|
振动微粉机在中药生产中的应用与发展 摘要:概述了振动微粉机的结构原理、特点,和其他设备的性能比较,以及振动微粉机的研制和生产情况。阐述了其在中药生产中的应用优势,并对其前景进行展望。 关键词 振动微粉机 细胞级微粉技术 中药现代化 振动微粉机作为最近几年迅速发展起来的一项高新技术装备,在国内外已被广泛应用到医药、食品、建材、陶瓷、化妆品及航天航空等领域。微粉碎是中药材加工和中药制剂生产工艺中的重要环节,振动微粉机把中药材加工至微米甚至纳米级,可实现以生物细胞破壁为主要加工目的的超微粉碎〔1〕。振动微粉机愈来愈引起人们的关注,已显露出特有的优势和广阔的应用前景。 一、振动微粉机的原理简介 振动微粉机采用强化振动参数,粉碎过程中中药和磨筒中处于振动状态的介质混合,受到强烈的冲击、挤压和研磨作用,使物料得到正向撞击的同时又得到剪切力的作用，经过高速高能量的粉碎，可达到理想粉碎效果。通过调节正压力和剪切力的不同来适用各种不同的物料，并可使中药达到精密的混合、分散。在粉碎的同时可以对磨筒套内通入冷却液，控制粉碎温度，温度可根据要求调整在中温、低温或超低温。振动微粉机是一种高效节能粉碎设备,其结构如图1所示: 图1 1- 电动机 2-绕行轴套 3-主轴 4-偏心锤 5-轴承 6-筒体 7-弹簧 物料受力作用如图2所示: 图2 二、振动微粉机特点 1.细胞破壁率高振动微粉机可在短时间内将中药粉碎至300目以细,其植物细胞破壁率通常可达到95%。中药材的有效成分一般分布于细胞内与细胞间质,经破壁后细胞内的有效成份充分暴露出来,药物的释放速度和释放量会大幅提高,人体吸收速度和吸收量也会相应增加〔2〕。 认识一下灵芝孢子,这是1000倍的电镜照片，图3：我们看到孢子表面光滑，界面清晰。 图3 图4 图 4是灵芝孢子经过振动微粉机粉碎后2000倍的电镜照片, 我们看到粒子表面粗糙,裂纹丰富。 我们看一下微粉后的复方中药在不同的电镜倍数观察到不同大小的微粉颗粒：微粒表面的裂纹都很丰富。 图5 图5是复方中药270倍的电镜照片，平均粒径为50μm。其实http://www.hnfzb.gov.cn/a/zhuanji/gaoxiaoxisuiji/2012/0311/680403.html。 图6 图6是1000的电镜照片，平均粒径为10μm。 图7 图7是3000倍的电镜照片，平均粒径是5μm。 图8 图8是7500倍的电镜照片，平均粒径为2μm。 由大量的中药处方和单方验方临床表明:细胞级微粉中药的有效成份释出量和释出速度,单位时间内人体吸收药物的有效成份的量都会比普通粉碎方法所获得的中药粉末高,其释出药物有效成份的种类也要比普通粉碎方法全。药物起效时间会显著缩短，药对人体的作用更全面，作用强度更高。［1］ 2.微粉碎效率高振动微粉机是被国内外认为最理想的微粉设备。中药材粉碎后得到的中药微粉可以达到300目筛（300目筛孔内径为47μm）全通,其粒度分布中心D50≈12~15μm［1］。 这是复方药粉一般粉碎照片100倍电镜照片（图9）与-300目微粉电镜照片（图10）对比: 图9 图10 复方粗粉镜检时能看到药物组织结构,-300目的微粉已完全看不出药物组织结构,只能看到细胞碎片。 3.适用性强对多门类、多品种，特性各异，差别很大的各种中药都适用；动物药、矿物药、韧性的、脆性的、高硬度的、低硬度的、含纤维量大的、含油率高的、含糖量高的等等，在配合一定的工艺措施后都可以粉碎至细胞级微粉；接触物料部分全部采用不锈钢制作，符合GMP要求；能够进行低温粉碎，避免中草药高温变质；操作简单，维护方便，易清洗等。 微粉实例 原 料 原料粒度 制品粒度 纤维物料(蚕丝) 长丝 -300目95％ 韧性物料(灵芝) -1mm -300目95％ 粘性物料(熟地) 片状 -300目95％ 脆性物料(朱砂) -3μm三、振动微粉机的研制和生产 济南恒龙达机电科技有限公司是专业从事以振动式生物细胞破壁微粉机研发、生产现代化微-纳米粉体工程高新技术企业，以粉体工程技术和中医药结合为切入点,在国内外首先提出了"中药细胞级微粉碎理论"，并对近两千多个中药材品种进行过破壁（膜）粉碎试验及大量的临床试验，对中药的原料处理、有效成分提取、后续制剂、包装等形成了一系列完整的操作体系。粉体粒径可达1～0.1μm，细胞破壁（膜）率可达95％以上，得到了200余家国内生物制药用户的一致好评。 中药行业新技术--"细胞级微粉中药技术"日益成熟,被广大的中药研究专家、中药新药研发机构、制药工程认可并开始广泛应用,取得了瞩目成绩,被称之为"对中药的一次技术革命"。在"细胞级微粉中药技术"研发、应用和与之配套的微粉机研制方面,经过十多年的努力，均居全国领先地位，在许多方面达到国际领先水平，被国家行业主管部门的领导和国内中医药研究应用领域的专家誉为微粉技术与中药应用的"旗舰"。 公司技术储备丰富，在现有产品型号的基础上，开展各种物料的试验，以便根据不同客户的需要，随时调整技术装备的工艺参数等设置，开发出适应不同加工条件的系列化产品，已开发了翻转式、半连续式、和连续式3个系列、20多个品种、多种配置的微纳米超微粉碎装备。300余台的振动微粉机已成功应用于中医药行业。设备性能优良、效率高、可靠性与经济性好，适用面广泛。 当今粉碎设备绝大多数为金属所制，在其工作过程中，不可避免地会有金属包括重金属脱落，经长时间的运动撞击，也会由于产生金属疲劳而使得金属物脱落，从而在被粉碎物体中造成金属残留超标，主要是铬、镍的超标。即使采用特种不锈钢制作，对于某些贵稀中药和较难粉碎的物料，作业时间较长，还是会发生铬残留超标的现象。随着"绿色"的观念在国内外同步流行，消费者对于重金属残留等的危害的认识日益深刻，达不到绿色标准的中药产品，将得不到消费者的信赖及国际市场的准入，有可能被迫退出市场。因此，采用非金属粉碎载体和介质是多年来寻找的目标。济南恒龙达公司率先研制出TZP氧化锆基陶瓷内衬及介质的振动磨机, 以实现在中药粉碎加工中物料无金属残留物。该项技术装备填补了国内外市场空白,在保证中药材加工质量的同时，有效防止金属，尤其是重金属的混入。粉碎过程无任何金属残留物产生，发展提高了细胞破壁超微粉碎振动技术，形成绿色中药超微粉碎技术装备系列产品。属于国际领先水平。无金属残留混入使中药加工进一步与国际市场接轨，有利于加速中医药现代化和国际化进程。从而成为新的经济增长点，推动我国医药产业向支柱性产业方向发展。 四、振动微粉机与国内外同类产品的技术性能指标比较 目前用于中药粉碎的设备种类很多，用量比较大的是转子粉碎机，比较新的机型是气流粉碎机和振动微粉机。设备性能比较如下: 气流粉碎机 转子粉碎机 振动微粉机 设备配套及安装 主机体积小，但辅助设备体积过于庞大。气源多级过滤器、大型压缩机、冷干机、主机、分级机、收尘及各连结管路需要较大车间安置。安装时间长，工程施工量大。 设备主机体积较小，但需要后续的分级，和收尘，体积较大，需较多支架。某些机型需接冷却水。若厂房够大，不用现做支架，则安装简单。 设备尺寸小，一般的实验室条件即可。常规粉碎需接冷却循环水，新型高效细碎机。低温粉碎需配套标准低温系统。设备安装简单，一般半天内完成。 清洗、及GMP 设备管路及附属设施复杂，快速拆装难度大，难以用水清洗，单纯用大风量吹扫，会产生大量的需处理的废气，无法符合GMP的清洗要求。由于大气量需求，空气净化要求提高。收集器过滤元件难以清洗干净,若严格要求则务必更换品种同时更换过滤元件。 因分级及管路复杂，一般采用大风量吹扫。设备原理问题造成粉碎过程无法进行空气净化。 设备结构简单、清洗部位明确，一般的清洗时间为一人一小时。 粉尘、噪音 粉尘大，损失大，有药渣损失。主机噪音低（流化床式约75分贝），不用隔音处理。气源部分噪音一般大于95分贝，可另室安装。 粉尘大，损失大，有 药渣损失。主机噪音一般大于95分贝，但无法隔音处理。 全密闭无气操作，无粉尘。设备标准配置专用隔音罩，双层中空钢化玻璃，外部噪音小于83分贝。 设备维护 设备维护较为简单，过滤器根据气源情况更换，油水分离定期排水，大型压缩机定期维护，喷嘴及腔体衬板磨损后更换，除尘器过滤袋若经常清洗则寿命不长，否则粉尘过大且收率降低。创业故事视频。 维护简单，轴承、皮带常规维护。分级若采用转筛法，则筛网需注意更换，否则成品不合格。收尘维护同左。粉碎锤头磨损严重，若粉碎量大，则需一个月换一次（合金锤头）。 设备一般不需维护，弹簧不用更换，轴承免维护。磨筒及介质一般情况下不用更换。 操作性、安全性、粉尘爆炸安全性 因粉碎工艺控制点较多，且连续操作，对于品种的更换参数需较多调整，对操作人员的要求高，且对于气流粉碎方式进行中药微粉的粉碎经验尚不充足。 由于气流粉碎过程中，物料与机体高速摩擦，易于产生静电，一般在一万伏以上，但电量较小。所以在粉碎中需注意人身安全及适宜粉尘浓度下的爆炸。 使用较为简单，对操作人员的要求不高。 设备粉尘大，但一般不使用防爆电机，易于造成危险。且粉碎时一般温度较高，有用户使用中发现出料口钢板变红，其温度应在650℃以上。曾经有粉碎车间失火的情况。 振动微粉机在设计之初就考虑到中药品种的多样化及复杂性，使其具备柔性化：即单一机型适应多种生产要求，公司具有数千种中药品种（含单方、复方）的粉碎经验，可以为用户提供充分的标准化技术支持。 因粉碎过程全密闭，没有粉尘飞扬，不存在粉尘爆炸安全问题。在24h连续操作情况下，粉碎物料温度（常规水冷）可控制在小于45℃。 原料预处理 原料粒度必须小于40~60目，在120目进料时效率较高。 原料要求不苛刻，个子货饮片皆可。 一般要求饮片以下进料，为提高效率粗粉进料最佳。对于粗粉碎及细粉碎的效率与转子式粉碎相比差距较大，该设备适合在微粉碎段操作。 粉碎物料适应性 适合批量生产的矿物药微粉碎，不适合纤维性、韧性、粘性（乳香等）、挥发性、易氧化中药的粉碎。 只可干法粉碎。 适合一般特性物料（粘性物料除外）的粗碎、中碎及细碎。只可干法粉碎。 广泛适合中药不同物料特性的微粉碎，特殊物料需低温粉碎，易氧化物料可真空或氮气保护粉碎。可以干法或湿法粉碎。注：苦杏仁、桃仁按常规方式单独粉碎呈浆状。 粉碎成品特性 非压缩粉碎的成品组织结构及晶型破坏程度小，晶体形状不改变，成品粒子形状规则。纤维性动植物材料成品粒子形状不规则，组织结构破坏小，组织内容物析出少，粒子团聚少，表观粒度检测时往往数值显示较小。由于此种粉末粒子未经压缩受力，粒子弹性大，成型时粒子结合难度高，需加大粘合剂用量。显微表征粒子为相互离散的分散粉末，组织结构较完整。 粉末特性基本同气流方式，只是粒子较粗。 压缩粉碎的成品组织结构及晶型破坏程度大，粒子形状基本为等积状，晶体形状严重破坏，组织内容物及结晶水析出多，粒子易于团聚，表观粒度检测时往往大于其真实粒度。由于此种粉末粒子经充分压缩受力，组织特性几乎丧失，加上组织内容物的析出使成型容易，甚至不用加粘合剂。显微表征相互离散的微粒子团，细碎机zzhuade。无法找到组织结构。这可能是该种粉末有效成分溶出（速）率高于其他同细度粉末的主要原因。五、振动微粉机在中药行业的应用优势 振动微粉机对原生药材的超微粉碎,可以得到更加适合机体吸收、利用的微粉药材，从而大大提高原生药材的治疗效果，提高了有效成分的溶出速度和利用率［3］。且此设备完全符合GMP要求。生产能力大，产量高，能耗低，耐磨性好，对产品无污染，使用寿命长，工艺简单，粒度更细、分布窄且均匀、分散性好。 1.实现中药现代化新技术的突破 细胞级微粉中药技术与装备的应用，有助于实现中药用药的科学化、标准化和规范化，以及对中药的"三小"（用量小、毒性小、副作用小）、"三效"（高效、长效、速效）和"五方便"（服用、携带、储藏、生产、运输）的要求。中药细胞级微粉技术是目前国际先进的粉碎技术，是对传统中药用药方式的一项重要改革，将其用于原生药材的超细粉碎，一方面可以将药材的细胞壁几乎完全打破，促进有效成分的释放，另一方面还能够提高机体对有效成分的吸收和利用，使药效明显提高。本项目技术为国内外首创，将对推动我国中药现代化的发展起积极作用。 细胞破壁微粉碎新技术运用到中药饮片的加工领域,将中药饮片加工成微米级的颗粒饮片,可以使中药饮片从内在质量到外观包装都有新的提高,有利于保持传统饮片的特色与优势，可以大幅度提高中药药材资源的利用率，并能方便服用。 中药细胞级微粉碎技术制药新技术的研究是在利用现代粉体工程技术使中国传统丸、散、膏、丹提高药效，降低服用量，提高剂型水平，使传统商品中药高档化，为中药现代化做出一定的贡献。 2.提高中药材的利用率，节约了中药材资源 中药材超微可提高药效的理论已得到普遍认可；由此衍生出的中药免煎技术也开始萌芽，研究证明，微粉中药日用量一般为煎剂处方药材用量的20~25%为宜，这一用量即可达到或超过煎剂量的相同疗效而无明显不适反应，对一些珍贵、不耐高温、难溶出的动、植、矿类等天然药材更有意义，不但减少用药量，节约资源，降低费用，还可减轻药物的毒副作用。我国目前中药材年采购量达60多万吨，采购额达160亿元，如果能达到1/5采用绿色微粉中药的话，年节省中药材费用就达25.6亿元。采用振动超微粉碎技术制备免煎中药,一方面成本低，易于推广，另一方面可全组粉入药，对稀贵药材及药效成份不明确的药材更有意义，大大节约了资源。 3.将带动中药制剂技术的革新 微米级颗粒间会产生量子化力，实现无辅料或少辅料造粒、压片，如胃尔舒；缓解剂可由一定粒度的短纤维充当，这样一方面减低了成本，另一方面减少了体积，减少了服用量；一步法膏体制备，如六味地黄软胶囊；实现优于±1‰均匀度的复合化和精密包覆，如人工牛黄。听说小本创业故事——一分钱菠萝引发的创业奇想。超微粉碎后的生药粉可直接用于制造各种中药，膜剂及软膏剂等，如人参软胶囊。 这是山西某中药厂生产的片剂:图11是采用传统方式制得的片剂；图12是振动微粉后成型方式制得的片剂。 图1 图2 采用振动微粉机粉碎后片重减少30%,光洁度高,硬度高,降低了成本,提高了产品质量。 4.推动中药出口，成为新的经济增长点 近年来国际贸易中绿色认证制度日趋盛行，"环保标签"在许多情况下变成贸易壁垒加以利用，仅1998年，欧盟国家禁止进口的"非绿色产品"价值达300亿美元。从国际贸易角度分析，洋中药必然会以其先进的生产技术及标准，科学的药理药效分析及方便的剂型、良好的包装等优点，向有着13亿人口和上千年使用中药历史的中国这一巨大市场扩展。在国际市场上，1999年植物药及其制成品销售额达300亿美元，而我国1999年中药产品出口只占3％的份额。而日本仅有220个汉方制剂，韩国仅有160多个汉方却占国际市场的25%。无金属残留混入使中药加工进一步与国际市场接轨，有利于加速中医药国际化进程。从而成为新的经济增长点，推动我国医药产业向支柱性产业方向发展。 5.有利于中药产业的可持续发展 据统计我国目前有5000多个中成药，年产值和年销售额均超过1亿元的中成药品种仅有30多个，在国际市场上，我国中药产品出口产值只占3％的份额。而日本和韩国却占国际市场的25%。绿色中药加工技术装备的研制和推广，可以给我国中医药现代化增加一条崭新的发展途径，从而成为我国经济新的增长点，进而推动医药产业向我国支柱性产业方向发展。 加入WTO以来，我国中药产品要参与国际竞争，急需低成本、高效、无药物残留、无耐药性的"绿色中药"。达不到绿色标准的中药产品，将得不到消费者的信赖及国际市场的准入，有可能被迫退出市场。另一方面，目前国际上药用植物的生产和贸易发展十分迅速，市场容量也在迅速扩大，这对我国中药是一个绝好的发展机遇，中国的中药有可能通过"绿色标准"这一通向国际市场的绿色通道，扩大国际市场占有份额。本项目技术装备的研发，正是提供了一种发展绿色中药加工的有效手段，把握了这次历史机遇. 同时通过有计划地开发利用天然药物资源，采用绿色中药细胞破壁超微粉碎振动磨机开展中药材的加工，还可以在保证中药材质量的同时，减少中药材的消耗，保护中药资源，有效解决加工过程中的金属混入，符合科学发展观和发展节约型经济，缓解环境生态压力的国策和产业政策。 (责任编辑：admin) |
豫ICP备10206634号