中國粉體網(wǎng)訊  中藥材粉碎分散技術研究進展

摘要：粉碎是中藥材加工和中藥制劑生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié),。中藥經(jīng)過粉碎制成不同粒度的粉末,傳統(tǒng)工業(yè)粉碎及在此基礎上與中藥特性相結合而形成的超細中藥粉碎工藝,，這些新技術的應用和推廣,，對于中藥產(chǎn)品的研發(fā)至關重要,。本文概述了中藥粉體的制備,、中藥材粉碎加工方法及其設備的工作原理,。

關鍵詞：粉碎；中藥粉體,；粉碎機械,；粒度

1 前言

粉碎是中藥材加工和中藥制劑生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié)。中藥自古就有“水飛”,、“挫”,、“搗”等精細加工方法,其主要應用對象是礦物藥,、貴重藥和具有特殊性質的中藥,但處理量極少,。我國現(xiàn)有中藥加工傳統(tǒng)工藝采用錘擊式、球磨式,、萬能磨粉式,、流動式,、截切式、滾筒式等多種粉碎機械,。由于粉碎方式不同,對于粉末的粒度、出粉率,以及有效成分的保存等方面都有一定局限,且采用非密閉制粉,造成粉塵泄漏大,收粉率不高,。[2]

2 中藥粉體的制備

中藥粉體系指中藥包括植物藥、動物藥,、礦物藥及其提取物經(jīng)過粉碎制成的粒度為2000μm以下的粉末,其中又分為普通粉體,、微米粉體,、納米粉體三大類,。一般認為,在10～200目范圍內的中藥粉體稱為普通粉體,采用超微粉體技術制備的粒徑為75μm以下的中藥粉體稱為微米粉體,經(jīng)納米技術制備的粒徑小于100nm的中藥粉體稱為納米粉體,。

中藥普通粉體的歷史沿革可追溯到戰(zhàn)國時期散劑的萌芽,散劑是極具特色的中藥傳統(tǒng)劑型,散劑的歷史可以認為是粉體及粉體技術在中醫(yī)藥領域無意識的應用史。目前,中國藥典對普通粉體散劑的質量有了明確的要求,如一般散劑應通過6號篩,干燥,、疏松、混合均勻,色澤一致,并對其均勻度,、裝量差異,、微生物限度等均有明確規(guī)定,但對于微米粉體,、納米粉體目前尚沒有統(tǒng)一的規(guī)定。[1]

2.1 普通粉體的制備[1]

普通粉體的制備方法分為干法粉碎與濕法粉碎兩類,。干法粉碎又有單獨粉碎、混合粉碎等,；濕法粉碎即傳統(tǒng)的“水飛法”,現(xiàn)在大生產(chǎn)改進為機械“加液研磨法”等。

2.2 微米粉體的制備[1]

微米粉體是利用機械或流體動力的方法,將中藥粉碎微米級,。超微粉碎與普通粉碎的原理相同,由于細度要求更高,故主要利用外加機械力,破壞物質分子間的內聚力達到粉碎的目的。目前超細粉碎方法可分為高頻振動粉碎,、貝利粉碎及氣流粉碎等。其設備有高頻振動粉碎機,、貝利粉碎機和氣流粉碎機等,。

2.3 納米粉體的制備

目前中藥納米粉體制備主要采用超細粉碎高能球磨法和超音速氣流粉碎法、分子凝膠,、固體脂質納米粒、微乳和固體分散體等,。高能球磨法制備納米粉體能量利用低,耗費時間長,且產(chǎn)品粒度分布不均勻,易引進雜質。普通超音速氣流粉碎機粉碎效能低,。旋轉碰撞式超音速氣流粉碎機粉碎效能得到了進一步提高。分子凝膠,、固體脂質納米粒、微乳和固體分散體等適合用來制備中藥提取物納米粒子,。[1]

中藥材研磨的顆粒越細，其藥效作用越好,。其中藥理化性能關系與其顆粒度的關系見表１[3],。

（圖片來源：祝戰(zhàn)科：新型中藥材超細粉磨工藝及粒度分析）

3 中藥材超細粉磨

超細中藥制備方法分為物理法和化學法兩種，而超細粉碎工藝屬于物理法,。超細中藥粉碎工藝是傳統(tǒng)工業(yè)粉碎與中藥特性相結合而形成的加工工藝［4］，而傳統(tǒng)的工業(yè)粉碎主要為三類：機械沖擊粉碎法,、氣流粉碎法和球磨法。表２為超細中藥加工設備同其他傳統(tǒng)設備的對比。

（圖片來源：祝戰(zhàn)科：新型中藥材超細粉磨工藝及粒度分析）

3.1 機械粉碎法

機械粉碎法是利用機械粉碎機來對中藥材進行粉碎獲得粉體,。機械粉碎機的工作原理主要是通過改變粉碎介質、增加攪拌振動裝置,、改變機器的結構或運動形式、安裝分級器等方面,，使外加力充分而強大地作用于待處理物料，以達到理想的粉碎效果,。利用該粉碎機進行普通物料粉碎時可使粉體的D90（顆粒累積分布為90%的粒徑）小于2μm，D50（顆粒累積分布為50%的粒徑）達到0.1～1μm,。新研制開發(fā)的MIC研磨剪切超細粉碎機是利用多個高速公轉和自轉的環(huán)狀粉碎媒體，獲得強大的離心力場,，使原料受到強大的壓縮力、剪切力及研磨力,，將原料粒子“研碎”,，得到的粉體粒徑可達到2μm以下[5-7],。

3.2 氣流粉碎技術

氣流粉碎技術是利用物料在高速氣流的作用下,獲得巨大的動能,在粉碎室中造成物料顆粒之間的高速碰撞,劇烈摩擦,以及高速氣流對物料的剪切作用,從而達到粉碎物料的目的,。這樣原料被加工成極細的粉末(<10μm),使原料具備了原來沒有的一系列理化特征[16],。

氣流粉碎機的發(fā)展為中藥精細加工提供了可靠的保證,。氣流式粉碎機也被稱為流能磨，其工作原理是使物料顆粒之間以及顆粒與室壁之間在高速流體的作用下發(fā)生碰撞,、沖擊和研磨而產(chǎn)生強烈粉碎作用的一種粉碎設備[8]。該粉碎機對于質地堅硬的物料有較好的適用性,，經(jīng)氣流粉碎機粉碎后得到的粉體粒徑分布范圍窄，同時,，在整個粉碎的過程中會產(chǎn)生冷卻效應，物料在粉碎時產(chǎn)生的熱量與冷卻的溫度相互抵消,，因此，該設備粉碎溫度較低,，是低熔點和熱敏性中藥材制備超微粉的首選[9-10]。但因其在粉碎的時候存在較高的氣流速度,，會使物料所含的部分揮發(fā)性成分損失，該儀器比較適合質地松脆的原料粉碎,。但應該注意,，該粉碎機消耗能量較高,，是普通粉碎方法的數(shù)倍[11],。

3.3 球磨法

球磨的機理是磨球在重力,、離心力、科式力,、摩擦力的的作用下與罐體內壁及其他磨球相互碰撞,、積壓,、摩擦,從而使物料逐漸破碎或混合。行星球磨機被廣泛用于物料混合,、細磨,、小樣制備以及納米材料分散、高新技術材料的研制,。行星球磨機大體分立式和臥式兩種,由于臥式球磨機球磨時在球磨罐底部沒有物料沉積,球磨效果要好于立式球磨機,。工作時物料和磨球按一定比例混合后裝入球磨罐內,為獲得高的生產(chǎn)效率和好的球磨效果,一般裝料量不超過球磨罐容量的三分之二[14]。

3.4 振動磨

振動磨主要是利用高強度的振動使物料和器壁進行高速碰撞和切磋,，且能在短時間內使得物料混合均勻的超微粉碎技術,。影響超微粉碎主要的工藝參數(shù)是粉碎時間和介質填充率，振動磨的介質填充率比較高,，一般為60%～80%,，并且在單位時間內物料撞擊和剪切的次數(shù)較多，振動磨的沖擊次數(shù)通常是普通球磨機的4～5倍,，所以粉碎效率是普通球磨機的10～20倍，耗能也低很多,。同時，由于振動磨配有水冷卻裝置,，可實現(xiàn)低溫或常溫的粉碎,，對含有揮發(fā)性成分的中藥材同樣較適用,，經(jīng)振動磨粉碎制備的產(chǎn)品，粒徑平均可達2～3μm以下[7],。

在利用振動磨進行超微粉碎過程中，粒子粒徑呈現(xiàn)“快粉碎-慢粉碎-粉碎平衡-逆粉碎”4個階段的變化,，當粉碎達到平衡后,，粉體的粒徑不再隨粉碎時間的延長而減小,，甚至會出現(xiàn)粉體團聚導致粒徑有所增大的趨勢,，因此，在應用時應控制粉碎時間[7,12-13],。

3.5 超細中藥研磨法[3]

基于傳統(tǒng)球磨機的原理策略,，綜合機械沖擊粉碎機的技術特點,，提出了一種新型超細粉磨方法。該方法可涵蓋各種物料從超細到納米尺寸的粉磨,。在理論分析及關鍵設備和技術前期研究的基礎上，提出了技術工藝方案,，并獲取了相關技術參數(shù)，形成了該技術的整體設計方案及工藝系統(tǒng),。

對待粉磨的物料即中藥材原料，在外界旋轉動力Ｔ及震力的作用下,，研磨介質（簡稱磨介，即滾棒）做時而散開,、時而聚合的上拋運動，滾棒自身做同向自轉,，速度為ω′，滾棒群做公轉,，速度為ω，通過內外層的滾棒不斷交換位置,，兩兩滾棒不斷沖撞、擠壓剪切中藥材物料,，使物料被擠破剪斷。在破碎過程中大顆粒受力先被破碎,，顆粒從大到小不斷地被破碎。整個破碎過程在-10℃的低溫環(huán)境中進行,，使堅韌性中藥材變成易粉碎的濕脆體,，提高了粉碎效率，且低溫條件下的這種粉磨方式可有效防止加工過程成分揮發(fā)或氧化,，保證藥性不受損失,。設備結構及原理簡圖如圖3所示。Ｐ為擠壓力,，τ為剪切力。

圖3設備結構及原理簡圖

Fig.3 Equipment structure and schematic diagram

4 結語

隨著當今科學技術的進步與發(fā)展,，越來越多的新技術與新設備已廣泛應用于中藥粉碎及超細研磨的研究中,。對于原生粉入藥的制劑,，中藥材必須經(jīng)過粉碎達一定粒徑并混合均勻后方能進行下一步生產(chǎn)。粉碎后的藥粉有利于有效成分的溶出和吸收,，且能提高藥物的生物利用度和制劑穩(wěn)定性,。

為貫徹落實國家“十三五”規(guī)劃綱要和《中國制造2025》,，工業(yè)和信息化部研究編制了《醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃指南》(以下簡稱《指南》),�,！吨改稀分刑岬�,，“與2015年相比，2020年規(guī)模以上企業(yè)單位工業(yè)增加值能耗要下降18%”“要提高制藥設備的集成化,、連續(xù)化、自動化,、信息化,、智能化水平”。目前,，我國中成藥生產(chǎn)面臨轉型升級，為實現(xiàn)《指南》“綠色發(fā)展”“智能制造”等目標,，中藥行業(yè)應當借鑒與探索新的制藥設備與工藝[15],。

參考文獻

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（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）

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