植物中草藥提取設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展
前言：目前世界天然植物藥市場(chǎng)已達(dá)300億美元，且以每年20％的速度增長(zhǎng)，很有可能在近幾年內(nèi)快速增長(zhǎng)到1000億美元以上；2003植物提取物占中藥類(lèi)產(chǎn)品的出口份額增加到30.16%，已超過(guò)中成藥，成為我國(guó)中藥出口的**大類(lèi)商品。植物提取領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿薮?，前景看好。投資少、生產(chǎn)成本低、**程度高的提取方法越來(lái)越為人們所重視。未來(lái)的幾年，植物提取品種和數(shù)量將大大增加，十年內(nèi)將有數(shù)量級(jí)的飛躍，探討采用連續(xù)提取工藝，提高加工能力和得率，減低生產(chǎn)成本，有著不同尋常的意義。
一、植物提取設(shè)備現(xiàn)狀
目前中藥提取的主流設(shè)備有浸漉罐、多功能提取罐、動(dòng)態(tài)提取罐和熱回流提取濃縮機(jī)組等幾種，設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作方法同油脂提取的單罐設(shè)備基本相同。近幾年來(lái)推出的超臨界流體提取、超聲波強(qiáng)化提取、微波提取等工藝設(shè)備還不夠成熟，設(shè)計(jì)思路上也沒(méi)有跳出單罐萃取的模式。這里我們作一簡(jiǎn)單回顧：
1、浸漉罐
典型的浸漉萃取設(shè)備。溶劑從罐體上部加入，對(duì)罐內(nèi)的藥材進(jìn)行萃取后從底部排出。優(yōu)點(diǎn)是提取液含質(zhì)量好、雜質(zhì)少、提取得率高；設(shè)備簡(jiǎn)單易于制造維護(hù)。缺點(diǎn)是萃取速度慢、溶劑用量大、生產(chǎn)效率低、能量消耗大，大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)需要大量的提取罐，占地多、投資高。
2、多功能提取罐
使用*多的提取設(shè)備。用夾套蒸汽加熱浸沒(méi)在溶劑中的藥材，浸泡萃取。除了適合加溫萃取外，還可以利用密閉的冷凝系統(tǒng)回收藥材中的揮發(fā)油；采用二級(jí)或三級(jí)錯(cuò)流萃取工藝時(shí)能提高提取得率。缺點(diǎn)是罐體直徑過(guò)大時(shí)，固體物質(zhì)阻礙傳熱效率，物料難以充分煮透，以致提取效率下降，大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)需要大量的提取罐。
3、動(dòng)態(tài)提取罐(加攪拌強(qiáng)化萃取)
加有攪拌裝置的多功能提取罐。優(yōu)點(diǎn)是藥材粉可以在攪拌作用下懸浮于溶劑中，傳熱速度快，擴(kuò)散速度也快、所以萃取速度快、萃取率高。缺點(diǎn)是藥材要處理成細(xì)粉的功率消耗很大。渣滓與提取液分離需要通過(guò)離心機(jī)或板框過(guò)濾機(jī)，人力、動(dòng)力消耗更大。
4、索氏提取濃縮機(jī)組
根據(jù)索氏提取器原理將多功能提取罐和濃縮器組合在一起的一個(gè)機(jī)組。多功能提取罐放出的提取液過(guò)濾后進(jìn)入濃縮器，濃縮時(shí)蒸發(fā)出的溶劑經(jīng)冷凝后又回到多功能提取器，整個(gè)過(guò)程是一個(gè)微分的多級(jí)錯(cuò)流萃取，只要時(shí)間充分，可以達(dá)到很高的提取率，生產(chǎn)效率和提取率要優(yōu)于前面的設(shè)備。但多功能提取罐存在的問(wèn)題它同樣不可避免。
5、其他提取工藝
超臨界提取、超聲波強(qiáng)化提取、微波提取是近幾年新開(kāi)發(fā)的提取工藝。二氧化碳超臨界萃取的優(yōu)點(diǎn)是選擇性強(qiáng)、提取物純度高，適合于從固體物料中提取已知化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量較小的親脂性物質(zhì)。缺點(diǎn)是操作壓力高、能量消耗大、設(shè)備放大時(shí)制造成本高。不適宜提取成分不明的混合物和在二氧化碳中溶解度較小的物質(zhì)。超聲波強(qiáng)化提取能利用超聲波振動(dòng)的能量強(qiáng)化擴(kuò)散過(guò)程，使溶劑容易浸入固體，固體溶質(zhì)容易從固體內(nèi)部擴(kuò)散到固液界面，從而加速了萃取過(guò)程。缺點(diǎn)是受超聲波功率限制，大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性不好，大功率超聲波的**性也有待驗(yàn)證。微波提取利用微波對(duì)極性分子的作用加熱溶劑和藥材，使細(xì)胞壁破裂，達(dá)到加速萃取的目的。微波提取同樣受到微波發(fā)生功率的限制，在放大生產(chǎn)規(guī)模時(shí)存在一些工程問(wèn)題。
以上工藝設(shè)備均為單罐、間歇提取設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)安排靈活，適合小批量多品種的植物提取，小規(guī)模生產(chǎn)時(shí)投資少等。缺點(diǎn)是總體效率低，生產(chǎn)成本高，大規(guī)模生產(chǎn)投資高等。一些新開(kāi)發(fā)的提取工藝在放大時(shí)存在技術(shù)難題。
二、新型提取設(shè)備的開(kāi)發(fā)
隨著中藥現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，植物提取的品種和數(shù)量將大大增加，要求提取設(shè)備具備加工能力大、生產(chǎn)成本低、投資少，使用有機(jī)溶劑時(shí)**程度高的特點(diǎn)，而現(xiàn)有的提取設(shè)備和工藝難以滿(mǎn)足以上要求，根據(jù)植物油連續(xù)浸出原理設(shè)計(jì)的中藥連續(xù)提取設(shè)備能滿(mǎn)足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)在技術(shù)和**上的要求。
1、平轉(zhuǎn)式連續(xù)提取器
平轉(zhuǎn)式提取器主要由轉(zhuǎn)動(dòng)體(轉(zhuǎn)子)、假底(活絡(luò)篩網(wǎng))、軌道、提取液收集格、
噴淋裝置、傳動(dòng)裝置等組成，整個(gè)設(shè)備由外殼密封。
提取器的轉(zhuǎn)動(dòng)體是由兩個(gè)同心的圓錐體組成的環(huán)形體。環(huán)形體被鋼板間隔形成若干個(gè)格子稱(chēng)為料格，料格的下部均裝有假底，假底能承托物料并透過(guò)混合提取液。轉(zhuǎn)動(dòng)體的外圈裝有齒條，通過(guò)鏈條由鏈輪和減速器傳動(dòng)，繞主軸作順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。假底的一側(cè)通過(guò)鉸鏈與隔板底一側(cè)連接，另一側(cè)有兩個(gè)滾輪支承在底座的內(nèi)外軌道上，當(dāng)假底合上時(shí)(料格開(kāi)始裝料)小滾輪在園軌道上緩緩移動(dòng)，并托住料格里的物料。移動(dòng)過(guò)程中物料被設(shè)備上部噴入的提取液多次浸泡，重復(fù)浸泡、瀝干、浸泡、瀝干的提取過(guò)程，其中的有效成分被逐漸提取殆盡，*后用新鮮溶劑再?lài)娏芙菀淮?，隨后進(jìn)入滴干階段。滴干結(jié)束后，濕物料落入出料斗中，經(jīng)物料輸送機(jī)械送去蒸脫溶劑以回收濕物料中的溶劑。
噴淋到藥材上的提取液經(jīng)假底滴落到提取器下部*低處的收集格，收集格的底部不是水平的，而是由里向外傾斜，可以防止提取液中的粉末沉積在收集格的底部。在每格的*低處有提取液出液管，用泵將引出的提取液再送到料格上面的各噴淋管中，對(duì)物料進(jìn)行提取。
集液格里提取液的濃度同位置有關(guān)，*后一個(gè)集液格濃度*低，因?yàn)?后是用不含提取物的新鮮溶劑噴淋的；接近新料處的提取液濃度*高。集液格里提取液濃度由低往高的遞增方向正與物料的移動(dòng)方向相反，形成逆流浸出。高濃度的提取液經(jīng)過(guò)濾后，送后道工序處理。
不同品種中藥材提取時(shí)采用的溶劑、溫度各不同，設(shè)備配有加熱裝置保證噴入提取器的混合提取液和新鮮溶劑溫度滿(mǎn)足工藝要求。平轉(zhuǎn)式提取器整個(gè)提取過(guò)程采用自動(dòng)化控制，可以控制設(shè)備的轉(zhuǎn)速、投料量、溶劑和提取液的噴入量、溫度，并能根據(jù)需要對(duì)提取液的技術(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)測(cè)量。還能對(duì)藥渣中溶劑的回收、提取液的后道處理實(shí)行自動(dòng)化控制。具體視中藥品種、提取工藝要求不同而調(diào)整。
平轉(zhuǎn)式提取器運(yùn)行時(shí)動(dòng)力消耗同其他提取設(shè)備相比要小的多。采用多級(jí)逆流提取后，溶劑循環(huán)提取次數(shù)多、用量少、所需的蒸汽用量也相應(yīng)的節(jié)省了很多，有效成分殘留少，提取得率高。平轉(zhuǎn)式提取器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，同類(lèi)型的油脂浸出設(shè)備早已定型規(guī)模生產(chǎn)。設(shè)備密封性好，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，即使使用有機(jī)溶劑也能完全達(dá)到防爆要求。國(guó)內(nèi)一中藥廠安裝的一臺(tái)試驗(yàn)型、日處理中藥材10噸的平轉(zhuǎn)式中藥連續(xù)提取設(shè)備，就是以30噸/日的平轉(zhuǎn)式植物油浸出器為原型改造而成的，實(shí)現(xiàn)了從投料、提取、物料烘干溶劑回收、提取液蒸發(fā)、提取物干燥全線(xiàn)自動(dòng)控制，大大減低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了生產(chǎn)條件。同多功能提取罐相比具有投資省、生產(chǎn)能力大、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)條件好等優(yōu)點(diǎn)。
2、罐組式連續(xù)提取器
盡管平轉(zhuǎn)式提取器具有許多的優(yōu)點(diǎn)，但由于各種原因一直未能為廠家所了解和接受，因此另一種半連續(xù)提取設(shè)備——罐組式連續(xù)提取器在實(shí)際生產(chǎn)中得到了比較廣泛的應(yīng)用。同平轉(zhuǎn)式提取器相比，罐組式連續(xù)提取器還不能算嚴(yán)格意義上的連續(xù)提取設(shè)備，有效成分殘存率和蒸汽用量比前者要高，投資、占地面積也高出不少，但也有其優(yōu)點(diǎn)，首先罐式提取器是中藥提取中使用較多的設(shè)備，用戶(hù)比較熟悉，比平轉(zhuǎn)式提取器更容易為大家所接受。其次是罐組式連續(xù)提取器由單個(gè)提取罐組成，每個(gè)罐可以按工藝要求進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，提取過(guò)程簡(jiǎn)單易控，對(duì)藥材品種、數(shù)量、溶劑、提取方法的適應(yīng)性更大，為許多中藥提取廠所喜歡。浙江省一保健品生產(chǎn)廠有二條罐組式提取生產(chǎn)線(xiàn)，一條以水為溶劑，日處理能力大，另一條以乙醇為溶劑，日處理能力比前者略小?？梢詥喂薏僮?，也可以連續(xù)提取。二條生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)控制水平很高，溶劑用量、溫度、提取液比
重等重要技術(shù)參數(shù)均采可以在線(xiàn)檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)提取過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。同平轉(zhuǎn)式提取器相比，罐組式提取器更適宜于操作溫度在100℃以上的中藥料浸泡提取，對(duì)原材料數(shù)量、生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性也更好，所以在中藥提取方面應(yīng)用相對(duì)來(lái)講更廣。
3、螺旋式連續(xù)提取機(jī)器
主要設(shè)備是一個(gè)帶夾套的螺旋輸送機(jī)，物料從設(shè)備的一端連續(xù)加入，通過(guò)螺旋葉片的運(yùn)動(dòng)將其推向另一端。溶劑則從另一端加入流向中藥材進(jìn)料的一端，其間固體物料完全浸泡在溶劑中，同溶劑成逆向流動(dòng)，使有效成分能盡可能的溶出。所需的溶劑量小，提取液濃度高，能節(jié)省濃縮所需的能源；但固體物料和溶劑的返混現(xiàn)象比較嚴(yán)重，降低了提取的效率。設(shè)備在規(guī)模放大時(shí)存在一定的難度，目前日處理能力較低，實(shí)用價(jià)值不高。
三、存在問(wèn)題和發(fā)展前景
平轉(zhuǎn)式中藥連續(xù)提取器具有加工能力大、生產(chǎn)成本低、投資少，使用有機(jī)溶劑時(shí)密封性能好，**程度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合單劑或單方大規(guī)模提取。但實(shí)際應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)還有許多困難，目前絕大部分中藥提取生產(chǎn)線(xiàn)仍采用間歇式提取設(shè)備，其主要原因是：
一是中藥提取牽涉到與設(shè)備相應(yīng)的生產(chǎn)工藝。新工藝、新設(shè)備不一定能適應(yīng)原有品種的提取，為避免選錯(cuò)設(shè)備承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)、中藥生產(chǎn)廠家寧愿隨大流選擇間歇提取設(shè)備。
二是連續(xù)提取設(shè)備的生產(chǎn)能力大，目前單個(gè)中藥制劑品種能達(dá)到這個(gè)提取產(chǎn)量的不多。
三是連續(xù)提取設(shè)備在政策法規(guī)方面存在的障礙。國(guó)家藥典規(guī)定了中藥制劑的生產(chǎn)方法，不按藥典生產(chǎn)即屬非法，可按情節(jié)判為劣藥或假藥。采用連續(xù)生產(chǎn)工藝會(huì)同藥典規(guī)定產(chǎn)生沖突，即便允許更改工藝也必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)證并得到SFDA批準(zhǔn)，而中藥制劑更改工藝的驗(yàn)證工作是比較困難的，中藥制劑生產(chǎn)廠家不可能因?yàn)樯a(chǎn)成本低而選擇連續(xù)提取設(shè)備。
四是至今尚未有在實(shí)踐中得到運(yùn)用并證明效果明顯的平轉(zhuǎn)式中藥連續(xù)提取器。
據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，中藥提取仍然是國(guó)內(nèi)中藥現(xiàn)代化的瓶頸之一。目前世界天然植物藥市場(chǎng)已達(dá)300億美元，且以每年20％的速度增長(zhǎng)，很有可能在近幾年內(nèi)快速增長(zhǎng)到1000億美元以上；2003植物提取物占中藥類(lèi)產(chǎn)品的出口份額增加到30.16%，已超過(guò)中成藥，成為我國(guó)中藥出口的**大類(lèi)商品。植物提取領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿薮?，前景看好。投資少、生產(chǎn)成本低、**程度高的提取方法越來(lái)越為人們所重視。未來(lái)的幾年，植物提取品種和數(shù)量將大大增加，十年內(nèi)將有數(shù)量級(jí)的飛躍，探討采用連續(xù)提取工藝，提高加工能力和得率，減低生產(chǎn)成本，有著不同尋常的意義。
連續(xù)提取工藝可首先應(yīng)用在單方或單劑藥材的規(guī)模提取上，實(shí)際效果在生產(chǎn)中得到證實(shí)后，再推廣到中藥制劑生產(chǎn)。中國(guó)藥典中對(duì)中藥制劑的提取工藝作出規(guī)定，實(shí)際上宣告其他提取方法為非法，從而束縛了提取技術(shù)的發(fā)展，有值得商榷的地方。希望能引起有關(guān)部門(mén)的重視，慎重考慮對(duì)中藥制劑生產(chǎn)工藝的規(guī)定問(wèn)題