公司新闻

植物药提取设备的现状及发展

 植物药提取设备的现状及发展
前言:目前世界天然植物药市场已达300亿美元,且以每年20%的速度增长,很有可能在近几年内快速增长到1000亿美元以上;2003植物提取物占中药类产品的出口份额增加到30.16%,已超过中成药,成为我国中药出口的第二大类商品。植物提取领域发展潜力巨大,前景看好。投资少、生产成本低、安全程度高的提取方法越来越为人们所重视。未来的几年,植物提取品种和数量将大大增加,十年内将有数量级的飞跃,探讨采用连续提取工艺,提高加工能力和得率,减低生产成本,有着不同寻常的意义。

一、植物提取设备现状

目前中药提取的主流设备有浸漉罐、多功能提取罐、动态提取罐和热回流提取浓缩机组等几种,设备结构、操作方法同油脂提取的单罐设备基本相同。近几年来推出的超临界流体提取、超声波强化提取、微波提取等工艺设备还不够成熟,设计思路上也没有跳出单罐萃取的模式。这里我们作一简单回顾:

1、浸漉罐

典型的浸漉萃取设备。溶剂从罐体上部加入,对罐内的药材进行萃取后从底部排出。优点是提取液含质量好、杂质少、提取得率高;设备简单易于制造维护。缺点是萃取速度慢、溶剂用量大、生产效率低、能量消耗大,大规模生产时需要大量的提取罐,占地多、投资高。

2、多功能提取罐

使用蕞多的提取设备。用夹套蒸汽加热浸没在溶剂中的药材,浸泡萃取。除了适合加温萃取外,还可以利用密闭的冷凝系统回收药材中的挥发油;采用二级或三级错流萃取工艺时能提高提取得率。缺点是罐体直径过大时,固体物质阻碍传热效率,物料难以充分煮透,以致提取效率下降,大规模生产时需要大量的提取罐。

3、动态提取罐(加搅拌强化萃取)

加有搅拌装置的多功能提取罐。优点是药材粉可以在搅拌作用下悬浮于溶剂中,传热速度快,扩散速度也快、所以萃取速度快、萃取率高。缺点是药材要处理成细粉的功率消耗很大。渣滓与提取液分离需要通过离心机或板框过滤机,人力、动力消耗更大。

4、索氏提取浓缩机组

根据索氏提取器原理将多功能提取罐和浓缩器组合在一起的一个机组。多功能提取罐放出的提取液过滤后进入浓缩器,浓缩时蒸发出的溶剂经冷凝后又回到多功能提取器,整个过程是一个微分的多级错流萃取,只要时间充分,可以达到很高的提取率,生产效率和提取率要优于前面的设备。但多功能提取罐存在的问题它同样不可避免。

5、其他提取工艺

超临界提取、超声波强化提取、微波提取是近几年新开发的提取工艺。二氧化碳超临界萃取的优点是选择性强、提取物纯度高,适合于从固体物料中提取已知化学结构、分子量较小的亲脂性物质。缺点是操作压力高、能量消耗大、设备放大时制造成本高。不适宜提取成分不明的混合物和在二氧化碳中溶解度较小的物质。超声波强化提取能利用超声波振动的能量强化扩散过程,使溶剂容易浸入固体,固体溶质容易从固体内部扩散到固液界面,从而加速了萃取过程。缺点是受超声波功率限制,大规模生产的经济性不好,大功率超声波的安全性也有待验证。微波提取利用微波对极性分子的作用加热溶剂和药材,使细胞壁破裂,达到加速萃取的目的。微波提取同样受到微波发生功率的限制,在放大生产规模时存在一些工程问题。

以上工艺设备均为单罐、间歇提取设备,其优点是生产安排灵活,适合小批量多品种的植物提取,小规模生产时投资少等。缺点是总体效率低,生产成本高,大规模生产投资高等。一些新开发的提取工艺在放大时存在技术难题。

二、新型提取设备的开发

随着中药现代化进程的发展,植物提取的品种和数量将大大增加,要求提取设备具备加工能力大、生产成本低、投资少,使用有机溶剂时安全程度高的特点,而现有的提取设备和工艺难以满足以上要求,根据植物油连续浸出原理设计的中药连续提取设备能满足大规模工业化生产在技术和安全上的要求。

1、平转式连续提取器

平转式提取器主要由转动体(转子)、假底(活络筛网)、轨道、提取液收集格、

喷淋装置、传动装置等组成,整个设备由外壳密封。

提取器的转动体是由两个同心的圆锥体组成的环形体。环形体被钢板间隔形成若干个格子称为料格,料格的下部均装有假底,假底能承托物料并透过混合提取液。转动体的外圈装有齿条,通过链条由链轮和减速器传动,绕主轴作顺时针或逆时针方向转动。假底的一侧通过铰链与隔板底一侧连接,另一侧有两个滚轮支承在底座的内外轨道上,当假底合上时(料格开始装料)小滚轮在园轨道上缓缓移动,并托住料格里的物料。移动过程中物料被设备上部喷入的提取液多次浸泡,重复浸泡、沥干、浸泡、沥干的提取过程,其中的有效成分被逐渐提取殆尽,蕞后用新鲜溶剂再喷淋浸泡一次,随后进入滴干阶段。滴干结束后,湿物料落入出料斗中,经物料输送机械送去蒸脱溶剂以回收湿物料中的溶剂。

喷淋到药材上的提取液经假底滴落到提取器下部蕞低处的收集格,收集格的底部不是水平的,而是由里向外倾斜,可以防止提取液中的粉末沉积在收集格的底部。在每格的蕞低处有提取液出液管,用泵将引出的提取液再送到料格上面的各喷淋管中,对物料进行提取。

集液格里提取液的浓度同位置有关,蕞后一个集液格浓度蕞低,因为蕞后是用不含提取物的新鲜溶剂喷淋的;接近新料处的提取液浓度蕞高。集液格里提取液浓度由低往高的递增方向正与物料的移动方向相反,形成逆流浸出。高浓度的提取液经过滤后,送后道工序处理。

不同品种中药材提取时采用的溶剂、温度各不同,设备配有加热装置保证喷入提取器的混合提取液和新鲜溶剂温度满足工艺要求。平转式提取器整个提取过程采用自动化控制,可以控制设备的转速、投料量、溶剂和提取液的喷入量、温度,并能根据需要对提取液的技术指标实现在线测量。还能对药渣中溶剂的回收、提取液的后道处理实行自动化控制。具体视中药品种、提取工艺要求不同而调整。

平转式提取器运行时动力消耗同其他提取设备相比要小的多。采用多级逆流提取后,溶剂循环提取次数多、用量少、所需的蒸汽用量也相应的节省了很多,有效成分残留少,提取得率高。平转式提取器结构简单、制造方便,同类型的油脂浸出设备早已定型规模生产。设备密封性好,生产运行稳定,即使使用有机溶剂也能完全达到防爆要求。国内一中药厂安装的一台试验型、日处理中药材10吨的平转式中药连续提取设备,就是以30吨/日的平转式植物油浸出器为原型改造而成的,实现了从投料、提取、物料烘干溶剂回收、提取液蒸发、提取物干燥全线自动控制,大大减低了劳动强度,改善了生产条件。同多功能提取罐相比具有投资省、生产能力大、自动化程度高、生产条件好等优点。

2、罐组式连续提取器

尽管平转式提取器具有许多的优点,但由于各种原因一直未能为厂家所了解和接受,因此另一种半连续提取设备——罐组式连续提取器在实际生产中得到了比较广泛的应用。同平转式提取器相比,罐组式连续提取器还不能算严格意义上的连续提取设备,有效成分残存率和蒸汽用量比前者要高,投资、占地面积也高出不少,但也有其优点,首先罐式提取器是中药提取中使用较多的设备,用户比较熟悉,比平转式提取器更容易为大家所接受。其次是罐组式连续提取器由单个提取罐组成,每个罐可以按工艺要求进行调节控制,提取过程简单易控,对药材品种、数量、溶剂、提取方法的适应性更大,为许多中药提取厂所喜欢。浙江省一保健品生产厂有二条罐组式提取生产线,一条以水为溶剂,日处理能力大,另一条以乙醇为溶剂,日处理能力比前者略小。可以单罐操作,也可以连续提取。二条生产线自动检测控制水平很高,溶剂用量、温度、提取液比

重等重要技术参数均采可以在线检测,并根据检测数据通过计算机对提取过程进行调节控制。同平转式提取器相比,罐组式提取器更适宜于操作温度在100℃以上的中药料浸泡提取,对原材料数量、生产工艺的适应性也更好,所以在中药提取方面应用相对来讲更广。

3、螺旋式连续提取机器

主要设备是一个带夹套的螺旋输送机,物料从设备的一端连续加入,通过螺旋叶片的运动将其推向另一端。溶剂则从另一端加入流向中药材进料的一端,其间固体物料完全浸泡在溶剂中,同溶剂成逆向流动,使有效成分能尽可能的溶出。所需的溶剂量小,提取液浓度高,能节省浓缩所需的能源;但固体物料和溶剂的返混现象比较严重,降低了提取的效率。设备在规模放大时存在一定的难度,目前日处理能力较低,实用价值不高。

三、存在问题和发展前景

平转式中药连续提取器具有加工能力大、生产成本低、投资少,使用有机溶剂时密封性能好,安全程度高等优点,尤其适合单剂或单方大规模提取。但实际应用到工业化生产还有许多困难,目前绝大部分中药提取生产线仍采用间歇式提取设备,其主要原因是:

一是中药提取牵涉到与设备相应的生产工艺。新工艺、新设备不一定能适应原有品种的提取,为避免选错设备承担风险、中药生产厂家宁愿随大流选择间歇提取设备。

二是连续提取设备的生产能力大,目前单个中药制剂品种能达到这个提取产量的不多。

三是连续提取设备在政策法规方面存在的障碍。国家药典规定了中药制剂的生产方法,不按药典生产即属非法,可按情节判为劣药或假药。采用连续生产工艺会同药典规定产生冲突,即便允许更改工艺也必须经过验证并得到SFDA批准,而中药制剂更改工艺的验证工作是比较困难的,中药制剂生产厂家不可能因为生产成本低而选择连续提取设备。

四是至今尚未有在实践中得到运用并证明效果明显的平转式中药连续提取器。

据有关文献报道,中药提取仍然是国内中药现代化的瓶颈之一。目前世界天然植物药市场已达300亿美元,且以每年20%的速度增长,很有可能在近几年内快速增长到1000亿美元以上;2003植物提取物占中药类产品的出口份额增加到30.16%,已超过中成药,成为我国中药出口的第二大类商品。植物提取领域发展潜力巨大,前景看好。投资少、生产成本低、安全程度高的提取方法越来越为人们所重视。未来的几年,植物提取品种和数量将大大增加,十年内将有数量级的飞跃,探讨采用连续提取工艺,提高加工能力和得率,减低生产成本,有着不同寻常的意义。

连续提取工艺可首先应用在单方或单剂药材的规模提取上,实际效果在生产中得到证实后,再推广到中药制剂生产。中国药典中对中药制剂的提取工艺作出规定,实际上宣告其他提取方法为非法,从而束缚了提取技术的发展,有值得商榷的地方。希望能引起有关部门的重视,慎重考虑对中药制剂生产工艺的规定问题