文/劉紅玉
中藥丸劑生產(chǎn)的干燥方式可分為兩大類——靜態(tài)干燥和動態(tài)干燥。隨著國家對中藥質(zhì)量提升工程的部署及中藥干燥新設(shè)備、新技術(shù)的升級換代,中藥丸劑的干燥方式正朝著節(jié)能、高質(zhì)量的方向發(fā)展。在本文中,筆者結(jié)合長期的生產(chǎn)實(shí)踐,對幾種常見的干燥方式,分別從其工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)性等方面進(jìn)行了總結(jié)分析,對中藥丸劑的干燥具有一定的指導(dǎo)意義。
中藥丸劑為天然緩釋制劑,因其療效確切、成本低廉,十分貼合中醫(yī)臨床用藥需求。根據(jù)使用粘合劑的不同,丸劑可分為蜜丸、水蜜丸、水丸、糊丸、濃縮丸及蠟丸等類型。隨著中藥裝備制造水平的提升、制藥設(shè)備的更新?lián)Q代,中藥丸劑生產(chǎn)的自動化水平也得到了很大提升,目前市場上濃縮丸、小蜜丸、水蜜丸、水丸的需求量不斷增大,已成為中成藥市場的主流劑型。
干燥是中藥丸劑制劑工藝流程中的重要環(huán)節(jié),常見的干燥方法可分為靜態(tài)干燥(熱風(fēng)循環(huán)干燥、真空烘箱干燥)和動態(tài)干燥(真空帶式干燥、螺旋振動干燥、微波干燥)兩類。它們干燥方式的工作原理不同,干燥過程也各有優(yōu)劣之處。
熱風(fēng)循環(huán)干燥是目前中藥丸劑領(lǐng)域應(yīng)用較早,使用極為廣泛,用量極大的一種干燥方式。熱風(fēng)循環(huán)烘箱廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、食品、輕工等行業(yè)物料的加熱固化、干燥脫水過程。其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小,安裝簡便,結(jié)構(gòu)簡單,適用的品種多,操作簡單;缺點(diǎn)是烘干均勻度差、不易清潔,物料堆積易受熱變形,不適用于黏性較強(qiáng)的品種干燥。
熱風(fēng)循環(huán)烘箱的空氣循環(huán)系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)循環(huán)送風(fēng)方式,風(fēng)源由循環(huán)送風(fēng)電動機(jī)帶動風(fēng)輪,經(jīng)由加熱器將熱風(fēng)送出,由風(fēng)道至烘箱內(nèi)室,最后使用后的空氣會被吸入風(fēng)道作為風(fēng)源再度循環(huán)加熱使用。熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的組成主要包括旋風(fēng)分離器、鼓風(fēng)機(jī)、空氣過濾器和加熱器等。
(1)熱風(fēng)在烘箱內(nèi)循環(huán),熱效率高,節(jié)約能源;
(2)烘箱運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),自動控溫,安裝維修方便;
(3)適用范圍廣,但不適用于黏性較強(qiáng)的品種干燥。
真空干燥可分為真空烘箱干燥(靜態(tài))和真空帶式干燥(動態(tài))。常壓下的各種加熱干燥方法,因其烘干溫度高,物料的色、香、味和指標(biāo)性成分會受到一定程度的損失;而真空干燥是在一定負(fù)壓狀態(tài)、較低溫度下對物料進(jìn)行干燥,烘干溫度低,烘干速度快,可更好地保持物料原有的特性,減少品質(zhì)損失[1]。
真空干燥是一種將物料置于真空負(fù)壓條件下,并通過適當(dāng)加熱達(dá)到水分在負(fù)壓狀態(tài)下的沸點(diǎn),或者通過降溫使得物料凝固而后使其中固態(tài)水分直接升華來干燥物料的干燥方式。它是一種適應(yīng)于熱敏性物料的烘干工藝。水在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)是100℃,在真空負(fù)壓條件下,水的沸點(diǎn)可以降到80℃、60℃,乃至40℃[2]。常見的真空干燥設(shè)備有真空干燥箱,真空帶式干燥設(shè)備等。進(jìn)行真空干燥時,將需干燥的物料放置在密閉的干燥室內(nèi),在用真空系統(tǒng)抽真空的同時,對需干燥物料進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜?,使物料?nèi)部的水分通過壓力差或濃度差擴(kuò)散到表面,當(dāng)水分子在物料表面獲得足夠的動能,能夠克服分子間的吸引力后,便逃逸到真空室的低壓空氣中,從而被真空泵抽走除去。
真空帶式干燥設(shè)備
(1)真空干燥適用于熱敏性物料,或高溫下易氧化的物料,或排放的氣體有價值或有毒害、有燃燒性的物料;
(2)干燥時所采用的真空度和加熱溫度范圍較大,通用性較好;
(3)干燥的溫度低,無過熱現(xiàn)象,水分易于蒸發(fā),干燥時間短;
(4)減少了物料與空氣的接觸機(jī)會,能避免物料被污染或發(fā)生氧化變質(zhì);
(5)被干燥的產(chǎn)品可形成多孔結(jié)構(gòu),呈松脆的海綿狀,易于粉碎,且有較好的溶解性、復(fù)水性,有較好的色澤和口感;
(6)干燥過程中的揮發(fā)性液體可以回收利用。
此外,應(yīng)特別注意在對易發(fā)生黏連現(xiàn)象的藥丸進(jìn)行真空干燥時,裝盤量不宜太多,以免在干燥過程發(fā)生藥丸變形現(xiàn)象,影響干燥效果。
螺旋振動流化干燥器是振動干燥器與流化干燥器復(fù)合而成的干燥設(shè)備,其利用振動電動機(jī)產(chǎn)生的激振力使沿螺旋軌道行進(jìn)的物料受振拋灑,同時又使其受熱風(fēng)作用而被吹浮,從而達(dá)到瞬間流化干燥[3]。該設(shè)備克服了一般流化床對易團(tuán)聚、易粘結(jié)的物料不能流化以及對大顆粒物料難以流化的缺點(diǎn),避免了流化床操作中出現(xiàn)的騰涌、溝流及物料干燥隨機(jī)性大等弊病。因此,它是一種新型的高效節(jié)能干燥設(shè)備,主要適用于中藥丸劑特別是水丸的干燥,也可適用于化工、食品等行業(yè)的顆粒狀、短條狀、球狀物料的干燥。
濕物料經(jīng)頂部加料口進(jìn)入螺旋床內(nèi),在周向激振力及重力作用下,物料沿螺旋面自上而下作跳躍運(yùn)動,直至最底層完成出料;同時,潔凈的熱風(fēng)由螺旋床底部進(jìn)入,與分布在床上的物料進(jìn)行充分的傳熱和傳質(zhì)后,余熱空氣及水蒸汽會由頂部排氣口排出,干燥后的物料會由干燥機(jī)底部的排料口排出。
(1)熱風(fēng)多次穿過物料層,與物料逆向運(yùn)動,使得熱交換充分、熱效率高;
(2)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積?。?/p>
(3)物料在干燥機(jī)內(nèi)的停留時間可以調(diào)節(jié),操作方便;
(4)物料沿螺旋床自上而下作圓周運(yùn)動的同時,自身也進(jìn)行跳躍,從而增加了物料與熱風(fēng)的接觸面積,增強(qiáng)了干燥效果;
(5)連續(xù)的進(jìn)出料適合于流水線生產(chǎn),自動化程度高,可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的箱式干燥;
螺旋振動干燥器實(shí)物及側(cè)視圖
(6)該干燥過程對物料的表面及形狀基本沒有損傷,不僅保證了丸劑的圓度,而且大大地降低了丸劑的破碎率。
微波干燥技術(shù)在國外發(fā)展非常迅速,該技術(shù)在輕工業(yè)、食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、農(nóng)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工等領(lǐng)域都達(dá)到了工業(yè)應(yīng)用的程度。我國微波干燥技術(shù)的應(yīng)用始于20 世紀(jì)70 年代初期,主要應(yīng)用于輕工業(yè)、化學(xué)工業(yè)及農(nóng)產(chǎn)品加工等方面,在2000 年后微波干燥技術(shù)得到推廣,快速且廣泛地應(yīng)用于中藥丸劑的干燥。與傳統(tǒng)干燥方式相比,它具有干燥速率大,節(jié)能、生產(chǎn)效率高,干燥均勻,可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),易實(shí)現(xiàn)自動化控制和可提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn),因而在干燥的各個領(lǐng)域越來越受到重視。
水分子是極性分子,當(dāng)微波照射到含水物料時,水分子的排列從雜亂無章轉(zhuǎn)變成有序排列;當(dāng)外電場方向反復(fù)變動時,水分子的排列相應(yīng)地隨之反復(fù)轉(zhuǎn)換,頻繁地擺動,在擺動過程中,分子間便產(chǎn)生大量熱量(類似摩擦作用),物料的溫度也隨之升高[4]。微波加熱是將微波的能量轉(zhuǎn)化成為物料加熱所需要的熱能,物料吸收的熱量與其物料電介質(zhì)的損耗因子成正比。由于水(或其他溶劑)的電介質(zhì)損耗因子比其他物質(zhì)大得多,所以水(或其他溶劑)分子會優(yōu)先吸收微波能,吸收了能量的水分子便會由物料內(nèi)部向表面移動,最終變成水蒸汽被排走,從而迅速達(dá)到干燥的目的。
微波干燥器
(1)干燥速度快,干燥時間短;由于微波特殊的加熱方式使物料溫度可以在短時間內(nèi)快速升高,而整體加熱使溫度梯度同水分蒸發(fā)方向一致,提高了干燥推動力,致使干燥時間變得非常短,與傳統(tǒng)干燥方式相比,一般可縮短50%以上的干燥時間;
(2)適用于對溫度敏感物質(zhì)的低溫干燥,可保持物料的性質(zhì);
(3)產(chǎn)品質(zhì)量高,由于微波加熱溫度均勻,表里一致干燥產(chǎn)品,所以可以做到水分分布均勻;
(3)微波是一種節(jié)能環(huán)保、無公害型能源;微波源可即開即用,功率連續(xù)可調(diào),易于控制,能源利用率高。
上述幾種常見的丸劑干燥方式,在實(shí)際生產(chǎn)中各有其優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍,具體如下:
(1)熱風(fēng)循環(huán)干燥法雖然在以前應(yīng)用很普遍,但因采用這一方法易使藥丸堆積受熱變形,所以本方法不適用于黏性較強(qiáng)的品種干燥;
(2)真空干燥法適用于絕大多數(shù)丸劑品種的干燥,尤其適用于黏性大、耐熱性差的丸劑的干燥,如黏性大的天王補(bǔ)心丸藥丸就可使用真空干燥,以避免藥丸變形問題;金芪降糖丸含有的綠原酸成分不耐高溫,使用真空干燥,便可保證其有效成分不發(fā)生損失;但真空干燥的設(shè)備投資和動力消耗均高于熱風(fēng)循環(huán)干燥;
(3)螺旋振動干燥法是一種高效節(jié)能且快速的干燥方法,主要適用于不含藥膏、粘性差的中藥機(jī)制水丸(或粒徑較小的藥丸)的快速干燥,能夠保證水丸生產(chǎn)線的聯(lián)動生產(chǎn),現(xiàn)已應(yīng)用于如黃連上清丸、防風(fēng)通圣丸等品種的干燥;
(4)微波干燥法因其具有干燥速率大、生產(chǎn)效率高、可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)、易實(shí)現(xiàn)自動化控制和可提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn),目前廣泛應(yīng)用于多數(shù)濃縮丸品種如六味地黃丸、桂附地黃丸的干燥,但在實(shí)際生產(chǎn)中也曾發(fā)現(xiàn)微波干燥不適用于對含醇提膏比例大的濃縮丸品種的干燥,如對知柏地黃丸、杞菊地黃丸進(jìn)行微波干燥時,藥丸會出現(xiàn)較大的膨脹,這是因這些品種含醇滲漉藥膏多,而滲漉藥膏多為大分子物質(zhì),經(jīng)過微波干燥后,藥丸體積便會膨脹,而改為使用烘箱干燥即可避免這一問題發(fā)生。
干燥方法的選擇直接決定了中藥丸劑干燥成品的質(zhì)量,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,制藥企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際需求,揚(yáng)長避短,選擇合理的丸劑干燥設(shè)備。