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植物中草藥提取設備的現狀及發展
日期：2023-03-10 05:57
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摘要：前言：目前世界天然植物藥市場已達300億美元，且以每年20％的速度增長，很有可能在近幾年內快速增長到1000億美元以上；2003植物提取物占中藥類產品的出口份額增加到30.16%，已超過中成藥，成為我國中藥出口的**大類商品。植物提取領域發展潛力巨大，前景看好。投資少、生產成本低、**程度高的提取方法越來越為人們所重視。未來的幾年，植物提取品種和數量將大大增加，十年內將有數量級的飛躍，探討采用連續提取工藝，提高加工能力和得率，減低生產成本，有著不同尋常的意義。
一、植物提取設備現狀
目前中藥提取的主流設備有...
前言：目前世界天然植物藥市場已達300億美元，且以每年20％的速度增長，很有可能在近幾年內快速增長到1000億美元以上；2003植物提取物占中藥類產品的出口份額增加到30.16%，已超過中成藥，成為我國中藥出口的**大類商品。植物提取領域發展潛力巨大，前景看好。投資少、生產成本低、**程度高的提取方法越來越為人們所重視。未來的幾年，植物提取品種和數量將大大增加，十年內將有數量級的飛躍，探討采用連續提取工藝，提高加工能力和得率，減低生產成本，有著不同尋常的意義。
一、植物提取設備現狀
目前中藥提取的主流設備有浸漉罐、多功能提取罐、動態提取罐和熱回流提取濃縮機組等幾種，設備結構、操作方法同油脂提取的單罐設備基本相同。近幾年來推出的超臨界流體提取、超聲波強化提取、微波提取等工藝設備還不夠成熟，設計思路上也沒有跳出單罐萃取的模式。這里我們作一簡單回顧：
1、浸漉罐
典型的浸漉萃取設備。溶劑從罐體上部加入，對罐內的藥材進行萃取后從底部排出。優點是提取液含質量好、雜質少、提取得率高；設備簡單易于制造維護。缺點是萃取速度慢、溶劑用量大、生產效率低、能量消耗大，大規模生產時需要大量的提取罐，占地多、投資高。
2、多功能提取罐
使用*多的提取設備。用夾套蒸汽加熱浸沒在溶劑中的藥材，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回收藥材中的揮發油；采用二級或三級錯流萃取工藝時能提高提取得率。缺點是罐體直徑過大時，固體物質阻礙傳熱效率，物料難以充分煮透，以致提取效率下降，大規模生產時需要大量的提取罐。
3、動態提取罐(加攪拌強化萃取)
加有攪拌裝置的多功能提取罐。優點是藥材粉可以在攪拌作用下懸浮于溶劑中，傳熱速度快，擴散速度也快、所以萃取速度快、萃取率高。缺點是藥材要處理成細粉的功率消耗很大。渣滓與提取液分離需要通過離心機或板框過濾機，人力、動力消耗更大。
4、索氏提取濃縮機組
根據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機組。多功能提取罐放出的提取液過濾后進入濃縮器，濃縮時蒸發出的溶劑經冷凝后又回到多功能提取器，整個過程是一個微分的多級錯流萃取，只要時間充分，可以達到很高的提取率，生產效率和提取率要優于前面的設備。但多功能提取罐存在的問題它同樣不可避免。
5、其他提取工藝
超臨界提取、超聲波強化提取、微波提取是近幾年新開發的提取工藝。二氧化碳超臨界萃取的優點是選擇性強、提取物純度高，適合于從固體物料中提取已知化學結構、分子量較小的親脂性物質。缺點是操作壓力高、能量消耗大、設備放大時制造成本高。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。超聲波強化提取能利用超聲波振動的能量強化擴散過程，使溶劑容易浸入固體，固體溶質容易從固體內部擴散到固液界面，從而加速了萃取過程。缺點是受超聲波功率限制，大規模生產的經濟性不好，大功率超聲波的**性也有待驗證。微波提取利用微波對極性分子的作用加熱溶劑和藥材，使細胞壁破裂，達到加速萃取的目的。微波提取同樣受到微波發生功率的限制，在放大生產規模時存在一些工程問題。
以上工藝設備均為單罐、間歇提取設備，其優點是生產安排靈活，適合小批量多品種的植物提取，小規模生產時投資少等。缺點是總體效率低，生產成本高，大規模生產投資高等。一些新開發的提取工藝在放大時存在技術難題。
二、新型提取設備的開發
隨著中藥現代化進程的發展，植物提取的品種和數量將大大增加，要求提取設備具備加工能力大、生產成本低、投資少，使用有機溶劑時**程度高的特點，而現有的提取設備和工藝難以滿足以上要求，根據植物油連續浸出原理設計的中藥連續提取設備能滿足大規模工業化生產在技術和**上的要求。
1、平轉式連續提取器
平轉式提取器主要由轉動體(轉子)、假底(活絡篩網)、軌道、提取液收集格、
噴淋裝置、傳動裝置等組成，整個設備由外殼密封。
提取器的轉動體是由兩個同心的圓錐體組成的環形體。環形體被鋼板間隔形成若干個格子稱為料格，料格的下部均裝有假底，假底能承托物料并透過混合提取液。轉動體的外圈裝有齒條，通過鏈條由鏈輪和減速器傳動，繞主軸作順時針或逆時針方向轉動。假底的一側通過鉸鏈與隔板底一側連接，另一側有兩個滾輪支承在底座的內外軌道上，當假底合上時(料格開始裝料)小滾輪在園軌道上緩緩移動，并托住料格里的物料。移動過程中物料被設備上部噴入的提取液多次浸泡，重復浸泡、瀝干、浸泡、瀝干的提取過程，其中的有效成分被逐漸提取殆盡，*后用新鮮溶劑再噴淋浸泡一次，隨后進入滴干階段。滴干結束后，濕物料落入出料斗中，經物料輸送機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，對物料進行提取。
集液格里提取液的濃度同位置有關，*后一個集液格濃度*低，因為*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方向相反，形成逆流浸出。高濃度的提取液經過濾后，送后道工序處理。
不同品種中藥材提取時采用的溶劑、溫度各不同，設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。平轉式提取器整個提取過程采用自動化控制，可以控制設備的轉速、投料量、溶劑和提取液的噴入量、溫度，并能根據需要對提取液的技術指標實現在線測量。還能對藥渣中溶劑的回收、提取液的后道處理實行自動化控制。具體視中藥品種、提取工藝要求不同而調整。
平轉式提取器運行時動力消耗同其他提取設備相比要小的多。采用多級逆流提取后，溶劑循環提取次數多、用量少、所需的蒸汽用量也相應的節省了很多，有效成分殘留少，提取得率高。平轉式提取器結構簡單、制造方便，同類型的油脂浸出設備早已定型規模生產。設備密封性好，生產運行穩定，即使使用有機溶劑也能完全達到防爆要求。國內一中藥廠安裝的一臺試驗型、日處理中藥材10噸的平轉式中藥連續提取設備，就是以30噸/日的平轉式植物油浸出器為原型改造而成的，實現了從投料、提取、物料烘干溶劑回收、提取液蒸發、提取物干燥全線自動控制，大大減低了勞動強度，改善了生產條件。同多功能提取罐相比具有投資省、生產能力大、自動化程度高、生產條件好等優點。
2、罐組式連續提取器
盡管平轉式提取器具有許多的優點，但由于各種原因一直未能為廠家所了解和接受，因此另一種半連續提取設備——罐組式連續提取器在實際生產中得到了比較廣泛的應用。同平轉式提取器相比，罐組式連續提取器還不能算嚴格意義上的連續提取設備，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，但也有其優點，首先罐式提取器是中藥提取中使用較多的設備，用戶比較熟悉，比平轉式提取器更容易為大家所接受。其次是罐組式連續提取器由單個提取罐組成，每個罐可以按工藝要求進行調節控制，提取過程簡單易控，對藥材品種、數量、溶劑、提取方法的適應性更大，為許多中藥提取廠所喜歡。浙江省一保健品生產廠有二條罐組式提取生產線，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?？梢詥喂薏僮?，也可以連續提取。二條生產線自動檢測控制水平很高，溶劑用量、溫度、提取液比
重等重要技術參數均采可以在線檢測，并根據檢測數據通過計算機對提取過程進行調節控制。同平轉式提取器相比，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，對原材料數量、生產工藝的適應性也更好，所以在中藥提取方面應用相對來講更廣。
3、螺旋式連續提取機器
主要設備是一個帶夾套的螺旋輸送機，物料從設備的一端連續加入，通過螺旋葉片的運動將其推向另一端。溶劑則從另一端加入流向中藥材進料的一端，其間固體物料完全浸泡在溶劑中，同溶劑成逆向流動，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，能節省濃縮所需的能源；但固體物料和溶劑的返混現象比較嚴重，降低了提取的效率。設備在規模放大時存在一定的難度，目前日處理能力較低，實用價值不高。
三、存在問題和發展前景
平轉式中藥連續提取器具有加工能力大、生產成本低、投資少，使用有機溶劑時密封性能好，**程度高等優點，尤其適合單劑或單方大規模提取。但實際應用到工業化生產還有許多困難，目前絕大部分中藥提取生產線仍采用間歇式提取設備，其主要原因是：
一是中藥提取牽涉到與設備相應的生產工藝。新工藝、新設備不一定能適應原有品種的提取，為避免選錯設備承擔風險、中藥生產廠家寧愿隨大流選擇間歇提取設備。
二是連續提取設備的生產能力大，目前單個中藥制劑品種能達到這個提取產量的不多。
三是連續提取設備在政策法規方面存在的障礙。國家藥典規定了中藥制劑的生產方法，不按藥典生產即屬非法，可按情節判為劣藥或假藥。采用連續生產工藝會同藥典規定產生沖突，即便允許更改工藝也必須經過驗證并得到SFDA批準，而中藥制劑更改工藝的驗證工作是比較困難的，中藥制劑生產廠家不可能因為生產成本低而選擇連續提取設備。
四是至今尚未有在實踐中得到運用并證明效果明顯的平轉式中藥連續提取器。
據有關文獻報道，中藥提取仍然是國內中藥現代化的瓶頸之一。目前世界天然植物藥市場已達300億美元，且以每年20％的速度增長，很有可能在近幾年內快速增長到1000億美元以上；2003植物提取物占中藥類產品的出口份額增加到30.16%，已超過中成藥，成為我國中藥出口的**大類商品。植物提取領域發展潛力巨大，前景看好。投資少、生產成本低、**程度高的提取方法越來越為人們所重視。未來的幾年，植物提取品種和數量將大大增加，十年內將有數量級的飛躍，探討采用連續提取工藝，提高加工能力和得率，減低生產成本，有著不同尋常的意義。
連續提取工藝可首先應用在單方或單劑藥材的規模提取上，實際效果在生產中得到證實后，再推廣到中藥制劑生產。中國藥典中對中藥制劑的提取工藝作出規定，實際上宣告其他提取方法為非法，從而束縛了提取技術的發展，有值得商榷的地方。希望能引起有關部門的重視，慎重考慮對中藥制劑生產工藝的規定問題
一、植物提取設備現狀
目前中藥提取的主流設備有浸漉罐、多功能提取罐、動態提取罐和熱回流提取濃縮機組等幾種，設備結構、操作方法同油脂提取的單罐設備基本相同。近幾年來推出的超臨界流體提取、超聲波強化提取、微波提取等工藝設備還不夠成熟，設計思路上也沒有跳出單罐萃取的模式。這里我們作一簡單回顧：
1、浸漉罐
典型的浸漉萃取設備。溶劑從罐體上部加入，對罐內的藥材進行萃取后從底部排出。優點是提取液含質量好、雜質少、提取得率高；設備簡單易于制造維護。缺點是萃取速度慢、溶劑用量大、生產效率低、能量消耗大，大規模生產時需要大量的提取罐，占地多、投資高。
2、多功能提取罐
使用*多的提取設備。用夾套蒸汽加熱浸沒在溶劑中的藥材，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回收藥材中的揮發油；采用二級或三級錯流萃取工藝時能提高提取得率。缺點是罐體直徑過大時，固體物質阻礙傳熱效率，物料難以充分煮透，以致提取效率下降，大規模生產時需要大量的提取罐。
3、動態提取罐(加攪拌強化萃取)
加有攪拌裝置的多功能提取罐。優點是藥材粉可以在攪拌作用下懸浮于溶劑中，傳熱速度快，擴散速度也快、所以萃取速度快、萃取率高。缺點是藥材要處理成細粉的功率消耗很大。渣滓與提取液分離需要通過離心機或板框過濾機，人力、動力消耗更大。
4、索氏提取濃縮機組
根據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機組。多功能提取罐放出的提取液過濾后進入濃縮器，濃縮時蒸發出的溶劑經冷凝后又回到多功能提取器，整個過程是一個微分的多級錯流萃取，只要時間充分，可以達到很高的提取率，生產效率和提取率要優于前面的設備。但多功能提取罐存在的問題它同樣不可避免。
5、其他提取工藝
超臨界提取、超聲波強化提取、微波提取是近幾年新開發的提取工藝。二氧化碳超臨界萃取的優點是選擇性強、提取物純度高，適合于從固體物料中提取已知化學結構、分子量較小的親脂性物質。缺點是操作壓力高、能量消耗大、設備放大時制造成本高。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。超聲波強化提取能利用超聲波振動的能量強化擴散過程，使溶劑容易浸入固體，固體溶質容易從固體內部擴散到固液界面，從而加速了萃取過程。缺點是受超聲波功率限制，大規模生產的經濟性不好，大功率超聲波的**性也有待驗證。微波提取利用微波對極性分子的作用加熱溶劑和藥材，使細胞壁破裂，達到加速萃取的目的。微波提取同樣受到微波發生功率的限制，在放大生產規模時存在一些工程問題。
以上工藝設備均為單罐、間歇提取設備，其優點是生產安排靈活，適合小批量多品種的植物提取，小規模生產時投資少等。缺點是總體效率低，生產成本高，大規模生產投資高等。一些新開發的提取工藝在放大時存在技術難題。
二、新型提取設備的開發
隨著中藥現代化進程的發展，植物提取的品種和數量將大大增加，要求提取設備具備加工能力大、生產成本低、投資少，使用有機溶劑時**程度高的特點，而現有的提取設備和工藝難以滿足以上要求，根據植物油連續浸出原理設計的中藥連續提取設備能滿足大規模工業化生產在技術和**上的要求。
1、平轉式連續提取器
平轉式提取器主要由轉動體(轉子)、假底(活絡篩網)、軌道、提取液收集格、
噴淋裝置、傳動裝置等組成，整個設備由外殼密封。
提取器的轉動體是由兩個同心的圓錐體組成的環形體。環形體被鋼板間隔形成若干個格子稱為料格，料格的下部均裝有假底，假底能承托物料并透過混合提取液。轉動體的外圈裝有齒條，通過鏈條由鏈輪和減速器傳動，繞主軸作順時針或逆時針方向轉動。假底的一側通過鉸鏈與隔板底一側連接，另一側有兩個滾輪支承在底座的內外軌道上，當假底合上時(料格開始裝料)小滾輪在園軌道上緩緩移動，并托住料格里的物料。移動過程中物料被設備上部噴入的提取液多次浸泡，重復浸泡、瀝干、浸泡、瀝干的提取過程，其中的有效成分被逐漸提取殆盡，*后用新鮮溶劑再噴淋浸泡一次，隨后進入滴干階段。滴干結束后，濕物料落入出料斗中，經物料輸送機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，對物料進行提取。
集液格里提取液的濃度同位置有關，*后一個集液格濃度*低，因為*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方向相反，形成逆流浸出。高濃度的提取液經過濾后，送后道工序處理。
不同品種中藥材提取時采用的溶劑、溫度各不同，設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。平轉式提取器整個提取過程采用自動化控制，可以控制設備的轉速、投料量、溶劑和提取液的噴入量、溫度，并能根據需要對提取液的技術指標實現在線測量。還能對藥渣中溶劑的回收、提取液的后道處理實行自動化控制。具體視中藥品種、提取工藝要求不同而調整。
平轉式提取器運行時動力消耗同其他提取設備相比要小的多。采用多級逆流提取后，溶劑循環提取次數多、用量少、所需的蒸汽用量也相應的節省了很多，有效成分殘留少，提取得率高。平轉式提取器結構簡單、制造方便，同類型的油脂浸出設備早已定型規模生產。設備密封性好，生產運行穩定，即使使用有機溶劑也能完全達到防爆要求。國內一中藥廠安裝的一臺試驗型、日處理中藥材10噸的平轉式中藥連續提取設備，就是以30噸/日的平轉式植物油浸出器為原型改造而成的，實現了從投料、提取、物料烘干溶劑回收、提取液蒸發、提取物干燥全線自動控制，大大減低了勞動強度，改善了生產條件。同多功能提取罐相比具有投資省、生產能力大、自動化程度高、生產條件好等優點。
2、罐組式連續提取器
盡管平轉式提取器具有許多的優點，但由于各種原因一直未能為廠家所了解和接受，因此另一種半連續提取設備——罐組式連續提取器在實際生產中得到了比較廣泛的應用。同平轉式提取器相比，罐組式連續提取器還不能算嚴格意義上的連續提取設備，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，但也有其優點，首先罐式提取器是中藥提取中使用較多的設備，用戶比較熟悉，比平轉式提取器更容易為大家所接受。其次是罐組式連續提取器由單個提取罐組成，每個罐可以按工藝要求進行調節控制，提取過程簡單易控，對藥材品種、數量、溶劑、提取方法的適應性更大，為許多中藥提取廠所喜歡。浙江省一保健品生產廠有二條罐組式提取生產線，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?？梢詥喂薏僮?，也可以連續提取。二條生產線自動檢測控制水平很高，溶劑用量、溫度、提取液比
重等重要技術參數均采可以在線檢測，并根據檢測數據通過計算機對提取過程進行調節控制。同平轉式提取器相比，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，對原材料數量、生產工藝的適應性也更好，所以在中藥提取方面應用相對來講更廣。
3、螺旋式連續提取機器
主要設備是一個帶夾套的螺旋輸送機，物料從設備的一端連續加入，通過螺旋葉片的運動將其推向另一端。溶劑則從另一端加入流向中藥材進料的一端，其間固體物料完全浸泡在溶劑中，同溶劑成逆向流動，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，能節省濃縮所需的能源；但固體物料和溶劑的返混現象比較嚴重，降低了提取的效率。設備在規模放大時存在一定的難度，目前日處理能力較低，實用價值不高。
三、存在問題和發展前景
平轉式中藥連續提取器具有加工能力大、生產成本低、投資少，使用有機溶劑時密封性能好，**程度高等優點，尤其適合單劑或單方大規模提取。但實際應用到工業化生產還有許多困難，目前絕大部分中藥提取生產線仍采用間歇式提取設備，其主要原因是：
一是中藥提取牽涉到與設備相應的生產工藝。新工藝、新設備不一定能適應原有品種的提取，為避免選錯設備承擔風險、中藥生產廠家寧愿隨大流選擇間歇提取設備。
二是連續提取設備的生產能力大，目前單個中藥制劑品種能達到這個提取產量的不多。
三是連續提取設備在政策法規方面存在的障礙。國家藥典規定了中藥制劑的生產方法，不按藥典生產即屬非法，可按情節判為劣藥或假藥。采用連續生產工藝會同藥典規定產生沖突，即便允許更改工藝也必須經過驗證并得到SFDA批準，而中藥制劑更改工藝的驗證工作是比較困難的，中藥制劑生產廠家不可能因為生產成本低而選擇連續提取設備。
四是至今尚未有在實踐中得到運用并證明效果明顯的平轉式中藥連續提取器。
據有關文獻報道，中藥提取仍然是國內中藥現代化的瓶頸之一。目前世界天然植物藥市場已達300億美元，且以每年20％的速度增長，很有可能在近幾年內快速增長到1000億美元以上；2003植物提取物占中藥類產品的出口份額增加到30.16%，已超過中成藥，成為我國中藥出口的**大類商品。植物提取領域發展潛力巨大，前景看好。投資少、生產成本低、**程度高的提取方法越來越為人們所重視。未來的幾年，植物提取品種和數量將大大增加，十年內將有數量級的飛躍，探討采用連續提取工藝，提高加工能力和得率，減低生產成本，有著不同尋常的意義。
連續提取工藝可首先應用在單方或單劑藥材的規模提取上，實際效果在生產中得到證實后，再推廣到中藥制劑生產。中國藥典中對中藥制劑的提取工藝作出規定，實際上宣告其他提取方法為非法，從而束縛了提取技術的發展，有值得商榷的地方。希望能引起有關部門的重視，慎重考慮對中藥制劑生產工藝的規定問題