植物藥提取設(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)娏芙菀淮危S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，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。可以單罐操作，也可以連續(xù)提取。二條生產(chǎn)線自動(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