全自动速控制丸机）→WCZ-300型往复式搓丸整形机→GF-300型布粉机→XW-I型离心式自动选丸机（SWJ-Ⅱ型滚筒式自动筛丸机）→SWG隧道式微波干燥灭菌机（可由1、3、5层输送带输送）→QGZ系列滚筒式中药丸整形上光机组（或PGY-4-1000型组合式抛光机组）→XZK-Ⅱ扣壳机（大蜜丸）→ZLJ-Ⅲ（ZLJ-90）全自动大蜜丸沾蜡机（大蜜丸）→包装（大小蜜丸数粒装盒）。各单体设备之间由平面式和提升式带水冷或气冷及透明有机玻璃保护罩的传送带输送。全自动中药丸剂联动生产线按光、机、电、气一体化设计。该生产线便于实现规模化、产业化生产。

图13 丸剂联动生产线

天水华圆微型台式丸粒生产线（图14）流程为：将不同种类的干性或湿性粉状物料由CHJ-10槽型混料机混合均匀送到YUJ-10A台式中药制丸机料仓内，在螺旋推进器的挤压下，制成1根或2根直径相同的药条，经导轮、顺条器同步进入制丸刀轮中，经过快速切搓，制成大小均匀的药丸，再将药丸送入SWG-220微型丸滚筒筛3次分选，将合格丸粒送入WMG3W小型微波灭菌机入口内，由输送带传输经微波加热箱体，进行干燥灭菌后的合格药丸送入BYJ-300荸荠式包衣锅，对其表面抛光或包衣，完成微型丸粒的生产。此生产线比较适合医院或规模小的产品应用。

图14 微型台式丸粒生产线

3 结语

总之，近10年来，中药的生产装备和检测仪器有了巨大进步，但与国际上植物药生产强国比较还存在差距，不少检测仪器和设备监控系统的元件还依赖进口。众所周知，制药装备是制剂科研和生产的重要手段，中药前处理、制剂生产离不开制药装备，新制剂的研发也需要新的装备与之配套，科研成果若没有相配套的装备，其成果就如纸上谈兵，就不可能实现产业化。新工艺、新技术的推广应用阻力不小，新工艺的研发与新装备推出严重脱节，科研成果只能束之高阁。往往有些人常常以标榜某某核心部件由西方某国进口为荣，让用户放心，这足以说明自我配套能力较差，自我创新能力较弱，亟待提高自我配套能力。

所以说，中药工业现代化需要多行业的配合，需要主管部门的支持，不能停留在克隆他人设备，国家与人民需要从仿制走向创新。新产品的产业化依靠制药装备及质量可靠的测控元件来实现。设备的在线控制功能取决于机、电、仪一体化技术的运用，随着工业PC机、计量、显示、分析仪器的设计应用，多机控制、随机检测、即时分析、数据显示、记忆打印、程序控制、自动报警等新功能的开发使得在线控制技术得以推广。制药装备由单机作业迈向高性能的单机组成联动线生产，这是防止生产过程中出现差错与污染的必由之路。