1、中药丸剂中药丸剂常温常温干燥技术干燥技术的研究与应用的研究与应用田晓亮田晓亮 (特聘教授特聘教授 博士博士) （青岛大学（青岛大学 机电工程学院机电工程学院)江永萍江永萍 (高工高工)(天津中新药业集团天津中新药业集团 达仁堂制药厂达仁堂制药厂) 1、中药丸剂干燥工艺的要求与现状n“安全、高效、稳定、可控安全、高效、稳定、可控”是现代中药的基本是现代中药的基本要求要求n 现代中药是以中医理论为基础，发挥中医药的优势和特色，利用现代科学技术生产的“安全、高效、稳定、可控”的中药，包括中药材、中药饮片和中成药。n 干燥工艺必须保证使每一粒药丸都实现均匀干燥，并满足“安全、高效、稳定、可控”的要求。
2、1、中药丸剂干燥工艺的要求与现状n“继承与发展继承与发展”是必须解决好的问题是必须解决好的问题n现代中药产业是在传统中药产业的基础上，充分利用现代科学技术，发展成为具有较高技术含量、较强国际竞争能力，以产业化生产现代中药产品为特征的新兴产业群体。n现代中药产业化，从本质上讲，也就是中药生产的现代化和产业化。而要实现中药生产的现代化，必须科学合理地继承传统的中药生产工艺，同时还要使每道生产工艺实现现代化。1、中药丸剂干燥工艺的要求与现状n中药丸剂干燥工艺的现状n 人们开发了许多人工干燥设备，如现在广泛应用的热风干燥箱、翻板式干燥机、网带式干燥机、流化床干燥机及微波干燥机等，这些设备由于采用了人工
3、气流，提高了干燥温度与气流运动速度，比自然凉干的方法较大幅度地提高了干燥速度，同时，也避免了自然凉干受气候影响等问题。热风烘箱-干燥温度60-120度热风烘箱-干燥温度60-120度热风带式干燥机-干燥温度60-150度带式微波干燥机-干燥温度高于100度三层带式干燥机-干燥温度60-110度螺旋振动干燥机-干燥温度:60-200度1、中药丸剂干燥工艺的要求与现状n必须引起高度重视的问题n 许多传统中药的配方是前人应用自然凉干的药材在反复实验、反复总结经验教训的基础上获得的，其各种药材内含有效成分的多少、各类药材的相对比例大小都非常讲究，现代干燥工艺生产的中药材（丸）其有效成分及服用效果与应用
4、传统工艺生产的药材（丸）相比，能保持不变吗？n 要生产“安全、高效、稳定、可控”的现代中药，必须对这一问题有一明确的答案。 下面通过对中药材（丸）干燥特性的实验研究来分析这一问题。2、中药干燥特性的系统研究n中药饮片的部分实验数据n 有学者对27种中药饮片采用热风干燥实验台进行了干燥特性实验，并用紫外分光法、高压液相色谱法等方法对实验前后中药饮片的指标成分进行了检测。实验数据表明：尽管部分药材实验时所采用的温度尚低于现行工厂干燥工艺允许的物料温度，但其指标成分已受到了很大的损失 。 2、中药干燥特性的系统研究n实验结果分析n 薄荷、三棱采用70度热风干燥时，尽管其最高料温只要68.5及67度，
5、其指标成分已完全损失，天花粉采用70度热风干燥时，其指标成分已损失了2/3以上，莪术、白芍采用70度热风干燥时，其指标成分已损失了60%以上，板蓝根采用60度以下的变温热风干燥时，其指标成分已损失掉59.2%，大黄、防风采用80度以下变温热风干燥时，尽管最高料温仅70.2度，其指标成分已损失了40%以上。2、中药干燥特性的系统研究n实验结果分析n 可见，干燥温度的高低直接决定了中药饮片的指标成分在干燥过程中的损失程度，而指标成分大幅度下降的中药材(丸)是没有药用价值的。从表1可看出，现行工厂干燥工艺允许的物料温度已大幅度超出了能保证中药饮片指标成分基本不变的温度值，这显然是不合理的。 2、中药
6、干燥特性的系统研究n中药丸剂的部分实验n 作者对中药丸剂也进行了多种工况的对流干燥实验研究，以六味地黄丸为例，对同一批药丸分别在不同工况下进行干燥，干燥后产品的主要指标成分-熊果酸计含量有较大的不同。 2、中药干燥特性的系统研究n“指标成分”实验结果分析n采用40-45-50度的变温工况在热泵干燥箱干燥的产品的指标成分-熊果酸计含量为0.18%；n采用50-54度的变温工况在热泵干燥箱干燥的产品的指标成分-熊果酸计含量为0.17%；n采用50-65度的工况,在普通热风干燥箱中干燥的产品的指标成分-熊果酸计含量为0.12%。 2、中药干燥特性的系统研究n干燥工艺对中药丸崩解度指标的影响n 干燥工
7、艺不仅影响药品的有效成分，而且对中药丸的服用特性-崩解度指标也有很大的影响，作者对天津达仁堂制药厂生产的清目地黄丸在几种不同的工况下进行了实验，发现，同一批药丸，在热风干燥箱中，在不同工况下干燥，崩解时间差异较大。2、中药干燥特性的系统研究n实验结果分析n普通烘箱：50-60度烘干不同药丸的崩解时间差异较大，分别为38分钟、40分钟、47分钟、55分钟；n热泵干燥箱：用50度恒温工况下干燥的中药丸，其崩解时间为27分钟、28分钟、27分钟、30分钟；n热泵干燥箱：在40-50度变温工况下干燥的中药丸，其崩解时间为20分钟、22分钟、24分钟、28分钟；n热泵干燥箱：在30-40度变温工况下干燥
8、的中药丸，其崩解时间为15分钟、18分钟、21分钟、24分钟。 2、中药干燥特性的系统研究n崩解实验的结论n 可以看出，在50-60度热风干燥箱中干燥中药丸，其崩解时间较长，已接近允许的上限值，而且不同药丸的崩解时间差异很大，说明不同位置的干燥工况差异较大。采用热泵干燥机，其崩解时间随着干燥温度的降低而大幅度缩短，而且均匀性很好。 2、中药干燥特性的系统研究n 综上所述，现代中药产业离不开现代化的干燥设备，但由于中药产品的特殊性，要求人们在选用现代干燥设备时，必须对所生产的产品的干燥特性进行系统的研究，掌握干燥过程中的温度、湿度、压力及气流速度对中药材干燥特性的影响规律，对采用现代干燥设备与采
9、用传统的自然凉干（或低温干燥）所获得的中药材（丸）产品的有效成分进行比较分析，在保证中药材（丸）有效成分基本不损失的前提下，选择先进的干燥设备。 2、中药干燥特性的系统研究n最佳干燥温度范围-常温干燥n 温度越低，干燥过程中指标成分的损失越小，产品的崩解时间越短，服用效果越好；但一般来说，其干燥时间越长，干燥能耗也越大。n 一般在温度低于50摄氏度的条件下进行干燥时，中药材（丸）的成分损失较小，而崩解时间也较短；我们称之为常温干燥过程-因为通常在日照下自然干燥也会达到该温度。n 低于50摄氏度进行的常温干燥过程为中药材（丸）的最佳干燥过程。n 采用常温对流干燥方式，如何获得最快的干燥速率，同时
10、还最节约能源呢？可以从两个方面去努力：n 合理的气流组织n 高效节能的动力源3、合理的气流组织与高效节能的动力源n气流组织非常重要n 目前，中药材（丸）干燥主要采用的是热风对流干燥，而热风对流干燥中，气流的组织直接影响干燥速度及产品干燥的均匀性，而干燥速度决定了干燥周期及干燥过程的能耗大小，所以，现代中药的对流干燥设备必须有合理的气流组织。3.1、合理的气流组织n气流组织的含义n 干燥室内的气流组织包括气流与物料的接触形式、气流在干燥室内的流动分布、气流的循环使用、排气的比例与位置及控制方式、新风的比例与处理等等。3.1、合理的气流组织n优化的气流组织n 优化的气流组织必须根据物料的干燥特性确
11、定气流与物料的最佳接触方式，保证使所有物料均匀加热，并能将干燥过程中产生的湿气及时带走；同时，优化的气流组织必须使进入干燥室的气流能量尽可能多地应用，为此，必须确定最佳的流量和流速，确定最佳的排气与循环比例。 3.2、高效节能的动力源n干燥过程能耗巨大n n 干燥过程由于存在液态水转变为水蒸汽的相变现象，需要消耗大量的能量，同时，干燥过程中还存在大量非相变能耗的额外能量，如物料升温过程中的显热部分、排气所带走的能量、为使空气循环使用，对吸湿后空气进行除湿处理所消耗的能量等等，若气流组织不合理或除湿、加热用的动力源选择不合理，额外的能耗往往比相变过程的能耗要大得多。对特殊难干物料，若设计不合理，
12、其额外能耗可能是单纯水分相变能耗的几倍，甚至是几拾倍。 3.2、高效节能的动力源n干燥工艺往往是能耗大户n 人工干燥大幅度加快了物料的干燥速度，缩短了干燥周期，但干燥过程却消耗了大量的能量。对许多生产厂家来说，干燥工艺往往是能耗大户。因此，在达到干燥工艺要求的前提下如何节约能源是对现代中药干燥设备的基本要求。 3.2、高效节能的动力源n动力源系统的任务 n 在热风干燥过程中，空气作为载热体供给物料所有的热量，同时，还作为载湿体，将物料排出的湿气及时带走。为节约能源，同时也为了减少对环境的热污染和湿污染，空气常常循环使用，即必须对空气进行除湿和加热处理。3.2、高效节能的动力源n热泵动力源最为高
13、效n 热风干燥设备动力源系统的主要任务就是对循环空气进行除湿和加热，而高效节能的动力源应将除湿与加热有机结合起来。作者认为，将热泵机组应用于干燥工艺，利用热泵的蒸发器对循环空气冷却去湿，再利用热泵的冷凝器对空气适度加热，是现代热风干燥技术中最为节能、高效的动力源系统。n 每消耗1kW的电能，可得到5-8kW的冷量，用于除湿，同时，还可得到6-9kW的热量，用于对除湿后空气的加热。3.3、 TSW系列中药丸干燥机n该干燥机应用热泵动力源，并实现了最佳的气流组织，是采用空气对流方式实现常温干燥的最佳干燥设备。3.3、 TXL系列软胶丸定型机、干燥机n 软胶丸是中药的一种较新的剂型，由于药性以液体形
14、式释放，具有许多优势，近几年发展较快。n 软胶丸由于有明胶外壳，必须常温定型和干燥，且温度一般不得高于35摄氏度，故应用热泵作动力源，最为合理。新的出路新的出路n除采用常温对流干燥方式外，还有无其它更节能、更快速的常温干燥方式？n我们发明了专利产品：nTSZK系列真空干燥机4、新型高效中药丸真空干燥装置n中药丸干燥过程的三个关键问题n干燥不均匀、质量不稳定问题；n温度较高、干燥周期长问题；n耗能大的问题4、新型高效中药丸真空干燥装置n如何解决干燥不均匀、质量不稳定问题？n让所有物料的不同表面都均匀接受热量，且能均匀地将表面脱出的水分放出去。n首先必须让物料均匀翻转，其次还需使物料处于均匀的受热
15、状态。n旋转圆桶便实现了均匀翻转，辐射加热板实现了均匀加热。4、新型高效中药丸真空干燥装置n如何解决温度较高、干燥周期长的问题？n 必须找一种低温状态下，物料中的水分便能快速发生相变-从物料中脱出的方法，唯一的方法是在一定的真空状态下进行干燥。4、新型高效中药丸真空干燥装置n干饱和水蒸汽的温度与压力的对应关系n0摄氏度-611Pa； 10摄氏度-1228Pa；n20摄氏度-2338Pa； 30摄氏度-4225Pa；n40摄氏度-7381Pa； 50摄氏度-12345Pa；n60摄氏度-19933Pa； 70摄氏度-31180Pa；n 80摄氏度-47380Pa； 90摄氏度-70120Pa；n
16、 100摄氏度-101325Pa； 110摄氏度-143240Pa；4、新型高效中药丸真空干燥装置n如何解决耗能大的问题？n远红外辐射加热实现了高效加热问题；n真空状态下进行干燥解决了快速相变-脱水问题；n两者结合解决了干燥过程耗能大的问题。4、新型高效中药丸真空干燥装置n解决方案n采用旋转圆筒作为干燥室放置被干燥的中药丸；中药丸在旋转圆筒内随圆筒的转动而实现均匀翻转； -均匀性与稳定性问题n旋转圆筒内装有真空抽气口，应用真空技术，降低中药丸内水分的相变压力，实现了低温快速干燥； -低温快速干燥问题n在旋转圆筒内装有高效的远红外能量辐射装置，将热量快速、均匀低传递给被干燥的中药丸。 -高效节能
17、问题 4、新型高效中药丸干燥装置n 应用结果n 在天津中新药业集团达仁堂制药厂的实际应用表明，该新型干燥技术实现了常温干燥，大幅度缩短了干燥周期，降低了干燥能耗，同时，还实现了均匀干燥，并进一步改善了崩解度指标，极大地提高了生产效率。4、新型高效中药丸干燥装置n具体应用结果分析n实现了常温干燥(30-50度)；n大幅度缩短了干燥周期(较难干物料在定型结束后,采用常温热风干燥时，还需40-50小时, 而该设备仅需2-4小时)；n降低了干燥能耗(总能耗为原工艺能耗的1/5-1/4)；n均匀性、稳定性大幅度提高；n进一步改善了崩解度指标；n极大地提高了生产效率（总生产周期缩短为原来的1/2-1/3）
18、。n 目前，中药产业遇到了前所未有的发展机遇和严峻的世界范围内的挑战，现代中药产业化已成为我国经济发展的战略性发展计划。n 要实现中药生产的现代化，必须科学合理地继承传统的中药生产工艺，同时还要使每道生产工艺实现现代化。n 干燥工艺的现代化必须保证中药材的有效成分不受损失，同时还要高效节能。这样，才能使我们的中药产品走向国际市场，具有国际竞争力。 5、结论 5、结论n 目前，我国中药生产厂家的干燥工艺普遍存在干燥过程温度偏高、有效成分损失严重的现象，同时，还存在干燥工艺流程设计不合理，能量损失很大的现象。n 为彻底解决这些问题，必须对中药产品的干燥特性进行系统的研究，确定最佳的干燥工艺参数。n 在设计现代干燥设备时，必须优化气流组织，选择高效节能的动力源系统。5、结论n 热泵动力源是常温对流干燥的最佳动力源系统。n 旋转圆筒-远红外辐射-真空复合干燥是中药丸的最佳干燥技术。致 谢n衷心感谢天津中新药业 达仁堂制药厂的各部门领导及全体员工！n非常感谢在坐的诸位领导、专家！n欢迎诸位多提宝贵意见！n衷心期望我们合作起来，共同为我国中药产业现代化作出更大的贡献！ 田晓亮博士 联系方式n青岛市宁夏路308号n青岛大学 机电工程学院n电话：0532-85953691n手机：13012513389
