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中药浸膏用真空带式干燥机及其小型装置的研制
发布时间：2013-04-14 08:35 来源：未知
1、中药干燥的特点
中药产业是我国的传统民族产业，它是我国医药经济中独具特色的重要组成部分。近几年来，我国中成药的工业产值平均年增长20%，利润和利税平均年增长24%。现代中药产业化已成为我国经济发展的战略性发展计划。现代中药产业则是在传统中药产业的基础上，充分利用现代科学的“安全、高效、稳定、可控”中药生产技术，发展成为具有较高技术含量、较强国际竞争能力以及产业化生产现代中药产品为特征的新兴产业群体。从本质上讲，也就是中药生产的现代化和产业化。
目前，规范中药材种植、提高中成药的质量以及中药标准的建立等，使传统的中药正在努力与现代技术“握手”。然而，中药行业一个普遍存在的现状是中药的生产工艺和技术设备的落后，已明显成为中药现代化路上的桎梏。“中药制药装备落后，制剂设备仅相当于70年代的国际水平，品种规模少，系列化、标准化配套能力差，自动化水平低，质量检测装备滞后”。长期从事中医药发展战略研究的中国科技信息研究所研究员贾谦揭示出中药行业的一个普遍而严峻的现实问题。生产工艺和技术设备的落后，已成为中药行业的一个致命弱点。国家鼓励中药生产企业将新技术、新方法、新工艺引进中药生产领域，引导企业加大技术改造和技术进步的投入，改造中药生产中药后的提取、分离、精制技术，积极引进和消化、吸收国外已经成熟的先进生产技术和检测技术，用以提高我国中药生产的技术水平。
传统中药的生产和应用已经有几千年的历史。目前中药制剂多为固体制剂，一般生产过程为中草药经粉碎后，用水或有机溶剂提取得到提取液，提取液经蒸发浓缩得到浸膏。这些浸膏很少用于临床，大多数要加工为固体制剂。因此，干燥与中药制剂的生产关系密切，干燥操作的好坏将直接影响产品的使用、质量、外观和成本。
传统的中药浸膏干燥设备主要有以下三种：真空烘箱、喷雾干燥、冷冻干燥。但对于带有热敏性和易结团、高粘度的大部分中药浸膏这三种设备仍然存在一定的缺陷和局限性。采用真空烘箱干燥时间长，能耗高，间歇操作容易染菌和吸潮，达不到GMP质量标准。喷雾干燥用于中药浸膏千燥的最大难题是出现粘壁和干燥产品易吸潮现象，难以处理高浓度、高黏性的中药浸膏，粘壁造成原料流失严重。喷雾干燥的另一缺陷是热敏性物料在喷雾干燥时存在氧化问题，需要引起足够的重视。采用冷冻干燥可以保持浸膏的有效成分的稳定性，其不足之处在于设备复杂、耗能大、干燥成本高等，因此，经济性是该技术在中药工业应用的瓶颈问题。真空带式干燥新技术的推广应用，对改进中药浸膏质量和提高其稳定性发挥了积极的作用。
2、真空带式干燥机
2.1结构及工作原理
如图1所示，真空带式干燥烘干设备是由真空带式干燥机烘干机和加热系统、真空抽气系统及电气控制系统等辅助设备组成的。在真空条件下，液态物料较薄地涂布在传送带上。由于加热器的加热，使物料内湿分蒸发而得到多孔的高品质干燥制品。该设备在干燥过程中，恒速干燥阶段物料的温度保持为工作真空度下的饱和湿分蒸汽温度。因此，物料干燥温度低，且易控制。与转筒式、振动流动式和搅拌式干燥设备相比较，带式干燥过程中的被干燥物料随同传送带移动时，物料颗粒间的相对位置固定，具有相同的干燥时间。带式干燥机操作灵活，湿物料进料后，在传送带上完成预热、恒速干燥、降速干燥、降温冷却及干品下线等过程。因此，对进料量及湿含量、传送带走速、干燥温度及工作真空度等操作参数，可进行独立控制，从而保证设备工作的可靠性和操作条件的优化。
2.2主要技术特点
(1)干燥温度更低
在约1330Pa的真空度下干燥物料，物料温度可以控制在约10℃的低温状态。通过该方法得到的干燥物可以最大限度的保持其色、香、味，得到高质量的最终产品。因此，真空带式干燥机尤其适合干燥热敏性的物料。
(2)适合干燥易氧化的物料
在干燥过程中，物料处于真空环境中，设备简体内的氧气极少，可有效防止物料中易氧化成分被氧化。
(3)适合干燥高浓度、高黏性的中药浸膏
由于中药浸膏具有固含量高、黏性大、易结团等特点，水分蒸发的阻力比较大。采用喷雾干燥、烘箱干燥等技术，易出现粘壁、结焦、色泽深、损耗大等诸多问题。而真空带式干燥机通过控制料层厚度，使物料在真空环境下沸腾发泡，其中的水分立刻被真空抽走，蒸发阻力大大减小。因此，真空带式干燥机在中药浸膏的干燥生产中有广阔的应用前景。同时，该设备对固体、结晶体的干燥也有很好的效果，甚至可以做到连续式冻干工艺。
(4)产品品质更好
物料在真空带式干燥机内被逐步干燥（三段加热区、一段冷却区）后形成多孔性结构的物料层，其单位体积的表面积显著增大，产品的溶解性能得到显著改善。并配有可控冷却系统冷却干燥产品，增加产品的脆性，颗粒的流动性能良好。另外，由于整个干燥过程温和，所得产品的色泽与喷雾干燥、烘箱干燥得到产品相比，明显变浅。
(5)干燥效率更高
真空带式干燥机采用真空状态连续进料、连续出料技术。整个干燥过程在封闭的真空环境下操作，适用于大规模生产，大大提高生产效率。另外，该设备是传导式干燥设备，所使用的传送带为表面涂特氟龙的特殊针织物，耐高温、耐摩擦、抗粘性好，物料收率高（95%以上）。
(6)符合GMP要求
配置CIP在位清洗系统，在批与批、产品与产品之间可以非常方便地进行清洗，使得更换品种非常方便，大大地降低了工人的劳动强度，也保证了产品的质量。
3、小型实验用真空带式干燥机的研制
德国、瑞士、日本等国对真空带式干燥设备的研制己进行了20余年，开发了大中型及实验用机，瑞士的布赫．德公司开发了一系列带式连续真空干燥设备。上海朗脉新化工技术有限公司是一家发展迅速的制药工程专业提供商，为现代中药／植物提取生产线系统提供工艺优化和成套设备。在消化吸收国外先进技术的基础上，上海朗脉新化工技术有限公司与天津科技大学合作研制开发了有自己特色的中药浸膏用真空带式干燥机。为深入研究不同物料在真空状态下的干燥特性，确定适宜的操作工艺条件，建立了工程实验中心，并设计制造了小型实验用真空带式干燥机和多功能制粒设备。
该实验机主要由干燥机壳体、真空系统、布料机构、履带输送装置、张紧纠偏装置、切料机构、CIP清洗系统、测试仪表、PLC控制系统以及加热和冷却系统等部分组成。
(1)布料机构
由蠕动泵、阀门、软管及接管喷嘴支架组成布料机构。开启阀门，液态物料经软管流向喷嘴，将物料均匀喷洒分布在传送带上。喷嘴连接在支架上，支架绕传动轴旋转，因而喷嘴绕传动轴摆动。支架的旋转由电动伺服缺驱动，在周期性的摆动过程中，由PLC调节摆动速度，以达到均匀喷洒的目的。摆动频率配合传送带行进速度调节。
(2)履带输送装置
履带输送装置由机架、主动轮、从动轮、传送带、自动张紧纠偏机构等组成，分为两层，每层设有独立的传动系统。传送带运动由变频调整电机控制，带速可实时调整。自动张紧纠偏机构安装在从动轴两侧，由传感器监测传送带的运动。当传送带出现跑偏现象时，传感器发出信号，控制张紧纠偏机构调整从动轮，从而达到纠偏的目的。传送带是承载物料和输送物料的部件，藉此完成加热升温、脱湿干燥的全过程。
(3)切料机构
切料机构由气缸、密封圈、导轨、切刀组成。切刀在气缸的作用下上下运动，其行程正好切断传送带上的已干物料。在每一层上都装有一把刀，切刀刃宽度略大于物料宽度。
(4)加热和冷却系统
加热方式是采用板式换热器，为便于设备维护和清洗，采用模块化设计。加热段分三个加热区，加热温度独立控制。可采用饱和蒸汽或过热水加热，加热温度最高可达150℃。最后一区搁板为冷却系统，用来控制物料温度，避免过热，并使物料变脆，以有利于粉碎和制粒。
整台设备采用PLC控制，通过HMI人机界面进行操作。在控制室设置触摸屏操作面板，配置图形界面，能显示各类工艺参数、生产数据等参数，可实时进行修改和调控。配备CIP清洗系统，可实现设备在位清洗，卫生程度高，符合GMP操作规范。
4、结束语
由于真空带式干燥机能保证产品质量，具有设备紧凑、热效率高、操作简便等特点，使得其在中药浸膏干燥方面具有广阔地天地。根据朗脉公司用户的情况，大部分药厂都有意愿采用真空带式干燥机作为中药浸膏干燥设备，也有相当一部分用户希望采用真空带式干燥机来干燥一些中药切片。因此目前该公司正在与天津科技大学合作开发固体干燥用的真空带式干燥机，并将陆续推出真空冷冻连续干燥设备、真空微波连续干燥设备；并计划与天津科技大学逐步开发提取、分离、中药灭菌、蒸发等设备，最终实现建成适合现代中药和植物提取的中试研发基地。
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