第二节浸出操作与设备

第二节浸出操作与设备一、药材的预处理（一）药材品质检查1．药材来源和品种的鉴定2．有效成分和总浸出物的测定药材的产地、药用部位、采集季节、植株年龄及炮制方法等对药材的质量也有影响，其有效成分的含量变化与制剂的质量密切相关。3．含水量的测定（9%～16%）药材含水量关系到有效成分的稳定性和各批投料量的准确性，水分大也易发霉变质。（二）药材的粉碎药材的粉碎目的主要是增加药材的表面积，加速药材中有效成分的浸出。药材的性质不同，粉碎的要求不同，可采用不同的粉碎方法：①极性的晶形物质均具有相当的脆性，较易粉碎，粉碎时一般沿晶体的结合面碎裂成小晶体；②非极性的晶形物质，缺乏脆性，当施加一定的机械力时，易产生变形，因此粉碎时通常可加入少量液体，当液体渗入固体分子间的裂隙时，由于降低分子间内聚力，致使晶体易从裂隙处分开；③非晶形药物，如树脂、树胶等具有一定的弹性，粉碎时引起弹性变形，因而降低粉碎效率。此时一般可用降低温度来增加非晶形药物的脆性，以利粉碎；④容易吸潮的药物应避免在空气中吸潮，容易风化的药物应避免在干燥空气中失水。由于含有一定量水分（一般约为9%～16%）的中草药具有韧性，难以粉碎，因此在粉碎前也应依其特性加以适当干燥；⑤贵重药物及刺激性药物为了减少损耗和便于劳动防护，亦应单独粉碎；⑥若处方中某些药物的性质及硬度相似，则可以将它们掺合在一起粉碎，这样既可避免一些粘性药物单独粉碎的困难，又可使粉碎与混合操作结合进行；⑦含糖类较多的粘性药物，粘性大，吸湿性强，必须先将处方中其它干燥药物粉碎，然后取一部分粉末与此类药物掺研，使成不规则的碎块和颗粒，在60℃以下充分干燥后再粉碎；⑧含脂肪油较多的药物，如杏仁、桃仁、苏子、大风子等需先捣成稠糊状，再与已粉碎的其他药物掺研粉碎（俗称串油法）；⑨药物要求特别细，或有刺激性，毒性较大者，则宜用湿法粉碎。二、浸出过程浸出（萃取）过程系指溶剂进入细胞组织溶解其有效成分后变成浸出液的全部过程。实际上是溶质从药材固相转移到液相中的传质过程，系以扩散原理为基础。浸出液——①直接制成供内服或外用的液体药物制剂，如汤剂、浸膏、流浸膏；②作为原料制备其它制剂，如丸剂、片剂、糖浆剂、软膏剂、注射剂等。药材的浸出过程在各种中药制剂的制备过程中是非常重要的基础操作。浸出过程包括以下几个阶段：1．浸润、渗透阶段当浸出溶剂加入到药材中时，首先溶剂附着于药材表面使之润湿，然后通过毛细管或细胞间隙渗入细胞组织内。溶剂对药材的润湿——浸出的首要条件。溶剂的界面张力或接触角越小，药材易被润湿，反之亦然。故溶剂中加入表面活性剂以降低界面张力，是提高药材润湿性的有效方法之一。药材组织中含有的物质若带极性基团，如糖类、淀粉、蛋白质、纤维素等，易被极性溶剂所润湿。含多量脂肪油或蜡质的药材——须先行脱脂或脱蜡处理后方可用水或乙醇浸出。用非极性溶剂浸出时，先将药材水分干燥后才能用非极性溶剂浸出（特别是含水量多时）。2．解吸、溶解阶段有效成分-溶剂间的亲和力＞有效成分-植物组织间的亲和力——解吸选用溶剂——应具有解吸作用，如乙醇。适量的碱、甘油或表面活性剂可助解吸。溶剂不同，可溶解的对象也不同：水——浸出液中多含胶体物质而呈胶体型溶液。乙醇——浸出液中则含有较少的胶质。非极性溶剂——浸出液中不含胶质。3．扩散阶段注意：有效成分从高浓度向低浓度移动时，首先必须通过细胞壁这个障碍，（这与化学药品的扩散溶解有所不同）。死亡的药材细胞壁是透性膜（植物细胞的原生质膜是半透膜），借助药材组织毛细管的作用使细胞内部的高浓度浸出液流到表面形成一层薄膜，亦称为扩散“边界层”。浸出成分最终通过此边界层向四周的溶液中扩散。扩散方程：溶质在边界层内扩散速度可用Fick’s方程来描述：因此粘度小，分子小，提高系统温度，则扩散系数D大，扩散速度就快。4．置换浸出阶段根据Fick’s方程，提高溶质的浓度梯度是提高扩散速率的有效方法之一。浸出的关键在于保持最大浓度梯度。在浸出过程中，用新鲜溶剂或低浓度浸出液随时置换药材周围的浸出液以降低浸出溶剂的浓度是保持溶质的最大浓度梯度，提高浸出效果与浸出速度的有效措施。三、影响浸出的因素（一）浸出溶剂总的原则：对有效成分有较大的溶解度，对无效成分少溶或不溶，安全、无毒、价廉、易得。1．水——蒸馏水或离子交换水（最常用的溶剂）。可浸出：生物碱盐类、苷、鞣质、有机酸盐、蛋白质、糖、树胶、色素、多糖类以及酶和少量的挥发油等。缺点：是浸出范围广，选择性差，容易浸出大量无效成分，给制剂带来不良影响，如易霉变、水解，不宜储存等。2．乙醇溶解水溶性的某些成分——如生物碱、盐类、甙类及糖类等；溶解非极性溶剂所能溶解的一些成分——如树脂、挥发油、醇、内酯、芳香化合物、少量脂肪等。乙醇与水的不同比例混合物——有利于不同有效成分的浸出。如乙醇含量在90%以上时，适于浸出挥发油、有机酸、内酯、树脂等。乙醇含量在50%～70%时，适于浸取生物碱及甙类等。乙醇含量在50%以下时，适于浸取蒽醌类。乙醇的缺点：是有药理作用，价格较贵，易燃。3．浸出辅助剂的应用适当用酸——促进生物碱的浸出；适当用碱——促进某些有机酸的浸出；适当的表面活性剂——提高浸出溶剂的浸出效果；乙醚、氯仿、丙酮、石油醚等——用于中药材的脱脂，脱脂后再用水或乙醇浸出有效成分。（二）药材的粉碎粒度药材的粉碎粒度——粒度变小，表面积增大，浸出速度加快。①过度粉碎会使大量细胞破坏，使浸出过程变为以“洗涤浸出”为主，许多不溶性物质进入浸出液中，使浸出液与药渣的分离带来困难；②过细的粉末给浸出操作带来困难，如用渗漉法浸提时空隙太小，溶剂流动阻力大，易造成堵塞等。（三）浸出温度提高浸出温度的优点：①药材中可溶性成分的溶解度提高；②扩散系数D变大，加快扩散速度等；③使细胞蛋白质凝固、酶破坏，利于浸出制剂的稳定性；④在沸腾状态浸出时，固液两相间具有较高的相对运动速度，这样扩散边界层更薄或边界层更新较快，有利于加速浸出过程。（四）浓度梯度浓度差是药材组织内的浓度与药材周围溶液的浓度差。浓度差越大药物的扩散推动力越大。提高浓度差的方法：在浸出过程中不断搅拌或经常更换新鲜溶剂。（五）浸出压力提高操作压力，加快浸润速度，不影响扩散速度。特别对药材组织坚实、溶剂较难浸润时有利于润湿，可较早发生溶质的扩散过程。加大压力对组织松软，容易润湿的药材的浸出则影响不大。较高压力对某些细胞壁产生破坏，有利于浸出成分的溶解。（六）药材与溶剂的相对运动速度提高药材与溶剂的相对运动的方法：搅拌、渗漉、沸腾等。加大相对运动速度——使扩散边界层变薄或边界层更新加快，使浓度梯度增大，从而加快浸出。相对运动速度过快，使溶剂的耗用量增加。（七）新技术的应用1．超临界萃取超临界萃取技术是利用超临界流体（SupercriticalFluid,SCF）对药材中天然产物具有特殊溶解性来达到分离提纯的技术。SCF是超过临界温度和临界压力的非凝缩性高密度流体，它的性质介于气体和液体之间，兼具二者的优点。SCF对物质的溶解能力与其密度成正比关系，而密度可通过压力的变化在大范围内变化，从而可有选择地溶解目的成分，而不溶解其它成分，从而达到分离纯化所需成分的目的。2．流化浸出3．脉冲浸出4．电磁振动浸出5．电磁场浸出6．超声波浸出四、浸出方法及设备（一）浸出方法常用方法有：1．煎煮法系在药材中加水煎煮取汁的方法。传统、古老、有效方法之一。常用水，有时用酒浸出。2．浸渍法浸渍法是将药材用适当的溶剂在常温或温热条件下浸泡而浸出有效成分的一种方法。浸渍法的特点是方法简便。根据药材性质不同，所需浸渍温度和时间及次数也不同。药酒浸渍时间较长，常温浸渍多在14天以上；热浸渍（40℃～60℃）时间可缩短，一般为3天～7天。特点：粘性、无组织结构的药材，如安息香、没药等；新鲜及易于膨胀的药材，如大蒜、鲜橙皮等；遇热易挥发或易破坏的药材。对贵重药材和有效成分含量低的药材的浸取，或制备浓度较高的制剂时，应用重浸渍法或渗漉法。浸出溶剂用量较大、操作时间长、往往浸出效率差，不易完全浸出。3．渗漉法渗漉法是将药材粉末装于渗漉器内，浸出溶剂从渗漉器上部添加，溶剂渗过药材层往下流动过程中浸出有效成分的方法。所得浸出液叫“渗漉液”。操作：先将药材加（60-70%）溶剂充分润湿（膨胀），装入渗漉筒内压紧，放玻璃球、石块等防止加溶剂时漂浮，将溶剂自上部加入，待出口处溶剂流出，关闭出口旋塞，浸渍24-48hr，渗漉时，溶剂或较稀浸液自上而下流过时推动浓浸出液下流，置换其位置，造成良好的细胞壁内外的浓度差，使扩散较好地自然进行。特点：渗漉法适用于高浓度浸出制剂的制备，亦可用于药材成分含量较低时充分提取。但对新鲜及易膨胀的药材，无组织结构药材不适用。4．大孔树脂吸附分离技术大孔树脂吸附分离技术——采用特殊的吸附剂，从中药复方煎药中有选择地吸附其中的有效成分，去除无效成分的一种提取精制新工艺。5．超临界萃取超临界萃取——是利用超临界流体对药材中天然产物具有特殊溶解性来达到分离提纯的技术。（二）浸出工艺及设备1．单级浸出工艺与间歇式提取器单级浸出系将药材和溶剂一次加入提取器中，经一定时间提取后收集浸出液，排出药渣的操作。水浸时一般采用煎煮法，乙醇浸取时可采用浸渍法或渗漉法。多能式中药提取器示意图单级浸出工艺特点：①提取时间短；②应用范围广；③采用气压自动排渣,快而净；④操作方便、安全、可靠；⑤设有集中控制台控制各项操作，便于中药厂实现机械化、自动化生产。适用渗漉、温浸、回流、循环浸渍、加压或减压浸出等浸出工艺，因此也称为多能提取器。2．多级浸出工艺它是将药材置于浸出罐中，将一定量的溶剂分次加入进行浸出的操作。亦称重浸渍法。多级浸出工艺的特点：①有效地利用固液两相的浓度梯度，浸出效率高，能获得较高浓度的浸出液；②溶剂消耗量小，减轻下一道浓缩工序的负担；③亦尽可能地减少了浓渣吸收浸出液所造成的有效成分的损失等。3．连续逆流浸出工艺与设备将药材与溶剂在浸出器中连续逆流接触提取的操作。连续式逆流浸出与单级浸出相比具有如下优点：①浸出效率高；②浸出液浓度较高，单位重量浸出液浓缩时消耗的热能少；③浸出速度快。连续逆流浸出具有稳定的浓度梯度，且固液两相处于运动状态，使两相界面的边界层变薄或边界层更新快，从而加快了浸出速度。五、浸出液的蒸发与干燥（一）蒸发1．蒸发概念蒸发（evaporation）系指用加热的方法，使溶液中的部分溶剂气化并除去，从而提高溶液浓度的工艺操作。由于溶剂中的溶质通常是不挥发性的，所以蒸发是一种挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的过程。用于蒸发的设备叫做蒸发器。2．蒸发方式蒸发方式——自然蒸发与沸腾蒸发。自然蒸发——在低于沸点的温度下蒸发称自然蒸发。因此气化只有在溶液的表面进行，且溶剂的蒸气压很低，蒸发速率很慢。如海盐的晒制。沸腾蒸发——在沸点温度下进行的蒸发称为沸腾蒸发。因此气化不仅在溶液表面，而且几乎在溶液的各个部分同时发生气化，且蒸气压高，所以蒸发速率很快。蒸发过程的必要条件：不断地向溶剂供给热能和不断地去除所产生的溶剂蒸气。生产中多采用沸腾蒸发。3．影响蒸发效率的因素蒸发效率：单位时间、单位传热面积上所蒸发的溶剂或水量。蒸发过程是传热和传质同时发生的过程。（1）传热温度差（）的影响是加热蒸气温度与溶液沸点之差。提高加热蒸气压力或降低蒸发室的压力是提高温差的有效措施。（2）传热系数K的影响提高蒸发器效率的主要手段是提高K值。增加K值的主要途径是减少各部分的热阻。提高传热系数的主要途径有：减少热阻，即：①及时排除加热蒸气侧不凝性气体；②及时排除溶液侧污垢层,加强溶液层循环或搅拌和定期处理污垢。（3）药液的蒸发面积面积越大蒸发越快。薄膜蒸发是提高蒸发面积的有效措施之一。（4）蒸气浓度蒸发速度与蒸发时液面上大气中的蒸气浓度成反比。及时排除液面的蒸气，以加速蒸发的顺利进行。（5）液体表面的压力减压蒸发可提高蒸发效率。（二）干燥干燥是利用热能使湿物料中的湿分（水分或其他溶剂）汽化除去，从而得到干燥物品的工艺操作。由于浸出液中含有多糖类、鞣质、甙类、有机酸等各种成分，给干燥操作带来很大麻烦。干燥方法：