近年来,西医面对细菌抗药性、抗菌素过敏、广谱抗菌素引发的人体的正常菌群失调,面对人工合成化学药物的毒副作用而引发的大量药源性、医源性疾病,面对艾滋病、癌症等疾病治疗久攻不克等问题,越来越感到其局限性,转而重视中医药学,并逐渐认识到中医药学是一个有待于挖掘的“金矿”[1 ] ,这是因为中医重整体、重综合,中药重配伍、重协同的特点正好与系统科学和信息科学相吻合。然而,当前中国传统中药与国际先进水平存在一定的差距。为使我国的中医药走向国际市场,必须实现中药现代化。长期以来,国内广大医药工作者和部分相关行业的科技工作者为中药现代化在做着不懈的努力。目前,中药现代化的发展方面主要包括以下几个方面: (1) 中药纳米化。纳米中药一般不是简单地将中药材进行粉碎至纳米量级,而是针对组成中药方剂的某味药的有效部位甚至是有效成分进行纳米技术加工处理,赋予传统中药新药的功能。(2) 单味中药做成浸膏。(3) 单味中药的某一种或几种有效成分的提取。(4) 中药颗粒化。采用现代制药工业的先进设备及工艺,将中药饮片加工成不同
粒度的颗粒。在以上几个方向中都涉及到将原料细化的过程,用粉碎设备来实现这个功能是一种可行的办法,现介绍如下。
1 中药粉碎设备的现状
1. 1 中药粉碎的目的 中药入药剂前一般要经加工炮制成饮片,在制剂时再将饮片或干燥提取物粉碎成不同细度的药粉,以供制备各种剂型之用。粉碎是制药生产中的基本操作之一,也是药剂制备的基础。中药粉碎的目的主要表现在以下几个方面[2 ] : (1) 为制备各种药物剂型奠定基础,如片剂、散剂、冲剂、丸剂、胶囊剂等剂型需以药粉或颗粒成型。(2) 增加药物表面,利于药物的溶解与吸收进而提高药效,提高其生物利用度。(3) 有利于药物中有效成分的浸出或溶出。(4) 便于调剂和服用,节省原材料。鉴于以上粉碎的目的,开
发合适的中药超微粉碎设备是必要的。
1. 2 常用粉碎设备 (1) 辊碾:是将单根或多根研棒或环装入磨腔内,借助某种特殊力使磨腔内的棒或环作旋转运动, 棒与棒之间或环与环之间以及它们与磨腔内壁之间产生的碰撞、挤压、研磨、剪切等作用使物料粉碎。(2) 高速旋转撞击式粉碎:主要是利用高速旋转的部件产生的强冲击力、剪切力摩擦而使物料被粉碎。常见的有销棒粉碎机、摆锤式粉碎机、轴流粉碎机、离心分级磨、筛分磨等。(3) 球磨:其种类有普通球磨机、振动磨、搅拌磨等。普通球磨机是用于超微粉碎的传统设备。振动磨是用电机使筒体内的研磨体产生抛射、冲击和旋转运动,物料在研磨体的冲击和磨剥下获得均匀粉碎。搅拌磨是一种内部有动件的球磨机,靠内部动件带动磨介运动来对物料进行粉碎。(4) 气流粉碎:它是在高速气流作用下,物料通过本身颗粒之间的撞击,气流对物料的冲击剪切作用以及物料与其它部件的冲击、摩擦、剪切而使物料粉碎。(5) 液流粉碎:用高压液体通过喷射器加速,形成高速流动,带动其中固体颗粒作高速运动,然后与靶板或相反方向的另一股射流形成高速碰撞,使物料破碎。除此之
外,还有辊压、超声粉碎、高压膨胀式粉碎等设备。
1. 3 中药粉碎设备 药品的生产有其严格的质量检测标准,一般的粉碎设备并不直接适用于药品的生产,目前研制生产的设备大多由矿物粉碎设备改进而来,国外专用于中药的粉碎设备资料较少,以下仅对国产的部分中药粉碎设备做一些分析。(1) 振动磨粉碎机:济南某粉体公司研制的新型第3 代振动磨,利用高强度的振动使物料在磨筒内受到高速度的撞击、切磋,可在极短的时间内达到理想的粉碎效果,并可使物料达到精密的混合(分散) 效果。改机型有其不足的地方,产品粒度与给料最大粒度有关,当给料最大粒度为10mm 左右时,产品粒度大于10μm;另外,在无法工作时,对中药的水分较敏感,水分增加,生产能力下降。(2) 机械剪切式粉碎机:无锡某大学研制成功的机械剪切式超微粉碎机能高效地使纤维微粒化,成功地用于大豆全粉、绿豆全粉的生产,可得到粒径小于2μm 的微细纤维[3 ] 。该机型不适宜粉碎含糖含油多的中药。(3) 气流粉碎机:南京某大学超细粉体工程技术研究中心研制的GQF 型超音速气流超细粉碎分级系统,集多项喷管技术、流化床技术及卧式分级系统于一体, 有良好的自动分级功能,产品粒度细且均匀,粉体粒度小于2μm。浙江省某机械厂将高精度涡轮式分级和高速冲击微粉碎机相结合,开发出新一代高效节能CWJ 超微粉碎机,通过气流的膨胀较成功地解决了粉碎过程中的温升问题,且具有非常好的使用可靠性,粉碎粒度达10μm 以下,粒度无级可调。该类机型不足之处在于,设备制造成本高,一次性投资大,能耗高,能量利用率较低,故产品的成本高。(4) 低温粉碎机:江阴市某低温设备厂于1994 年开始开发生产DFZ 一系列超低温粉碎机,并成功地将此技术应用于甲鱼、魔芋、枸杞、茶叶、南瓜、胡椒、核桃仁、牛骨、羚羊角等原料的粉碎。杭州某制药厂与浙江某大学共同开发了ZU - 1 型低温粉碎装置,该机选用SF - 170 型锤式粉碎机为粉碎机械。以液氮为冷剂,可以进行多种类、小批量中药材以及食品的粉碎。该机结构简单,拆卸方便,比较适合我国国情。该粉碎装置可直接出料或经旋风分离后出料,视产品粒度的不同要求而定。以上两种机型的不足之处在于产量低,对投料粒径要求高;在需要分级系统时,有产生混粉和杂菌污染的可能。
2 中药粉碎设备存在的问题
从已有的资料来看,当前的中药粉碎设备虽然较成功的实现了中药粉碎粒度的要求,但还存在一些急需解决的问题,主要表现为: (1) 效率低。粉碎机械中的物料只有一部分受到外力而破碎,而另一些物料因接受的外力不足不能破碎。在一般情况下,粉碎机械的效率很低,其余的能量消耗在:未粉碎粒子的弹性变形;物料在粉碎室内的迁移;粒子间的摩擦;粒子与粉碎机械间的摩擦;生热;振动与噪音;电机与传动装置的损耗等。因此,粉碎设备的效率常常很低。(2) 温度升高。粉碎过程中有部分机械能转变为热能,导致温度过高,造成某些物料的损失,或有的受热而分解,或有的变枯、变软,影响粉碎的正常运行,在粉碎过程必须采取适当的降温措施。对热敏性、含糖含油的中药,一般采取低温粉碎,冷却方法主要有喷淋法、浸喷法、喷淋和浸渍的混合法、气冷法等,商品化的低温粉碎机,大都采用液氮作冷剂,这却增加了产品的成本。(3) 细粉过多。粉碎系统中如有过多已
达到某种细度的粉末,混在粗粒中间起缓冲作用,消耗了大量机械能,引起升温等不利的影响。因此应随时排除已达到粒度的粉末,在粉碎机上装筛子或使用其它措施进行分级分离[3 ] 。但是对于某些类型的粉碎设备进行实时排除已达粒径的粉末,还有许多困难。(4) 重新结块。粉碎引起表面能的增加,由于表面自由能会趋向降低,已粉碎的粉末有重新结聚的倾向,故不稳定。重新结块在粉碎过程中和粉碎后都会存在,在粉碎过程中的危害主要是使效率过低,温度升高;在粉碎之后的危害主要是成品在使用时浸出率的降低。(5) 设备选材不适当。中药的质量控制是药品生产和安全使用的保证。在粉碎过程中,涉及到机械磨损的问题,要防止机械磨损的微粒混入药材中,影响药性,对人体有害,在选材时往往选用耐磨材料,同时还考虑所选材料与被粉碎物料是否会发生不良反应。低温粉碎时,还要使用耐低温的材料,一次性投资高。
3 中药超微粉碎设备的发展趋势
由于中药材种类的多样性,以及国家对药品加工的严格要求,必将促进中药粉碎设备的不断发展,其发展和研究主要包括: (1) 开发粉碎与分级相结合的闭路工艺及设备,从而降低能耗,提高生产率[4 ] 。(2) 提高和改进现有粉碎设备的性能,降低成本。(3) 实现工艺研究和设备开发的一体化,根据中药材的性能进行设备的开发设计。(4) 从节能和安全性方面考虑,针对不同的粉碎设备,提取一个或几个状态参量作为监测参量,由数字信号处理器(DSP) 对这些监测参量的
分析,来判断该设备的运行状态,进而采用控制机械对设备进行智能控制以保持设备的最佳工作状态。如低温粉碎设备中,可以对冷却温度、进料量、原料的粒度分布等参数进行实时监测。(5) 为防止中药挥发性成分的丢失以及生产结块,在粉碎设备内部设计能对中药采取表面处理的机械。(6) 提高物料在粉碎中的破碎比例,可通过工艺流程“前处理→粗粉碎和筛分→细粉碎和筛分→成品”来提高效率[5 ] 。(7) 开发出的设备除了具有可行性、可靠性、经济性、生产能力大、产量高、使用寿命长等优点外,还要使设备规范化、标准化、科学化、体系化,使产品质量监控贯穿整个粉碎工序。
参考文献
[1 ] Chattopadhyay ,M. K. Herbat medicines - some more reports[J ] .
Current Science ,1997 ,72 (1) :6.
[2 ] 单熙滨. 制药工程[M] . 北京:北京医科大学、中国协和医科大
学联合出版社,1994 ,161.
[3 ] Bickert G,Stahl W. ,Bartsch R. ,Mueller F. , Grinding circuit for
fine particles in liquid suspensions with a new counter - flow cen2
trifugal classifier. Lntemational Joumal of Mineral Precessing ,
1996 ,44 - 45 ,733 - 741.
[4 ] 赵敏,卢亚平,潘英民. 粉碎理论与粉碎设备发展评述[J ] . 矿
冶,2001 ,10 :36 - 41.
[5 ] Cleemann ,J . O. . Comprehensive comminution theory. ZKG Inter2
mational. Edition B ,1994 ,47 (4) :187 - 191.
原作者：华中科技大学能源与动力工程学院 胡义飞 刘根凡 舒朝晖 余永富
来 源：湖南中医杂志第20 卷第1 期
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