中药制剂提取生产线设备的选择与GMP
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中药制剂提取生产线设备的选择与GMP
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摘 要：提高中药制剂生产技术应用水平，则要求对目前的制剂生产情况进行研究，尤其是要对中药提取生产设备和技术进行比较探索，按照GMP来规范中药制剂前处理的实际生产，并为人们提供参考。
关键词：中药提取；设备；GMP 中药现代化是指以中医药基础理论为指导，运用现代科学技术，按照国际认可的标准和规范，对中药的科属种源、物质基础、炮制工艺、组方原理、制剂开发、制剂标准、质量控制等进行研究，以适应当代医疗需求的一项系统工程。目前，我国实行的中药GMP管理的重点是中药制剂过程，其要求非常严格，最突出的特点在于认证检查时对于制剂过程的检查既详细又规范，但是对于中药提取阶段的要求仍相对较低。由于中药原料的质量差别悬殊，如何才能确保从不同质量等级的原料药中生产出合格的成药。因此，在进行制剂过程之前，必须对各种药材进行前处理提取，以满足现代制剂技术的要求。然而，在对中药有效成分的研究中发现，药材的有效成分只占药材重量的10%以下，药材的提取工序复杂，加之其提取生产涉及的设备品种、型号、规格等面广量大。本文从常规的中药提取工艺流程和生产线出发，介绍涉及的相关设备，以及生产过程中关于设备应用方面的具体要求，为新开办中药企业在设备选型方面提供参考。
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以产品工艺流程确定设备的选择
中药制剂提取生产线常见的生产工艺流程如下：中药提取→浓缩→干燥→半成品（中间体）。涉及的主要设备类型有多能提取罐、双效浓缩器、多功能醇沉罐、酒精蒸馏塔、喷雾干燥机以及相关的过滤、除尘等辅助配套设施。
1.1 多能提取罐
大部分中药企业选用的多能提取罐根据形状分为：正锥式（图1）、斜锥式（图2）、直桶式（图3）、蘑菇头式（图4）、倒锥式（图5）等。
此类设备的共性特征是用于中药、食品、化工行业的常压、微压、水煎、温浸、热回流、强制循环渗漉、芳香油提取及有机溶媒回收等多种工艺操作。其具有效率高、操作方便等优点。由于形状等差异，生产使用效果上也存在一些差异，多能提取罐的区别见表1。
中药企业由于生产品种多，工艺复杂，为了扩大生产能力同时又节约生产成本，会购置一样的设备用于不同品种的生产，结果在工艺改进或者更换品种后往往导致设备不能满足生产需求的情况发生。所以，在设备调研阶段要注意企业的长期发展规划，预留部分接口，便于和新的设备进行对接。此外，注重批量、产品质量的配套设计和应用。
表1
不同类型多能提取罐的区别
设备
类型 结构不同点 功能特性
缺点 相同点 不同点
正锥式 罐体下部为正锥形，罐体中大下小。 常压、微压、水煎、温浸、热回流、强制循环渗漉作用、芳香油提取及有机溶媒回收等多种工艺操作，药液受热传递快，加热时间短，提取效率较高。
出渣门采用普通双气缸启闭式或三气缸旋转式。旋转安全门采用单气缸启闭，双气缸旋转推动锁紧，斜面楔块自锁，彻底解决了因压缩空气气源压力不稳引起的渗漏或脱钩事故，使用安全系数高。
出渣门上设有底部加热，使药材提取更加完全。 提取药材量大；设备占用空间相对小。 药材提取不完全，受热不均，内部有效成分提出慢。
斜锥式 与正锥式类似，罐体下口偏向一侧。 同正锥式 出渣困难，有的药材会停留在罐壁上，形成桥架。
直桶式 罐体上下内径一样，部分设有双加热套。 罐体太长，易产生提取假沸腾；对厂房有特殊要求。 表面看已经沸腾，可是罐底的温度不够。 蘑菇头式 罐体上大下小 加热面积小于正锥式，罐体长会产生假沸现象。
倒锥式 罐体上小下大 底部相对较大，导致上部沸腾空间相对减少，易跑料。 出渣门较大、重，容易发生变形、密封不严、漏液等故障；出料时药渣对出渣车等设备的瞬间冲击力较大。
1.2 浓缩设备
虽然已经有许多中药制剂和设备方面的专家学者对于浓缩工序提出了很多的方式方法，如薄膜蒸发、烘箱干燥等。但目前大多数中药企业由于生产量大，采用较多的还是双效浓缩器（图6）、外循环式蒸发器（图7）、三效浓缩器，其他诸如薄膜蒸发器、旋转蒸发仪等还只是在个别厂家的特殊工艺中使用。常用设备在使用中如果能进行有效的组合，是可以为企业增加经济效益作出贡献的，但是许多企业由于先天设计不到位，导致浪费现象很突出。主要有以下几方面：
（1）三效浓缩器经过多年的使用比较，第三效的作用有限，占地面积大，增加工人的操作负荷，从经济节能上看，浪费人员劳动力，还不如双效浓缩器经济实用。
（2）据调查，不少企业的冷却水要么是用循环水，要么就是直接排掉，导致资源浪费，循环水长时间运行会导致积垢，堵塞冷凝器，降低冷却效果，笔者曾经遇到过冷却器被全部堵死的情况，结果不得不请专业清洁公司进行设备清洁，浪费了大量的资源。如果设计好的话，冷却水完全可以用来作为提取用水的预热用，或者其它更合适的用途。
（3）双效浓缩器是目前使用最广泛的中药浓缩设备，使用中遇到的最大困难就是中药浸膏（尤其是含有皂苷类成分时），容易产生泡沫，不易及时消除，当浸膏相对密度达到1.20以上时，很容易跑料，导致有效成分的损失。如果能在蒸发室增加一个机械的消泡装置，如高速离心装置或者压缩空气（间断）气吹装置，及时破坏过程中产生的大量气泡，或许能解决这个难题。
（4）外循环式蒸发器用于浓缩浪费能源的缺点太明显，一般情况下不用于药液浓缩，有的企业将其应用于乙醇的回收，回收速度快，但是设备设计的时候要考虑冷凝器的冷凝面积要适当加大，不然浪费乙醇的现象更明显。
1.3 乙醇回收设备
乙醇回收设备使用较多的是外循环式蒸发器和酒精蒸馏塔，酒精蒸馏塔由塔釜、塔身、冷凝器、冷却器、缓冲罐、高位贮罐6个部分组成，如图8所示，适用于制药、食品、轻工、化工、等行业的稀酒精回收，该设备可将30～50 ℃的稀酒精蒸馏到93～95 ℃，残液排放含醇度低符合环保要求。外循环式蒸发器和酒精蒸馏塔的比较如表2所示。
表2
外循环蒸发器与酒精蒸馏塔回收乙醇的比较
设备 功能特点
相同点 不同点
外循环蒸发器 回收药材提取乙醇液或废乙醇的纯化回收。 (1)回收的乙醇浓度在85％～90%；(2)可以减压回收，回收速度快；
(3)酒精部分浪费，被真空带走。残液中乙醇含量较高，达30%以上；(4)设备占用空间小、集中，便于安装，操作方便。
酒精蒸馏塔 (1)回收乙醇浓度可达90％～95%；(2)常压回收，回收速度较慢，时间较长；(3)酒精浪费少，残液酒精含量低，可达10%以下；(4)设备占用空间，设备需要独立空间。
1.4
干燥设备
对于中药浸膏的干燥，目前采用较多的方式除了拌软材干燥，就是喷雾干燥、真空干燥等方式。
中药浸膏离心喷雾干燥设备（图9）有以下特点：（1）干燥速度快，料液经离心喷雾，表面积大大增加，在高温气流中，瞬间就可蒸发95%～98%水分，完成干燥时间仅需数秒钟；（2）适用于热敏性物料，由于液滴与热风并流方向流动，虽然热风的温度较高，但物料在水分蒸发时不会过热；（3）适用范围广，大批性质差异很大的物料都能用此设备生产。同时，其生产的产品具有良好的分散性、流动性和溶解性；（4）由于在瞬间完成干燥，产品能保持均匀的细小粒状。生产过程简化，操作控制方便。能一次干燥成粉状产品，干燥后不需要再进行粉碎和筛选，减少了生产工序，提高了产品纯度；（5）对于产品的粒径、松密度、水分，在一定范围内可改变操作条件进行调整，控制、管理都很方便。
而真空干燥的浸膏需要敲碎后进行粉碎才能达到喷雾干燥颗粒要求，干燥时间较长，干燥的方法要求高，易跑料等。对于小量实验性的物料适用。
2 以GMP规范设备的生产线的配套组合和施工
中药GMP实施手册中对中药提取设备选型要求：（1）其和中成药多品种小批量的特点相适应，设备生产能力应与生产规模及批量相适应；（2）设备结构要简单，要求密闭，药液输送管道应易于清洗、消毒和灭菌，防止药液滞留；（3）干燥设备的进风口要有过滤装置、出风口要有防止倒流装置；（4）设备应按照工艺流程合理布局等需要达到的标准，但是对于具体如何做没有详细具体的要求。
所以，生产企业应根据本企业中药产品提取的特点，选择合适的设备。如产品中大部分是藤蔓类和全草药材的，提取罐不适合用斜锥形，容易架桥，不好出料；如含淀粉类较多的药材，容易糊化，则提取罐的底部筛网容易堵塞，尤其是循环提取时更容易发生，导致药液滞留在提取罐中，出渣时容易发生安全事故，应在提取罐的出液装置上进行改进；如渗漉工艺适合用直桶式提取罐的话，装料时要注意松紧适宜，防止药材吸液涨肚现象导致堵塞，药液滞留罐内。
对于提取设备生产线的联动性一定要和产品工艺相适应，同时要注意在线质量监控，辅助设施的安装要注意管道的死角，避免出现盲管，避免出现药液滞留管道中间。目前从GMP要求来看，生产联动线存在的最大问题就是设备的在线清洁，因为涉及到工艺用水、清洁方法、污水处理，在实际应用中发现问题较多的也是这些。
3 结语
