新型中药材超细粉磨技术及应用

祝战科

(陕西工业职业技术学院，陕西 咸阳 712000)

1 中药材粉磨的研究现状和发展趋势

1.1 颗粒度与中药理化性能关系

随着中医中药被全球广泛接受和推广使用，对于各种中药剂型的需求越来越多。超微粉碎技术在中药资源开发中已经得到了广泛的应用，并迫切要求有更好加工效果和更高加工质量及切实满足市场的技术及相关产品，提高中药理化性能，并满足人们对中药使用及疗效的要求。传统中药服用中“量大、色杂、纯度低”的情况和给药途径亟待改进。经对药理研究与实践证明，超细中药可以提高药物有效成份的生物利用率，进而改变传统中药的不足。超细粉碎后的中药微粉，因其易吸收、起效快、少而精，服用携带方便越来越受到中医药界的重视，尤其为患者所接受和欢迎。一般达到微米级粉碎即可使组织细胞壁结构破坏，获得所需的物料特性。颗粒的微细化导致的表面积和孔隙率增加、细胞壁的破坏使超微粉体具有独特的物理化学性能，如良好的吸收性、吸附性、溶解性、化学活性、生物活性等。目前，为满足我国中药生产行业需求，超细中药及相关生产设备的研究开发已经开展，并取得了一定成效。

中药材研磨的颗粒越细，其药效作用越好，例如，1-75μm颗粒的中药材称为超细粉碎中药，而以1～10μm为最佳药效尺寸中药。其中药理化性能关系与其颗粒度的关系如下表1所示。

相对于传统中药颗粒度，超细中药的主要优点如下：

(1)提高药物有效成份的生物利用率。例如，其有效指标成份的含量是传统中药2倍左右，提高了资源利用率；目前传统中药饮片利用低，有效成份流失量大；

(2)加快中药被人体吸收的速度，使得中药制品也可实现定向给药和精确精准给药；

表1 颗粒尺寸与中药理化性能

(3)改变传统中药服用中“量大、色杂、纯度低”的状态和给药途径，使中药服用和西药一样，浓缩而成，量小高纯，携带服用方便。

1.2 超细粉碎技术对中药材加工的适用性

目前，在中药研发及生产的国际化过程中，首先要进行加工方法和加工设备的规范化和标准化，使超细中药在使用中区别于传统中药剂型，这样才能使其具有长久不断发展的生命力。因此，要选择合适的超细粉碎技术方法及相应先进科学的加工工艺；加工环境、加工条件及安全技术措施要符合GMP标准；力争达到中药材粉碎的最佳粒径范围(对某类药材)；能够进行相应的分析检测，包括加工后的药物有效成份指标、粒径大小、毒副作用、加工过程污染控制指标等。

由于中草药中含有大量木质素，具有一定湿度，比如纤维、淀粉、胶质、脂肪和糖类及水分等，进行超细加工难度较大，首先一般需要进行深度干燥，然后进行超细粉碎加工，而过度干燥又会增加药物的坚韧性，容易出现聚团、氧化、裂变等现象，因此一般要对不同药材进行分类，单个区别应对。可以选择使用超低温冷冻加工技术，可以增大药材粉碎就湿度范围适应性；加工效果(有效成份指标、粒径大小、毒副作用、加工污染)明显提升。

1.3 适用于超细中药粉碎的工业粉碎技术

超细中药制备方法分为物理法和化学法两种，而超细粉碎属于物理法。超细中药是传统工业粉碎与中药特性相结合而形成的加工效果。同超细中药加工技术相比，常规的主要是三类：机械冲击粉碎机，气流粉碎机，球磨机。表2是本课题所做的超细中药加工设备同其它技术和设备的比较情况。

2 新型中药材粉磨技术

在研究国内外中药材粉磨技术的基础上，借鉴国际现代化中药制造中大多采用的振动磨、高压辊磨机方式，基于传统球磨机的原理策略，综合机械冲击粉碎机的技术优点，提出了一种新型中药材超细粉磨技术方案。该技术可涵盖各种中药材从超细到纳米尺寸粉碎的加工，是国内目前研发的主要方向和发展重点。

表2 超细及常规中药加工的技术和设备性能比较

该技术对中药材超细粉磨的关键技术主要有：对脆、硬、软、坚韧物、干湿式中草药材均可加工，适应性强；粉碎极限粒径小于5μm；输入能量方式不受限制；粉磨时中药材颗粒受力方向为双向受力；整个加工过程处在低温状态方式下，一般要求能在零下10℃进行，以有利于药材性能的保持。

该技术对中药材物料的粉碎是捶打，撞击，挤压而成，以免中药材物料瞬时高温造成药效损失，整个过程在低温环境中进行，用工艺保证药效不受损失，可使中药材物料加工粒度到小于5μm，更加有利人体吸收。该技术的机械结构简单可靠，控制部分运行稳定，设备电气控制部分采用一台小型控制器进行控制，实现了控制的可靠性和先进性。

该技术的设备工作原理是，在外界旋转动力及震力的作用下、研磨介质(滚棒)做时而散开、时而聚合的上抛运动、磨介自身做同向自转、磨介群做公转、内外层的磨介不断交换位置，两两磨介不断冲撞、挤压剪切中药材物料，使物料被挤破剪断。颗粒由大到小不断地被破碎。在破碎过程中极大颗粒受力先被破碎。整个破碎过程在-10℃的环境中进行，使坚韧性中药材变成易粉碎的脆性体，大大提高了粉碎效率；并且有效防止加工过程成份挥发或氧化，保证药性不受损失。设备结构简图及原理示意如图1所示：

1-磨介(滚棒) 2-介质(中药材)3-磨介(滚棒)图1 设备结构及原理示意简图

3 测试及分析

在理论分析研究的基础上，进行了关键设备和技术前期研发，提出了技术工艺方案，形成了生产样机试制，并获取了相关技术参数，完成了该技术的整体方案设计及工艺系统。通过不同中药材，如天麻、朱砂、三七、葛根、麦耳、神曲、三楂及生地等的单体及不同品种混合粉碎，形成各自的粉磨规律；并针对几种疑难病的配方中药进行了粉碎，达到理想的效果，这样可提高名贵中药材的使用效率，使产品的有效物质更易于吸收；避免因煎煮、提取等方式对功效物质的破坏。单种药材(如天麻、朱砂、三七、葛根)粉碎效果如表3所示。

表3 单种中药材粉碎实验效果

几种中药材原料的图片、粉碎后的图片及采用LS-909激光粒度分析仪测量分析的结果图片如下图2-图6所示。

由表3中可看出，天麻、朱砂、三七葛根4种药材分别粉磨时，发现单种药材易粉碎，药材粉碎效果较好，处理15min作用即可达到粉磨要求；样本三为麦耳、神曲、三楂等三种药材原料混合直接加工粉磨30min后(见图2)，药材未经过粗加工，其中的山楂较难粉碎(对于较难粉碎的中药材，建议首先经过粗加工粉碎，然后再与相关配方需要的药材混合粉碎，增加粉碎时间，以达到预期效果)，故有大颗粒存在。极限颗粒(需加工的最小颗粒)已经达到设计要求，D50情况下的颗粒细度为27.405μm，其占比比例也已达到超细中药使用要求。

图2 样本三(麦耳、神曲、三楂混合药材)原料及加工后药粉情形

图3 样本三(麦耳、神曲、三楂混合药材)粉磨后的粒度分布(测试仪器：LS-909激光粒度分析仪)

图4 生地等20种药材混合粗加工(左)后的粉磨30min(中)及35min(右)对比

图5 生地等20种药材混合后粉磨30min的粒度分布(测试仪器：LS-909激光粒度分析仪)

图6 生地等20种药材混合后粉磨35分钟的粒度分布(测试仪器：LS-909激光粒度分析仪)

样本一和样本二同为生地等20种药材(某皮肤病配方药材)，虽然由于含有生地等难加工药材，但是经过了粗加工，因此效果较未加工有了较大改观。这种配方的20种混合药材加工时，图6比图5中多粉磨了5min，总体效果有一定提高，比如，从D50的对比就可看出来，由12.631μm减少为 12.29μm。

表4 多种难加工中药材粉碎实验效果

4 实验样机结构及性能

中药超细粉碎机由机座、主机、制冷装置、电控箱等几个部分组成，具有适应性广、操作方便、无过滤网、粒度大小均匀等多种性能。设备整机采用优质304不锈钢制造，符合GMP标准。除用于药物超细粉碎外，还可广泛运用于化工、食品等工业的物料粉碎。

中药超细粉碎机的轴承部位装有特制的机械迷宫密封，可以有效地阻止粉尘进入轴承腔，从而延长了轴承的使用寿命。料仓门内装有两道O形橡胶密封圈，无粉尘泄漏，操作环境保持性良好。正常工作时，设备料仓口朝上，下料时，由传动机构将料仓旋转180°向下，保证了出料的顺利。

当前国内中药材，采用超细粉碎加工的中药还不多，如“花粉”“蚂蚁”“冻干粉”等都多以原始状态使用，药物利用率低。实践证明：相比其他粉碎方式的药粉，治疗效果有非常明显提高；药量也明显减少。目前国内对高品质超细中药的需求也呈上升趋势，急待超细粉碎的品种达160多种，年粉碎量达数千吨，如花粉粉碎量每年达500t以上，而且这些超细化产品出口量大，国际市场需要量很大。

而该超细粉磨技术的研发可以大大填补这方面的空白，解决国内药材的超细粉末问题。图7为基于超细粉末技术所开发的实验样机。

图7 样机外观图

5 结论

通过本文针对中药材的粉末实际要求，在理论分析基础上，提出了一种超细粉末的技术方案，使药物在磨介的公转与自转中冲撞、挤压、剪切，实现快速高效的粉磨效果；通过对一般单种药材的粉磨，发现一般在15min即可粉磨到占比95%的5μm左右状态；对于难加工混合药材，分别考虑其粗加工、不同时长等条件下的加工效果发现，经过粗加工的并且时间加长的情况，可达到粉磨的效率更高，D50情况下的颗粒细度12.290μm。达到了设计要求，经多家中药房使用，效果明显。