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对中药干燥工艺与设备的研究与探讨

四川烘干机设备-热泵除湿干燥机-空气能热泵烘干机厂家[原创] 2014-12-05 11:38:25

    中药产业是我国的传统民族产业,它是我国医药经济中 独具特色的 重要组成部分,也是国际药,特别是植物药、天然药物的重要组成部分。近几年来, 我国中成药的工业产值平均年增长 20%,利润和利税平均 年增 长24%,呈现了 强劲的发展势头。但是,我国中药产业在国 际市场上的竞争能力 还很弱,1999年的出口值仅6亿美元左右,占国 际植物药市场份额不足 5%,与我国天然药物的大国地位相差甚远。 现代中药产业化已成为我国经济发展的战略性发展计划。

    现代中药产业则是在传统中药产业的基础上,充分利用现代科学的“安全、高效、稳定、可控”中药生产技术,发展成为具有较高技术含量、较强国 际竞争能力 以及产业化生产现代中 药产品 为特征的新兴产业群体。从本质上讲,也就是中 药生产的现代化和产业化。 要实现中药生产的现代化,必须科学合理地继承传统的中 药生产工艺,同 时还要使每道生产工艺实现现代化。本文将针对中 药生产过程中 干燥工 艺 如 何实现现代化的 问 题进行研究和探讨。

    1 干燥工艺的研究是实现中药工艺现代化的 前提条件传统中 药的生产与应用已有几千年的历史,所采用的中 药干燥工艺主要是自 然晾干,由于其占地面积大、干燥周 期长与生产效率极低,显然不能满足现代化中 药工业生产的需要。 于是,人们开发了许多干燥设备,如现在广泛应用的热风干燥箱、 翻板式干燥机、网 带式干燥机、水平槽型振动流化干燥机及水平圆运动振动流化干燥机,这些设备由 于采用了气流技术, 相应地提高了干燥温度与速度,与自然晾干方法相比有很大进步,同时也避免了自然晾干受气候影响等问 题。 然而, 往往容易被人们所忽略的问 题是: 传统中 药的配方是前人应用自然晾干的药材在反复实验、 反复总结经验教训 的基础上获得的,其各种药材内含有效成分的多少、各类药材的相对比例大小都非常讲究,因此,现代干燥工艺生产的中药材其有效成分与自 然晾干的药材相比,能保持不变吗?



  1.1干燥工艺对中药指标成分的影响
对27种中药饮片采用热风干燥实验台进行了干燥特性实验,并用紫外分光法、高压液相色谱法等方法对实验前后中药饮片的指标成分进行了检测。实验数据表明:尽管部分药材实验时所采用的温度尚低于现行工厂干燥工艺允许的物料温度,但其指标成分已受到了很大的损失,表1为其中的部分实验数据。
    从表可看出:薄荷、三棱采用70℃热风干燥时,尽管其最高料温只有68.5℃及67℃,其指标成分已完全损失;天花粉采用70℃热风干燥时,其指标成分已损失了2/3以上;莪术、白芍采用70℃热风干燥时,其指标成分已损失了60%以上;板蓝根采用60℃以下的变温热风干燥时,其指标成分已损失掉59.2%;大黄、防风采用80℃以下变温热风干燥时,尽管最高料温仅70.2℃,其指标成分已损失了40%以上。因此可以说,干燥温度的高低直接决定了中药饮片的指标成分在干燥过程中的损失
程度,而指标成分大幅度下降的药材是没有使用价值的。因此,现行工厂干燥工艺允许的物料温度已大幅度超出了能保证中药饮片指标成分基本不变的温度值,这显然是不合理的。
 
    笔者对中药丸也进行了多种工况的对流干燥实验研究,以六味地黄丸为例,对同一批药丸分别在不同工况下进行干燥,采用40~45~50℃的变温工况进行干燥的产品指标成分(熊果酸汁)含量为0.18%,采用50~
54℃的变温工况进行干燥产品的指标成分(熊果酸汁)含量为0.17%,而采用50~65℃的热风干燥箱干燥的产品的指标成分(熊果酸汁)含量为0.12%。
 
    1.2干燥工艺对中药崩解度指标的影响
干燥工艺不仅影响药品的有效成分,而且对中药丸的服用特性——崩解度指标也有很大的影响,笔者对天津达仁堂制药厂生产的清目地黄丸在几种不同的工况下进行了实验,发现同一批药丸,在热风干燥箱中,用50~60℃的热风烘干的中药丸,不同药丸的崩解时间差异较大,分别为38min、40min、47min、55min。而采用青岛大学的人工环境工程综合试验装置[3]进行的实验表明:在30~40℃变温工况下干燥的中药丸,其崩解时间为15min、18min、21min、24min;在40~50℃变温工况下干燥的中药丸,其崩解时间为20min、22min、24min、28min;用50℃恒温工况下干燥的中药丸,其崩解时间为27min、28min、27min、30min。
 
    可以看出:在热风干燥箱中干燥中药丸,其崩解时间较长,已接近允许的上限值,而且不同药丸的崩解时间差异很大,这说明不同位置的干燥工况差异较大。采用人工环境工程综合试验装置进行的实验,其崩解时间随着干燥温度的降低而大幅度缩短,而且均匀性很好。
 
    1.3干燥工艺的研究是实现中药工艺现代化的前提条件
综上所述,现代中药产业离不开现代化的干燥设备,但由于中药产品的特殊性,要求人们在选用现代干燥设备时,必须对所生产的产品的干燥特性进行系统的研究,掌握干燥过程中的温度、湿度、压力及气流速度对中药材性质与特性的影响规律,因此有必要对采用现代干燥设备与采用传统的自然晾干所获得的中药材产品的有效成分进行比较分析,在保证中药材有效成分基本不损失的前提下,选择先进的干燥设备。

2干燥设备的研究是实现中药工艺现代化的基本要求
    2.1干燥过程中的气流合理设计
由于干燥过程存在着液态水向水蒸汽转变的相变过程,需要消耗大量的能量。同时,干燥过程中还存在大量非相变能耗的额外能量,如物料升温过程中的显热部分、排气所带走的能量、为使空气循环使用以及对吸湿后空气进行除湿处理所消耗的能量等等。若干燥过程中气流组织不合理,或者除湿、加热用的动力源选择不合理,此时额外的能耗往往比相变过程的能耗要大得多。尤其是特殊难干物料,若设计不合理,其额外能耗可能是单纯水分相变能耗的几倍,甚至是几十倍。干燥设备内的气流组织,包括气流与物料的接触形式、气流在干燥室内的流动分布、气流的循环使用、排气的比例与位置、排气控制方式、新风的比例与处理等等。优化的气流组织必须根据物料的干燥特性确定气流与物料的最佳接触方式,以保证所有物料均匀加热,并能及时将干燥过程中产生的湿气带走。同时,优化的气流组织必须使进入干燥室的气流能量尽可能多地应用。为此,必须确定最佳的流量和流速,以及排气与循环比例。

    目前,中药材(丸)的干燥主要采用热风干燥,在热风干燥设备中,气流的组织直接影响干燥速度及产品干燥的均匀性,而干燥速度决定了干燥周期及干燥过程的能耗大小,所以,现代中药干燥设备必须有合理的气流组织。

    2.2干燥过程中的高效节能
比传统晾干相比,用干燥设备对中药材干燥大幅度加快了物料的干燥速度,缩短了干燥周期。但是,其干燥过程却消耗了大量的能量,对许多生产厂家来说,含干燥工艺的生产往往是能耗大户。因此,在达到干燥工艺要求的前提下如何节约能源是对现代中药干燥设备的基本要求。在热风干燥过程中,空气作为载热体供给物料所有热量的同时,还作为载湿体,其将物料排出的湿气及时带走。为节约能源,也为了减少对环境的热污染和湿污染,空气常常循环使用,即必须对空气进行除湿和加热处理。热风干燥设备动力源系统的主要任务就是对循环空气进行除湿和加热,而高效节能的动力源应将除湿与加热有机结合起来。笔者认为,较为合理的方法是将热泵机组应用于干燥工艺,利用热泵的蒸发器对循环空气冷却去湿,再利用热泵的冷凝器对空气适度加热,其也是现代热风干燥技术中最为节能的方法,也是一项高效的动力源系统。

    3结论
现代中药产业化已成为我国经济发展的战略性发展计划,而要实现中药生产的现代化,必须科学合理地继承传统的中药生产工艺,同时还要使每道生产工艺实现现代化。其中,干燥工艺的现代化在必须保证中药材有效成分不受损失的前提下,还要高效节能。目前,我国中药生产厂家的干燥工艺普遍存在干燥过程温度偏高而引起有效成分损失严重的现象。另外,还存在干燥工艺流程与设备设计不合理,使能量损失很大。为彻底解决这些问题,必须对中药产品的干燥特性进行系统的研究,确定最佳的干燥工艺参数。另一方面,在设计现代干燥设备时,必须优化气流组织,选择高效节能的动力源系统。