探索研究中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取智能化連續(xù)生產(chǎn)新技術(shù)——在傳統(tǒng)的中藥提取罐提取過(guò)程中，可能出現(xiàn)藥液過(guò)濾裝置堵塞造成藥液排液困難，影響浸膏收率，藥材架橋造成排放藥渣困難不易生產(chǎn)操作等問(wèn)題，這就需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)。本次研究以中藥材蜜款冬花的連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取為例，以浸膏收率、綠原酸含量轉(zhuǎn)移率等為考察指標(biāo)，對(duì)新設(shè)計(jì)的連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取機(jī)組進(jìn)行了性能確認(rèn)。最終，各成分轉(zhuǎn)移率高，得到的提取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好，證明新設(shè)備的性能優(yōu)良，為中藥提取提供了一種可行的新方法。
中藥提取是中藥制劑生產(chǎn)的重要操作單元，目前業(yè)內(nèi)多采用多功能提取罐進(jìn)行間歇式提取，提取物料在提取過(guò)程中多為“靜態(tài)”，僅提取溶媒有一定的流動(dòng)，存在受熱不均勻、提取溶媒流動(dòng)性差、有效成分提取率低；藥液過(guò)濾裝置易堵塞造成排液困難，從而影響浸膏收率；藥材架橋造成排藥渣困難等問(wèn)題。本研究結(jié)合《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要（2016—2030年）》提出的促進(jìn)中藥工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，推進(jìn)中藥工業(yè)智能化建設(shè)，加強(qiáng)技術(shù)集成和工藝創(chuàng)新，提升中藥裝備制造水平，建立中藥綠色制造體系，以及《中國(guó)制造2025》提出向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略[1-4]，根據(jù)《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》及《藥品記錄與數(shù)據(jù)管理要求（試行）》等法規(guī)對(duì)制藥行業(yè)智能制造的要求[5-7]，采用連續(xù)逆流提取機(jī)組自動(dòng)化控制管理平臺(tái)V1.0計(jì)算機(jī)軟件對(duì)中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取設(shè)備進(jìn)行了智能化連續(xù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)建造[8]。并以蜜款冬花的提取為例，以浸膏收率、綠原酸含量轉(zhuǎn)移率、蘆丁含量轉(zhuǎn)移率、浸出物等為考察指標(biāo)，對(duì)中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取機(jī)組新設(shè)備的性能進(jìn)行了確認(rèn)。
1、連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取智能化設(shè)計(jì)
1.1連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取新方法概述
本次研究采用的中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取機(jī)組新設(shè)備屬?lài)?guó)內(nèi)原創(chuàng)，入選科學(xué)技術(shù)部國(guó)家火炬計(jì)劃項(xiàng)目、江蘇省重點(diǎn)推廣應(yīng)用新技術(shù)新產(chǎn)品，擁有天然植藥物有效成分高效連續(xù)逆流提取機(jī)組的攪拌葉片、一種植物藥物生產(chǎn)用逆流提取機(jī)的過(guò)濾裝置等21項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利[9-10]。原始取得“連續(xù)逆流提取機(jī)組自動(dòng)化控制管理平臺(tái)”計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)（登記號(hào):2021SR2198302）。
設(shè)備工作原理為：中藥材粗粉通過(guò)連續(xù)逆流提取機(jī)組投料口螺旋定量投料，物料在潤(rùn)藥機(jī)內(nèi)接受浸潤(rùn)，再?gòu)耐读隙艘月菪七M(jìn)方式被推向出料端，提取溶媒則從進(jìn)液口由流量計(jì)按工藝要求定量加入。設(shè)備通過(guò)溫控裝置控制提取溫度，藥材與提取溶媒兩者均呈單向流且流向相反，在螺旋槳有孔葉片推進(jìn)下，中藥材連續(xù)翻轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)向前與提取溶媒逆流充分接觸、置換，取得較大的濃度差以進(jìn)行提取，藥渣經(jīng)擠汁機(jī)擠干后出料，整個(gè)提取流程如圖1所示。中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取工藝水提取料液比為1∶6～11∶10，醇提取料液比為1∶2～1∶4，提取溫度為40℃～100℃，具有提取溶媒用量少、藥材受熱均勻、受熱時(shí)間短、可不間斷連續(xù)生產(chǎn)[11-12]，可更好地保留熱敏性有效成分，有效成分轉(zhuǎn)移率高，使藥液色澤和口味更加純真等優(yōu)點(diǎn)。此外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)打印、數(shù)據(jù)貯存等功能，可保證提取數(shù)據(jù)的可追溯性。機(jī)組與藥材接觸部位均采用SUS304L和SUS316L優(yōu)質(zhì)不銹鋼制造，機(jī)組筒體形狀為圓缺“U”形設(shè)計(jì)，打開(kāi)門(mén)蓋清洗方便、清潔效果好，可防止多產(chǎn)品共線(xiàn)可能引起污染、交叉污染等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)[13-15]。
圖1 中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取流程
1.2智能化設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)權(quán)限分級(jí)設(shè)計(jì)
運(yùn)用信息技術(shù)與制造技術(shù)，采用華泰制藥設(shè)備自動(dòng)化控制嵌入式軟件V1.0對(duì)連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取機(jī)組（如圖2所示）進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)采用三級(jí)權(quán)限設(shè)計(jì)（Ⅰ級(jí)為管理員Admin、Ⅱ級(jí)為工藝員Technicians、Ⅲ級(jí)為操作員Operator），對(duì)工藝中的中藥材加料螺旋推進(jìn)轉(zhuǎn)速（1～10?r/min）、提取螺旋推進(jìn)轉(zhuǎn)速（1～10?r/min）、提取溶媒加入流量（單位為l/h，料液比為1∶10）、提取溫度（40℃～100℃）、提取時(shí)間（30～120?min）等關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行控制，使關(guān)鍵質(zhì)量屬性如含量、鑒別、浸膏收率等符合標(biāo)準(zhǔn)要求，保障藥品安全、有效和質(zhì)量可控。
1.3計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)三級(jí)權(quán)限
1.3.1?管理員一級(jí)權(quán)限
輸入管理員用戶(hù)名及登錄密碼，登錄管理員操作權(quán)限界面，可對(duì)工藝員二級(jí)權(quán)限、操作員三級(jí)權(quán)限、賬戶(hù)進(jìn)行分置，具有修改、變更、禁用和刪除，設(shè)置用戶(hù)名和登錄密碼，時(shí)間校準(zhǔn)設(shè)置以及系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)的備份恢復(fù)，重新安裝等權(quán)限。
1.3.2?工藝員二級(jí)權(quán)限
輸入工藝員用戶(hù)名及登錄密碼，進(jìn)入工藝員操作權(quán)限界面，可進(jìn)行中藥材加料螺旋推進(jìn)轉(zhuǎn)速、提取螺旋推進(jìn)轉(zhuǎn)速、提取溶媒加入流量、提取溫度、提取時(shí)間等關(guān)鍵工藝參數(shù)的設(shè)置，具有查閱系統(tǒng)輸入信息，對(duì)系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)的備份進(jìn)行修改、刪除，查看歷史數(shù)據(jù)等權(quán)限。
1.3.3?操作員三級(jí)權(quán)限
輸入操作員用戶(hù)名及登錄密碼進(jìn)入操作員操作界面，可通過(guò)計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)監(jiān)控中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取機(jī)組設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行發(fā)布。
2、中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取機(jī)組性能確認(rèn)
2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
取蜜款冬花10?kg經(jīng)前處理粗碎，控制粒徑為0.1?cm～0.5?cm。工藝員設(shè)定關(guān)鍵工藝參數(shù)：中藥材加料螺旋推進(jìn)轉(zhuǎn)速為5?r/min，提取螺旋推進(jìn)轉(zhuǎn)速為3?r/min，提取溶媒加入流量為100?l/h（料液比為11∶10），提取溫度為100℃，提取時(shí)間為90?min。管理員對(duì)設(shè)定參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)的一致性進(jìn)行復(fù)核。操作員進(jìn)行中藥材的粗碎、提取的進(jìn)料、連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、藥渣出料等具體操作。連續(xù)3次進(jìn)行連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取，以浸膏收率，綠原酸含量轉(zhuǎn)移率、蘆丁含量轉(zhuǎn)移率、浸出物等作為考察指標(biāo)，確認(rèn)中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取設(shè)備計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)控制功能的有效性。
2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢查
按高效液相色譜法分別測(cè)定蜜款冬花藥材、浸膏、藥渣的綠原酸含量、蘆丁含量[14]，按《中華人民共和國(guó)藥典（2020年版）》中照醇溶性浸出物測(cè)定法下的熱浸法測(cè)定浸出物，對(duì)浸膏收率、綠原酸含量轉(zhuǎn)移率、蘆丁含量轉(zhuǎn)移率、浸出物等指標(biāo)進(jìn)行檢查，以確認(rèn)蜜款冬花連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取工藝的重現(xiàn)性。
2.3結(jié)果評(píng)定
按擬定的連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取工藝加料螺旋推進(jìn)轉(zhuǎn)速：5?r/min，提取溶媒加入流量：100?l/h，提取螺旋推進(jìn)轉(zhuǎn)速：3?r/min，提取時(shí)間：90?min，提取溫度：100℃，連續(xù)3次進(jìn)行驗(yàn)證，所得浸膏收率檢查均值為50.71%，浸出物檢查均值為17.02%，藥渣檢查綠原酸含量最高為0.126?mg/g，蘆丁含量最高為0.017?mg/g，說(shuō)明提取后的藥渣有效成分幾乎無(wú)殘留。對(duì)含量轉(zhuǎn)移率進(jìn)行檢查，所得綠原酸含量轉(zhuǎn)移率均值為69.10%、蘆丁含量轉(zhuǎn)移率均值為77.07%，含量轉(zhuǎn)移率高。檢查結(jié)果證明連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取工藝穩(wěn)定，各項(xiàng)檢查數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好，中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取機(jī)組性能良好。
3、結(jié)論
最大限度提取中藥材的藥效成分是中藥提取的目標(biāo)，為了保障中藥材藥效成分不被破壞，選擇提取設(shè)備和優(yōu)選提取工藝尤為重要。中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取機(jī)組具備一系列智能化連續(xù)生產(chǎn)的獨(dú)特功能，如螺旋定量投料，提取溶媒定量加入，螺旋槳有孔葉片推進(jìn)藥材連續(xù)、翻轉(zhuǎn)、動(dòng)態(tài)向前與提取溶媒逆流充分接觸、提取，以換取更大的濃度差；藥渣經(jīng)擠汁機(jī)擠干后出料等，解決了傳統(tǒng)的中藥提取罐間歇式生產(chǎn)，藥液排液困難影響浸膏收率，藥材架橋造成藥渣排除困難、人工出藥渣困難的問(wèn)題。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取工藝溶媒用量少、有效成分提取率高、能源用量少，工藝適用性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好，設(shè)備計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)控制功能有效、性能良好，實(shí)現(xiàn)了中藥提取的操作步驟程序化、工藝流程標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品質(zhì)量均一化的智能化連續(xù)生產(chǎn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。這為中藥提取提供了新設(shè)備、新方法，為推進(jìn)中藥連續(xù)逆流動(dòng)態(tài)提取機(jī)組新設(shè)備的智能化連續(xù)生產(chǎn)新技術(shù)、新方法在我國(guó)中藥、食品行業(yè)的應(yīng)用，提供了原始的參考依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。
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