中药制剂生产设备课件(同名144)

药物制剂设备药物制剂设备第九章第九章 中药制剂生产设备中药制剂生产设备第一节 中药炮制设备一、一、概述 中药炮制的目的是：使中药材达到一定的净度和纯度，便于鉴别真伪；有利于有效成分的溶出，提高浸出药液质量，消除或减少中药的毒性或副作用；改变和增强中药材固有的疗效；适用于中药制剂的制备和贮藏。对天然药用动植物进行净选、洗涤、软化、切制、炮炙等方法制取饮片的机械称为中药炮制设备。（一）概述 净选是除去药材中的杂质使其达到一定净度标准，以保证用药剂量准确的操作方法。（二）洗药机 洗药机是通过将中药材翻滚、碰撞、用饮用水对药材喷射洗涤以去除药材表面泥沙、细菌、杂质等的设备，适用于一定规格尺寸以上的根茎类、皮类、种子、果实类、矿物质及大部分菌类药材的清洗。目前洗药机以滚筒式为主，也有履带式、刮板式等。二、中药材净选设备二、中药材净选设备1.结构：滚筒式洗药机由回转滚筒、电动机、导轮、冲洗管、防护罩、水泵等组成，如图9-1所示。2.工作原理：原药材从加料槽加入回转滚筒，内部带有筛孔的回转滚筒在回转时与高压水泵喷淋水产生相对运动，吸附在药材上的杂质随水经筛孔排出，滚筒内有内螺旋导板推进物料，洗净后的药材从另一端排出。3.操作要点4.清洁标准操作规程5.维护保养标准操作规程6.设备常见故障及排除方法三、中药材切制设备三、中药材切制设备（一）往复式切药机切药机常用的有往复式切药机、转盘式切药机等。1.结构 往复式切药机由加料盘、传送带、压辊、刀片、曲轴、皮带轮、变速箱、机座等组成，刀架通过连杆与曲轴相连。2.工作原理 当电动机转动带动皮带轮旋转时，皮带轮上的曲轴带动连杆和切刀作上下往复运动。药材通过传送带输送，在刀床处受到压辊的挤压作用被轧紧，通过刀床送出在出口受到刀片的截切，切段长度由传送带的传送速度确定。3.操作要点4.清洁标准操作规程5.维护保养标准操作规程6.设备运行注意事项 四、中药炮炙设备 1.1.结构：滚筒式炒药机由炒药筒、电机、蜗轮蜗杆传动结构：滚筒式炒药机由炒药筒、电机、蜗轮蜗杆传动系统等组成，如图系统等组成，如图9-39-3所示。所示。2.工作原理 炒药机有卧式滚筒式和立式平底搅拌式，可用于饮片的炒黄、炒炭、砂炒、麸炒、盐炒、醋炒、蜜炙等。通过加热旋转的滚筒，并利用滚筒内的叶片抄板，使物料翻动以便对药材进行炮炙。炒制结束，反向旋转炒药筒，由于抄板的作用，药材即卸出。3.操作要点 4.清洁标准操作规程 5.维护保养标准操作规程 6.特点及应用范围第二节 中药浸出设备一、概述中药材中含有生物碱、皂苷、挥发油、鞣质、黄酮、香豆素、树脂、醌、木脂素、游离三萜、多糖等类化合物，其中部分为药用活性成分，部分为无效成分，即杂质。利用不同溶剂对药材中的不同活性成分的溶解性能不同，浸出溶剂湿润药材组织，透过细胞质膜，将药材中所含有的一种或多种有效成分溶解、浸出，除去无效成分的操作过程叫中药浸提，浸提得到的产品称作浸出药剂。浸提过程一般分为浸润、溶解、扩散、置换四个阶段。用于制备浸出药剂的机械称为浸出设备。（一）浸出设备分类1.按浸出方法分类（1）煎煮设备（2）浸渍设备（3）渗漉设备（4）回流设备（5）超临界萃取设备（6）超声波提取设备（7）微波提取设备2.按浸出工艺分类（1）单级浸出工艺设备（2）多级浸出工艺设备（3）连续逆流浸出工艺设备（二）浸出设备与浸出因素的关系1药材的粉碎度越大，表面积越大，接触面积越大，提取效率越高。2温度升高，扩散速度增加，浸出效率提高3浓度梯度越大，扩散推动力越大，浸出效率越高。4.在流动的介质中进行浸出时，药材与溶剂的相对运动速度增高，扩散速度加快，浓度梯度增大，加快浸出。5.提高浸出压力有利于加速药材的浸润过程。二、常用浸出设备（一）自动煎药浓缩机1.结构 自动煎药浓缩机具有提取和浓缩两项功能，它由组合式浓缩锅改造而成，适用于医院制剂室生产。基本结构由提取筒、浓缩筒、控制器、真空泵等组成。2.工作原理 按中药提取的工艺设计，采用特殊结构的密闭容器和电气控制系统，能对小剂量调配处方进行提取，在高真空下对煎煮水溶液加热，使其中大部分水分低温沸腾后汽化而被除去，从而制得高浓度药膏。3.性能特点（1）煎药部分（2）浓缩部分4.常见故障及处理方法见表9-2（二）渗漉设备 渗漉法是将药材粗粉置渗漉容器中，溶剂从容器上部连续加入并流经药材，渗漉液从下部不断流出，从而浸出药材有效成分的方法。v渗漉工艺包括单渗漉法、重渗漉法、加压渗漉法等。1结构：常用渗漉罐内部为圆筒形结构，由罐体、加料口、气动出渣门、筛板、筛网、气动操作台等组成，其底部有滤布等以支持药粉底层。罐体有夹层，可通过热水、蒸汽加热或冷冻盐水冷却，以达到浸出所需温度，并能常压、加压及强制循环渗漉操作。2工作原理：渗漉时，往药材粗粉中不断添加浸取溶剂使其渗过面从下端出口流出浸取液，溶剂渗入药材的细胞中溶解大量的可溶性物质之后，浓度增加，密度增大而向下移动，上层的浸取溶剂或稀浸液置换位置,形成良好的浓度差，使扩散较好地自然进行，故提取效果优于浸渍法，提取也较完全，而且省去了分离浸取液的操作时间。（三）多能提取罐多能提取罐按照罐体形状不同分为底部正锥式、底部斜锥式、直筒式、倒锥形、翻斗式及罐底能加热式等多种，按照提取过程性质不同分为静态多能提取罐和动态多能提取罐。1.多能提取罐结构 主要由罐体、加料口、出渣门、气动装置、夹套等组成，如96各图所示。罐体一般采用不锈钢材料制造，规格有0.5m3、1m3、1.5m3、2m3、3m3、6m3等。夹层可通入蒸气加热或通水冷却。2.工作过程 药材经加料斗进入罐内，加水浸没药材，浸泡适宜时间，向罐内通入蒸气进行直接加热，当温度达到提取工艺规定的温度后，停止向罐内通蒸气，改为夹层通蒸气间接加热，维持罐内温度在规定的时间。提取完毕后，浸出液从罐体下部经滤板过滤后排出收集，药渣再依法煎煮提取12次，合并各次滤液，即得。(1)底部直锥式（2）底部斜锥式（3）倒锥形（4）带搅拌装置（四）多级逆流提取方法与设备1.多级逆流提取法：多级逆流提取是将一定数量的提取罐用输液管道互相连接起来，先后排成一定次序，形成罐组。通过相应的流程配置，逐级将药材中的有效成分扩散至起始浓度相对较低的套提溶液中，以最大限度转移药材中可溶解成分，缩短提取时间和降低溶剂用量的中药提取技术。浸出过程中由于浸出液与药渣走向相反，故称为逆流提取法。2.多级逆流提取设备（1）结构：多级逆流提取设备一般由510个渗漉罐、加热器、泵、溶剂罐、贮液罐等组成。（2）工作过程（3）技术特点 图97 多级逆流提取设备结构示意图（五）热回流循环提取浓缩机组热回流循环提取浓缩机组是中药制药企业使用的新型全封闭连续循环动态提取浓缩机组。1.结构：热回流循环提取浓缩机组基本结构由浸出和浓缩两大部分组成。（1）浸出部分：包括提取罐、消泡器、提取罐冷凝器、提取罐冷却器、油水分离器、过滤器、泵等。（2）浓缩部分：包括浓缩加热器、蒸发室、浓缩冷凝器、浓缩冷却器、储罐等组成。2.工作原理 把中药材浸泡在溶媒中，采用蒸气加热，使溶剂在药材间循环流动。溶剂的循环流动，增加了磨擦洗脱力度和浓度差，静压柱加速溶剂对药材的渗透力。一定的温度加快了对有效成份的溶解浸出。经过设定的时间，药液经过滤器过滤后直接放入蒸发器(水提时负压，醇提时常压)浓缩，蒸发器产生的二次蒸气，经冷凝器、切换器可以送回常压提取罐，作为新溶剂和热源使用，形成边提取边浓缩，直到获得符合工艺要求的中间体。提取终点，药渣经回收溶剂排放，溶剂经冷却后放入贮槽。（六）中药多能提取生产线1.中药多能提取生产线组成：由提取罐、泡沫分离器、冷凝器、冷却器、油水分离器、气液分离器和管道过滤器等组成，如图99所示。可进行常温浸渍、温浸、热回流等操作；在罐体底部增加一台减速搅拌器进行搅拌，可实现动态提取。2.工作原理:提取罐夹套通入蒸气对罐体内药材及溶剂加热，浸出液中的蒸气经冷凝、冷却，直接回流入罐，或进入油水分离器分离出挥发油；也可将浸出液经管道过滤器过滤后用底部出口的泵抽出再从罐顶部加入提取罐，进行强制循环提取。3.操作要点4.注意事项 图99 中药多能提取生产线示意图（七）超临界流体萃取设备 超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction,简称SFE）是用超临界流体作溶剂对目标成分进行萃取和分离的技术。1.超临界流体概念：是指处于临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上的流体，是介于液态和气态之间的一种状态。2.超临界流体特性:同时具有类似液体的高密度和气体的低黏度，使超临界流体既具有液体对溶质溶解度较大的特点，又具有气体易于扩散和运动的特性，超临界萃取时传质速率远大于其处于液态下的溶剂萃取速率，成为良好的分离介质和反应介质。由于二氧化碳具有较低的临界温度和适宜的临界压力，其操作压力一般为830MPa，温度在3080之间，且无色、无味、无毒、不易燃、化学惰性、膨胀性低、价格低廉，故目前生产上常用二氧化碳作为超临界流体提取中药材的有效成分。3.超临界流体萃取设备（1）系统组成：超临界流体提取设备包括萃取釜、分离釜（解析釜）、精馏柱、高压泵、CO2贮罐、温度和压力控制系统等。（2）萃取工艺流程及原理：超临界二氧化碳流体（SFE-CO2）基本流程包括萃取和解析两个阶段。超临界CO2流体萃取工艺参数主要包括：萃取压力、萃取温度、二氧化碳流量、萃取时间、药材粉碎度、夹带剂种类及用量等。（3）超临界流体萃取技术特点：提取温度低，适于热敏性药物；萃取分离可一次完成，提取速度快、效率高；整个萃取过程处于密闭状态，排除了药物氧化和见光分解的可能性；提取的产品中没有溶剂残留；用作超临界流体的CO2无毒、无腐蚀性、价廉，可循环使用；适于脂溶性、分子量较小的成分的萃取。对极性较大、相对分子质量较大的物质提取可以通过加入夹带剂，或升高压力等措施加以改善；属于高压设备，一次性投资较大。图9-10 超临界二氧化碳提取工艺流程示意图（八）超声波提取设备 超声波是指频率高于20KHz的声波。超声波提取是利用超声波具有的机械、空化及热效应，通过增大介质分子的运动速度，增大介质的穿透力以提取中药有效成分的方法。1设备结构 超声波提取设备主要由提取罐、超声装置波振荡器、加料口、冷凝器、冷却器、出料口、控制系统等2.工作原理 由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过超声波振荡器浸入式振合转换成高频机械振荡而传播到介质提取液中，超声波在提取液中疏密相间地向前辐射，使液体振荡，通过强烈的机械效应、空化效应及热效应等，促使物料中所含有效成分快速、高效率溶出。3.应用特点 超声提取时不需加热，避免了中药常规煎煮法、回流法长时间加热对有效成分的影响，适用于热敏物质的提取；超声提取提高了药物有效成分的提取率，提高了药材的利用率；工艺简单，操作方便。图911 超声提取设备结构示意图（九）微波提取法及设备 目前国内微波辅助提取设备主要包括：微波萃取设备、微波低温萃取设备、微波真空萃取设备、微波动态提取设备、连续式微波提取设备、微波逆流提取设备等，可实现水提、醇提等操作。微波提取频率通常为2450MHz。1设备结构 微波提取设备主要包括微波提取罐、泡沫捕集器、冷凝器、冷却器、气液分离器、油水分离器、控制与检测系统等。微波提取罐由内萃取腔、微波源、微波抑制器、进液口、回流口、微波加热腔、搅拌装置、排料装置组成。2工作原理 微波提取技术主要是基于微波的热特性。微波透过萃取介质，到达植物药料内部，由于物料的维管束和腺胞系统含水量高，水分子吸收微波能量，使细胞内温度迅速上升，使细胞内部的压力增大。液态水汽化产生的压力超过细胞壁可承受的能力时，细胞破裂，细胞内的有效成分进入萃取剂而被溶解，过滤除去药渣，即可达到萃取的目的。3.应用特点 微波具有很强的穿透力，可以在物料内外部分同时均匀、迅速加热，故微波提取时间短，收率高；药材不需要干燥等预处理；热效率高，节省能源；溶剂用量少，可降低排污量；第三节 蒸发、蒸馏设备蒸发、蒸馏是中药制剂生产中进行浓缩、分离的两种单元操作。这两种单元操作都是借助热的传递作用来进行的。一、蒸发设备（一）蒸发方式及设备类型 蒸发是利用加热的方法，使溶液中部分溶剂气化分离，以提高溶液中的溶质浓度的工艺过程。简单地说是浓缩溶液的单元操作。蒸发工艺所用的设备，称为蒸发器。蒸发在制药过程中应用目的是：（1）药物溶液的浓缩：各类提取液的浓缩，以便将其制成各种剂型。（2）喷雾干燥前预处理：蒸发将药液浓缩到一定浓度再进行喷雾干燥。（3）减少溶液体积：蒸发减少溶液体积以便储存和运输。（4）回收溶剂：蒸发将废液中的溶剂气化，然后再冷凝回收。（5）结晶：通过蒸发操作制取饱和溶液，得到结晶产品。（二）蒸发设备 蒸发设备常称为蒸发器，主要由加热室、分离室和辅助设备构成。加热室也称沸腾室，分离室也称蒸发室，溶液在加热室受热沸腾，汽化后产生的二次蒸气（带有大量的液滴）进入蒸发室，利用蒸发室突然增大的蒸发空间使液滴凝聚沉降而与蒸气分离。根据加热室和蒸发操作时溶液流动情况，可将间壁式加热蒸发器分为循环型（非膜式）蒸发器、单程型（膜式）蒸发器两大类。辅助设备主要有除沫器（或气液分离器）与冷凝器。1.循环型（非膜式）蒸发器 （1）中央循环管式蒸发器 1）主要结构 2）工作原理 1.蒸发方式 （1）常压蒸发 （2）减压蒸发 （3）薄膜蒸发 2蒸发设备的类型 （1）按蒸发器的效数分类 单效蒸发器：蒸发器产生的二次蒸气不再利用，经冷凝 后移除。多效蒸发器：是指蒸发器产生的二次蒸气用做另一蒸发器的热源。（2）按蒸发器的型式分类 单程式蒸发器 循环型蒸发器图9-12 中央循环管式蒸发器1.加热室；2.蒸发室（2）外循环式蒸发器 1）主要结构：加热室与蒸发室由上下循环管相连，加热室为列管式换热器，加热管较长，加热室顶部多设有除沫器。蒸发器由于与加热室分开，又称为外加热式。2）工作原理：当料液在加热室被加热至沸腾后，部分溶液被气化沸腾的液体连同气化的蒸气快速沿壁进入蒸发室，溶液受离心力作用而旋转降至分离室下部，经下循环管返回加热室，二次蒸气从上部排出。由于溶液在循环管内流动不受热，使料液在此处的相对密度远大于加热室的相对密度，从而使液体的循环速度加快。为了更有效地防止料液被二次蒸气夹带形成跑料，常外设分离器，并根据需要，另设回收装置，对有机溶剂进行回收。3）操作要点图9-13 外循环式蒸发器1、3.循环管，2.加热室，4.蒸发室（3）强制循环蒸发器为了处理黏度较大或容易析出结晶或结垢的溶液，加快循环速度，以提高传热系数常采用强制循环蒸发器，如图9-14所示，它借助泵的外力强制循环蒸发。1）主要结构：有加热室、蒸发室、除沫器、循环管、循环泵等。2）工作原理：被蒸发的溶液从蒸发器底部用循环泵打出，然后进入蒸发器蒸发，使料液形成不断循环的定向流动。一般速度可达1.53.5m/s，有时达到5m/s。3）操作要点 循环型蒸发器的共同缺点：蒸发器内溶液的滞留量大，溶液在高温下停留时间长，不适用于热敏性物料的蒸发。图9-14 强制循环蒸发器1.加热室，2.循环管，3.循环泵，4.除沫器，5.蒸发室 2.单程型（膜式）蒸发器（1）升膜式蒸发器 1）主要结构：由蒸发室、分离室及附属的高位液槽、预热器等构成，如图915所示。2）工作原理 3）适用范围：升膜式蒸发器不适合高黏度、易结晶和易结垢料液的浓缩。适用于处理蒸发量较大的稀溶液及热敏性或易生泡的溶液。中药提取液可选用此蒸发器做初步蒸发浓缩之用，将溶液浓缩到一定相对密度后，再采用其它蒸发器如刮板式、薄膜式蒸发器来进一步浓缩。升膜式蒸发器可采用常压蒸发也可以减压蒸发，其正常操作的关键是让料液在加热管壁上形成连续不断的液膜上爬。产生爬膜的必要条件是要有足够的传热温差和传热强度，使蒸发产生的二次蒸气量和蒸气速度达到足以带动溶液成膜上升的程度。图9-15 升膜式蒸发器1.二次蒸气导管，2.蒸发室，3、5.输液管，4.流量计，6.混合冷凝器，7.高位液槽，8.气液分离器，9.预热器，10.浓缩液导管（2）降膜式蒸发器 1）主要结构：由蒸发室、分离器及附设的高位液槽、预热器等组成，如图916所示。2）工作原理：降膜式蒸发器与升膜式蒸发器的区别是料液从蒸发器的顶部加入，通过分布器均匀地进入加热蒸发室，在重力作用下沿管壁成膜状下降，并在成膜过程中不断被蒸发增浓，在底部进入气液分离室得到浓缩液。为了保证料液在加热管内壁形成均匀的薄膜，并且防止二次蒸气从管上方窜出，在每根加热管顶部必须设置液体分布装置。3）特点：与升膜式相比较，降膜式蒸发器特点有：蒸气、冷凝水的耗量小，处理量大，料液停留时间更短，受热影响更小。所以更适用于处理热敏性物料、蒸发浓度较高的溶液或黏度较大的物料，如粘度在0.050.45Pas范围内的物料。不适用于易结晶或易结垢的溶液。图9-16 降膜式蒸发器1.加热蒸发室，2.分离器（三）多效蒸发 1.多效蒸发的原理 将几个蒸发器顺次连接起来协同操作以实现二次蒸气的再利用，从而提高加热蒸气利用率的操作称为多效蒸发。2.多效蒸发的流程（1）并流加料法（又称顺流法）：料液与蒸气的流向相同。料液与蒸气都是由第一效依次流到末效（2）逆流加料法：料液与蒸气的流向相反。料液从末效加入，必须用泵送入前一效；而蒸气从第一效加入，依次至末效。（3）平流加料法：料液同时加入各效，完成液同时从各效引出，蒸气从第一效依次流至末效。3多效蒸发器 常用多效蒸发器的效数为24效，可根据蒸发水量的多少来选择，当蒸发量为500kg/h时，可选用单效；5001500kg/h时应选用双效；大于1500kg/h时，选用三效。常见的有二效、三效、四效外加热式蒸发器，二效升降膜蒸发器，三效降膜蒸发器等多种形式。（1）二效外加热式蒸发器 1）主要结构：它由一效加热室、一效蒸发室、二效加热室、二效蒸发室、受水器、冷却器及真空系统等构成，采用平流加料法，如图9-20所示。2）操作要点图9-20 二效外加热式蒸发器示意图1.一效蒸发室，2.视镜，3.一效加热室，4.二效加热室，5.受水器，6.冷凝器，7.二效蒸发室（2）二效升降薄膜蒸发器1）主要结构：主要由升膜蒸发器、降膜蒸发器、分离器及高位计量罐、预热器等组成，如图9-21所示。2）工作原理：它采用顺流加料法。料液经预热后进入一效升膜蒸发，产生的气液混合物，经一效分离器分离出来的料液进入二效继续降膜蒸发浓缩，经二效分离器得到所需浓缩液，一效产生的二次蒸气作为二效的热源，而二效蒸发产生的蒸气再用来预热稀溶液，从而使热能得到充分利用。该设备可用于多泡沫性料液的浓缩。3）操作要点 图9-21 二效升降薄膜蒸发器示意图1.升膜蒸发器；2.一效分离器；3.液体分布器；4.降膜蒸发器；5.二效分离器；6.预热器；7.转子流量计；8.高位计量罐二、蒸馏设备（一）蒸馏方式及设备类型 1.蒸馏方式（1）按蒸馏操作方式可分为间歇蒸馏、连续蒸馏。（2）按蒸馏方法分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊蒸馏。（3）按蒸馏操作压力分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏。2.蒸馏设备类型 常用的蒸馏设备有：常压蒸馏设备、减压蒸馏设备、精馏设备，还有水蒸汽蒸馏设备、分子蒸馏设备等。（二）蒸馏设备 1.常压蒸馏设备 1）主要结构：由蒸馏器、冷凝器、接受器构成。蒸馏器为不锈钢或铜制的夹层锅，用蒸气加热，特点是容量大，结构简单，操作方便，可用于乙醇等溶剂的回收，但加热面积较小，提纯分离效果差，且常压下进行蒸馏，蒸馏温度高，时间长，不适用于热敏性料液的蒸馏，如图9-22所示。3）注意事项 2）操作要点图9-22 常压蒸馏设备1.蒸发器，2.观察窗，3.温度计，4.冷凝器，5.接受器2.减压蒸馏设备1）主要结构：减压蒸馏设备由蒸馏器、冷凝器、接受器及附设的真空装置构成。蒸馏器为夹套结构，冷凝器为列管式，多以不锈钢制成，如图9-23所示。2）工作原理：在减压条件下将料液加热沸腾，产生的蒸气经除沫装置除沫后冷凝成蒸馏液。由于降低液面压力，使料液沸点相应降低，不仅提高蒸馏效率，还可保证料液有效成分的稳定，故主要用于有效成分不耐热的浸出液浓缩及溶剂的回收。3）操作要点 4）注意事项 图9-23 减压蒸馏设备1.温度计，2.观察窗，3.原料入口，4.蒸馏器，5.除沫器，6.排气阀，7.接受器，8.冷凝器 3.精馏设备 精馏是利用多次部分气化和多次部分冷凝，以分离液体混合物的操作过程。根据流程不同，精馏设备分为间歇精馏设备和连续精馏设备。1）主要结构：由蒸馏釜、精馏塔、冷凝器与其他辅助设备组成，如图9-24所示。2）操作要点：采用精馏设备回收乙醇时，先关闭平衡器与冷却器之间的图9-24 精馏设备1.主塔，2.蒸馏釜，3.高位槽，4.流量计，5.成品槽，6.冷却器，7.平衡器，8.冷凝器