一種水射流粉碎和離心膜微波蒸餾提取中藥有效成分的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及中藥制藥領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種水射流粉碎和離心膜微波蒸餾提取中藥有效成分的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會(huì)健康水平的提高，以及人們對(duì)“回歸自然”理念的認(rèn)同，以天然植物為原材料的藥物、食品、保健及護(hù)膚品等越來(lái)越得到重視，其中，中藥因具有獨(dú)特完整的理論體系、深厚的人文內(nèi)涵、療效肯定、無(wú)副作用而深受人們喜愛(ài)。在繼承傳統(tǒng)中藥加工工藝和制劑技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用新方法、新工藝對(duì)中藥有效成分進(jìn)行提取利用，是提高中藥質(zhì)量、改善中藥劑型、合理利用中藥資源的重要途徑。
[0003]植物類中藥取自于植物的根、根莖、皮、葉、花、果、種子及樹膠等，其藥用有效成分，即活性物質(zhì)主要包括:生物堿、甙類、揮發(fā)油類、鞣質(zhì)、氨基酸、酮類、醇類、酚類、萜烯類、甙類、有機(jī)酸等，這些活性物質(zhì)通常是以初級(jí)代謝產(chǎn)物，如纖維素、葉綠素、淀粉、蛋白質(zhì)、樹月旨、樹膠、糖類等為基體，分布于細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間質(zhì)中。在溶出時(shí)，必須先透過(guò)細(xì)胞壁和細(xì)胞膜才能釋放。但通常植物的細(xì)胞組織緊密，細(xì)胞壁也很厚，使溶劑不易滲透和擴(kuò)散，有效成分或可溶物很難被直接浸提出來(lái)。
[0004]為了高效地提取中藥的有效成分，可首先對(duì)植物類中藥進(jìn)行細(xì)胞破壁處理，以便于這些活性物質(zhì)能夠在溶劑中順利溶出。研究表明，若將植物類中藥超細(xì)粉碎至平均粒徑約5?10 μ m，使其粒度小于一般植物細(xì)胞的直徑10?100 μ m，可使細(xì)胞破壁率達(dá)到^95%,實(shí)現(xiàn)所謂細(xì)胞破壁粉碎。因此，利用超細(xì)粉碎方法，可使植物的顆粒尺寸大大減小，比表面積顯著增加，植物類中藥活性成分溶出度和提取率明顯提高，同時(shí)也提高了植物類中藥的有效利用率。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)對(duì)植物類中藥的細(xì)胞破壁粉碎目的，在本領(lǐng)域中，可采用各種公知的方法:如利用介質(zhì)磨剝類粉磨裝置，包括振動(dòng)磨、攪拌磨、行星磨和膠體磨，這類超細(xì)粉碎方法存在著摩擦發(fā)熱，使中藥活性成分受熱劣化和揮發(fā)性成分易損失等問(wèn)題，還存在著研磨介質(zhì)磨損摻雜污染的問(wèn)題。
[0006]又如，利用干法機(jī)械沖擊粉碎和氣流粉碎，但由于植物纖維的韌性，使得沖擊粉碎效率難以提高，同時(shí)，由于植物纖維的可燃性，粉碎過(guò)程中存在著粉塵爆炸的可能，使粉碎系統(tǒng)須采用較復(fù)雜的防暴工藝，并配置成本較高的防暴裝置。深冷粉碎雖可解決韌性植物纖維的粉碎問(wèn)題，但生產(chǎn)成本較高。
[0007]再如，物理處理方法，通過(guò)超聲波、微波、蒸汽爆破等方法方使細(xì)胞破壁。其中，超聲波細(xì)胞破壁是利用高頻超聲波在液體內(nèi)產(chǎn)生的空化剝蝕效應(yīng)和碎解作用使細(xì)胞壁破碎，可能的問(wèn)題是受限于超聲波換能器功率，處理能力不夠大；微波破壁是利用微波場(chǎng)中的植物介質(zhì)吸收微波能量時(shí)，因細(xì)胞內(nèi)的分子極化產(chǎn)生偶極子超高頻振動(dòng)、摩擦而生熱，當(dāng)液相吸收足夠的潛熱氣化后，沖破細(xì)胞壁釋放蒸氣達(dá)到細(xì)胞破壁目的，可能的問(wèn)題是中藥植物的活性物質(zhì)因過(guò)熱而劣化；蒸汽爆破是利用具有一定壓力的蒸汽進(jìn)入植物細(xì)胞內(nèi)后，因突然泄壓使蒸汽釋放造成細(xì)胞破壁，可能的問(wèn)題仍然是過(guò)熱。可見，目前這類物理處理方法處理強(qiáng)度較大，活性成分損失也較大。
[0008]另一種溶劑提取法，可在未做細(xì)胞破壁處理的條件下，利用物質(zhì)在溶劑中的溶解性差異，即選用對(duì)不需要溶出成分溶解度小，而對(duì)活性物質(zhì)溶解度大的溶劑，通過(guò)溶劑對(duì)細(xì)胞壁的滲透作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，溶解可溶性活性物質(zhì)，造成細(xì)胞內(nèi)、外的濃度差，使細(xì)胞內(nèi)的濃溶液不斷向外擴(kuò)散，溶劑則不斷進(jìn)入細(xì)胞中，直至細(xì)胞內(nèi)、外溶液濃度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，將飽和溶液濾出，再加入新溶劑繼續(xù)溶出。溶劑可以是強(qiáng)極性的水，也可以是親水性或親脂性的有機(jī)溶劑。溶劑提取法分為冷提法和熱提法兩種，普通的溶劑提取法相對(duì)粗放，時(shí)間長(zhǎng)，效率較低，提取的有效成分相對(duì)含量不高。
[0009]當(dāng)細(xì)胞因破壁或擴(kuò)散作用使活性物質(zhì)溶入溶劑中后，則進(jìn)一步需要使液相的活性物質(zhì)從溶劑中分離開來(lái)，即蒸餾提取。在本領(lǐng)域中，可采用各種公知的方法:如傳統(tǒng)的浸提方法，包括煎煮法、浸漬法、滲漉法、回流提取法、蒸餾法、水蒸氣蒸餾法等?；蜉^為新穎的浸提方法，包括超臨界流體萃取法、超聲提取法、微波提取法、荷電提取法、半仿生提取法、旋流提取法、加壓逆流提取法、酶法提取法等。
[0010]其中，蒸餾法，利用混合液體中各組分沸點(diǎn)(揮發(fā)性)不同，使低沸點(diǎn)組分蒸發(fā)，再冷凝成液體以分離整個(gè)組分。若以水為溶劑，即水蒸氣蒸餾法，經(jīng)濟(jì)性好、安全性高、操作性強(qiáng)，且對(duì)植物類中藥中極性的生物堿、鞣質(zhì)、氨基酸、酮類、醇類、甙類、酚類、有機(jī)酸鹽等水溶性活性物質(zhì)具有較好的提取效果，但對(duì)于低極性的揮發(fā)油類、甙類、有機(jī)酸、萜烯類脂溶性活性成分提取效果不佳，且需較高的蒸發(fā)溫度，副反應(yīng)較多，可能影響有效成分的活性。
[0011]又如，超臨界流體CO2萃取，利用超臨界流體所具有的超強(qiáng)溶解能力，使活性物質(zhì)溶解，并通過(guò)壓力和溫度的控制，使0)2溶劑在萃取過(guò)程中達(dá)到臨界點(diǎn)，完成液相至氣相的超臨界轉(zhuǎn)變，而得到液相的活性物質(zhì)。該方法純度高、無(wú)溶劑殘留，適合于對(duì)植物類中藥中大多非極性或弱極性的揮發(fā)性成分的萃取，故在本領(lǐng)域已有較多應(yīng)用。但該方法處理量較低、設(shè)備投資較大、成本較高，對(duì)低揮發(fā)性的活性物質(zhì)萃取得率低。
[0012]通過(guò)上述分析可知，從植物類中藥中提取活性成分的關(guān)鍵技術(shù)有兩點(diǎn)，一是，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞破壁；二是，液相轉(zhuǎn)化為氣相時(shí)對(duì)蒸發(fā)溫度的控制。前者關(guān)系到活性物質(zhì)的溶出度，后者關(guān)系到活性物質(zhì)的品質(zhì)。
[0013]根據(jù)以上分析可知，在本領(lǐng)域中，對(duì)植物類中藥的細(xì)胞破壁粉碎公知的方法，主要采用的是干法粉磨工藝，其粉碎的施力方式主要是磨剝和擊碎，與施力方式相對(duì)應(yīng)物料所生產(chǎn)的抗破碎阻力是:抗壓、抗剪、抗彎和抗沖擊力，即缺少了一項(xiàng)抗拉破碎阻力。而材料的機(jī)械強(qiáng)度規(guī)律是:抗壓強(qiáng)度最大，抗剪強(qiáng)度次之，抗彎強(qiáng)度較小，抗拉強(qiáng)度最小。因此，在植物類中藥細(xì)胞破壁粉碎公知的方法中，粉碎施力方式缺少了一項(xiàng)可提高物料易磨性的拉伸(或張力)粉碎作用力，這也是其它干法粉磨工藝的共性缺點(diǎn)。此外，由于干法粉磨工藝在磨剝和擊碎過(guò)程中，產(chǎn)生摩擦發(fā)熱現(xiàn)象。由此引發(fā)了相應(yīng)細(xì)胞破壁工藝帶來(lái)的問(wèn)題，如存在著破壁率不高及過(guò)熱引起的中藥活性物質(zhì)劣化等不足。
[0014]在本領(lǐng)域中，對(duì)溶有中藥活性物質(zhì)的溶液，進(jìn)行氣相轉(zhuǎn)化的蒸發(fā)溫度控制方面，在如上所述公知的方法中，采取了包括水蒸氣蒸餾、常溫蒸餾和減壓蒸餾等措施，但在“同種物質(zhì)在不的同溫度下有不同的飽和蒸氣壓，并隨著溫度的升高而增大，飽和蒸氣壓值越高，就越有利于液相變?yōu)闅庀唷钡恼舭l(fā)原理與中藥活性物質(zhì)“溫度過(guò)高引起劣化”這對(duì)矛盾的協(xié)調(diào)方面，大多屬于常規(guī)的工藝平衡，相對(duì)缺乏方法和裝置方面的原理性突破。
[0015]以下引述的專利在其中某些方法和裝置方面獲得了一定的成功，但這不能必然地解釋為既有的這些技術(shù)是適宜的。
[0016]韋藤幼等人的中國(guó)專利CN 02149695.1，公開了一種植物有效成分的微波預(yù)處理提取方法，首先把干植物粉碎，加少量含乙醇水溶液充分濕潤(rùn)，然后至于微波場(chǎng)中進(jìn)行快速預(yù)處理，最后加入熱溶劑攪拌洗滌就可以把植物組織內(nèi)的有效成分提取出來(lái)。
[0017]于永利等人的中國(guó)專利CN 200510016832.3，公開了一種北五味子活性成分提取方法，步驟是:北五味子經(jīng)精選一粉碎一加熱一微波處理一回流提取一過(guò)濾一高速離心分尚一真空干燥得成品。
[0018]馬烽等人的中國(guó)專利CN 200610044442.1，公開了一種用于植物有效成分提取的減壓微波萃取裝置和方法，由微波爐、萃取罐、冷凝器、氣液分離器和減壓裝置組成。微波爐設(shè)置在萃取罐外圍，其內(nèi)均勻布置微波發(fā)生器；萃取罐上安裝有電動(dòng)攪拌器，萃取罐頂部設(shè)置消磁器，萃取罐上部為萃取室，下部設(shè)置活動(dòng)的溶劑儲(chǔ)存室，中間通過(guò)帶均布溶劑滲透孔的隔板把萃取室和儲(chǔ)存室隔開。在減壓和微波作用下，溶劑汽化經(jīng)冷凝器冷凝成液態(tài)溶劑，由循環(huán)管返回到溶劑儲(chǔ)存室，植物經(jīng)微波輻照后，由萃取罐下部的卸料裝置卸料。由于裝置中采用了減壓和溶劑循環(huán)裝置，加速了微波輻照引起的植物有效成分提取過(guò)程，同時(shí)保證植物有效成分不會(huì)因溫度過(guò)高而發(fā)生熱變質(zhì)。
[0019]趙瑛等人的中國(guó)專利CN 200610104933.0，公開了一種中藥有效成分的提取生產(chǎn)方法，中藥材原料除雜后，加入相應(yīng)提取液，經(jīng)逆滲、浸提，超聲波振蕩助溶，快速溶出有效成份。適用于含水溶性、醇溶性有效成分的中藥材。
[0020]潘永岐的中國(guó)專利CN 200810051150.X，本實(shí)用新型公開了一種連續(xù)常溫提取中藥有效成分的系統(tǒng)及裝置，將溶劑與30?100目中藥物料混合均勻制成混合液，輸送到提取器的電極中間進(jìn)行分離，電極電壓為3?9千伏，頻率3?9千赫茲，使混合液中通過(guò)20?200安培的高頻電流，在高頻電流和電場(chǎng)力的作用下中藥物料的生物分子被極化，顯現(xiàn)電極性，產(chǎn)生震蕩，分子間引力被破壞，物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生松散，溶劑能夠快速滲透到物質(zhì)內(nèi)部，使有效成分快速溶解在溶劑之中，提取后進(jìn)行藥渣和溶劑分離，得到含有中藥有效成分的溶液。
[0021]秦勝利等人的中國(guó)專利CN 200910022006.8，公開了一種超聲波提取天然植物有效成分的制備工藝，包括以下步驟:清洗除塵；粉碎；浸漬:將粉碎后的待提取天然植物原料放入內(nèi)置攪拌器的物料混合罐進(jìn)行持續(xù)攪拌，攪拌過(guò)程中，向物料混合罐內(nèi)的待提取天然植物原料中加入浸漬液且經(jīng)混合攪拌后獲得物料混合液；超聲波提取:在液壓循環(huán)栗一的作用下，通過(guò)連接在物料混合罐與超聲波提取裝置間的循環(huán)管道將物料混合液循環(huán)不斷地從超聲波提取裝置內(nèi)部通過(guò)并進(jìn)行連續(xù)循環(huán)式超聲波提取；過(guò)濾；減壓濃縮。
[0022]楊日福等人的中國(guó)專利CN 200910214229.4，公開了一種超聲協(xié)同靜電場(chǎng)提取植物有效成分的方法及其裝置，包括提取罐是一個(gè)清洗槽式圓柱體聲反應(yīng)器，在提取罐內(nèi)設(shè)置中央電極，靜電發(fā)生器正、負(fù)極通過(guò)控制開關(guān)與中央電極電連接，靜電發(fā)生器的接地端與提取罐的側(cè)壁電連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)極性成分和非極性成分的提取。
[0023]張宗權(quán)等人的中國(guó)專利CN 201110143520.4，公開了一種電磁力協(xié)同超聲波中藥有效成分提取裝置，在