中药醇沉工艺及设备浅析

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在中药生产过程中，常用乙醇沉淀法对中药提取液进行纯化精制。这种方法的原理是先将药材用水煎煮提取，其中提取出生物碱、有机酸盐、氨基酸等水溶性有效成分，也提取出许多水溶性杂质。醇沉法利用了有效成分可溶于乙醇而杂质不溶于乙醇的特性。加入乙醇后，有效成分溶解在乙醇中，杂质析出。醇沉的目的是去除杂质，保留药物的有效成分。因此，醇沉单元操作技术及其设备的适用性将与中药产品的安全性、稳定性和有效性密切相关，与产品的剂型和质量是不可分割的有机整体。2影响醇沉过程的因素2。1初糊的浓度和温度
为了保证醇沉时尽可能除去杂质，同时减少有效成分的损失和乙醇的消耗，药材的煎煮一般要浓缩到一定的初糊浓度。如果初始膏体浓度过高，药液的粘度会较高，乙醇难以与药液充分接触，产生的沉淀容易包裹药液，造成有效成分的损失。如果初始膏体浓度太低，药液量就大，会消耗大量的乙醇。因此，在水提醇沉过程中，选择合适的初始糊浓度至关重要。孙等[1]对板蓝根水提物进行了实验研究，得出初始糊浓度在1∶1 ~ 1∶2之间。实验和文献数据分析表明，初始糊的浓度不是决定醇沉过程分离纯化的关键因素，但它决定了乙醇的最小用量。2.2乙醇用量和乙醇浓度
通常情况下，酒精含量在50 ~ 60时可以去除淀粉等杂质；当酒精含量达到60%时，无机盐开始沉淀；酒精含量在75%以上时，可除去蛋白质等杂质；当酒精含量在80%以上时，淀粉、多糖、蛋白质、无机盐等杂质几乎都能除去，但鞣质、水溶性色素、树脂等不易除去[2]。
醇沉液中乙醇含量的高低与药物有效成分的溶出度密切相关。随着醇沉液中醇含量的增加，沉淀速度加快[3]。通常醇沉液中的酒精含量在60-75之间。如果沉淀的酒精含量在70和75之间，通常建议使用约90%的乙醇。此时消耗的乙醇体积很小。与95%乙醇相比，回收和蒸馏容易得多，乙醇单耗和能耗也低。如果醇沉淀溶液的醇含量低，则所用乙醇的浓度可以相应地更低。
肖琼[4]等人专门研究了乙醇浓度和总量对中药醇沉过程的影响。结果表明，当乙醇总量低于一定的乙醇临界量时，乙醇可溶物的量随着乙醇用量的增加而增加。当高于乙醇的临界总量时，增加趋势减缓，直至不再增加。2.3酒精沉淀温度和时间酒精沉淀时间与罐内液体温度直接相关。酒精沉淀的低温加速了沉淀物的沉淀和沉降，要求静置时间短，否则时间长。
加酒精时，药液温度不能太高，主要是防止乙醇蒸发损失。一般含酒精的药液缓慢冷却至室温后，移至冷库，在5 ~ 10℃保持24 ~ 48小时。含酒精的药液如果冷却过快，颗粒碰撞的机会会减少，沉淀出来的颗粒会很细，很难过滤。可见，静置时间长是运行周期长的主要原因。2.4加入乙醇的方法
在中药生产的醇沉过程中，主要是在常温或低温下向提取液中引入乙醇进行沉淀，在醇沉开始时加入大量的高浓度乙醇。如果搅拌不均匀不能分散酒精，局部区域酒精含量过高，淀粉和蛋白质迅速沉淀，包裹在浓缩液中。随着乙醇的增加，涂层越来越致密，越来越难分散，必然影响乙醇沉淀的效果。单独醇沉或梯度逐渐增加乙醇浓度，有利于去除杂质，减少有效成分的损失[5]。然而，此时醇沉淀操作很麻烦，并且乙醇的量也很大。
有时为了减少乙醇的消耗，降低生产成本，将水煎提取液浓缩至规定比重，然后放入沉淀桶中沉淀24小时。丢弃沉淀物，然后加入乙醇进行沉淀[6]。2.5搅拌速度
搅拌在醇沉中的作用与其他工艺过程类似，有利于增加药液与乙醇的接触面积，提高药液与乙醇的均匀性。
一般来说，随着酒精含量的增加，沉淀速度加快，沉淀完全。当酒精含量达到80时，几乎可以除去所有的蛋白质、多糖和无机盐杂质。但随着醇沉浓度的增加，有效成分容易被沉淀物包裹，造成损失。因此，醇沉过程中，应加大搅拌速度，缓慢加入乙醇，避免药液中局部乙醇浓度过高，造成有效成分被沉淀物包裹而损失。因此，在醇沉过程中，搅拌速度应该有一个合适的范围。搅拌速度过快，能耗增加，噪音增大，对设备材料要求提高。另外，搅拌速度过快会使沉淀的颗粒过小，难以过滤；如果搅拌速度过慢，药液中局部乙醇浓度过高，沉淀物会包裹住有效成分，造成有效成分的损失，同时沉淀物会粘连，过滤分离困难。因此，应根据体系的特点选择合适的搅拌速度和乙醇的加入速度。2.6原药材的影响
原药材的特性和预处理工艺影响所用乙醇的浓度和乙醇沉淀的效果。涂齐家[6]发现，如果所用的原药材是新的(即当年采收的药材)，药材中糖和粘液较多，浓缩浸膏粘稠，难以制粒。此时，酒精沉淀浓度应高于88。如果原药材是历年采集的旧货，或存放一年以上，粉末性强，醇沉用的乙醇浓度为88。为了改进榕树黄酮的提取工艺，降低生产成本，柯荣[7]等。比较不同比例乙醇沉淀的结果，得出自然干燥叶总黄酮提取率高于烘干叶，其沉淀效果与文献报道一致[8]。3目前醇沉工艺的缺点(1)醇沉工艺操作周期长。目前影响醇沉操作周期的因素主要有两个:一是水提取液通常冷却到室温或更低后再加入乙醇；第二，醇沉后，静置24 ~ 48小时，才能提取上清液。有些药材一次醇沉杂质沉淀不完全，特别是容易出现包裹浓缩液的现象，需要多次醇沉操作。随着醇沉次数的增加，乙醇的消耗量、单耗和能耗也相应增加。丁平[9]等。研究了醇沉次数和浓度对醇沉除杂效果的影响。(2)排渣困难。酒精沉淀后的大量沉淀物静置后堆积在罐底，导致沉降罐排渣困难。提取上清液后，往往需要再次加入热水将沉淀物融化后才能排出，而且有些沉淀物是粘稠的糊状物，只有挤压后才能排出，使得沉淀物处理的过程耗时耗力。有的厂家为了解决排渣问题，在沉淀池中增加了后续固液分离装置，用机械方法将沉淀物粉碎后排放。(3)上清液提取过程困难。通常沉降槽装有手动摇杆来控制槽内清液管道的液位，但在实际操作中，很难看清槽内液位。此外，沉积在罐底的沉淀物不会处于理想的水平，所以上清液往往会提取不完全，造成乙醇的损失和有效成分的损失。(4)乙醇消耗量大。醇沉次数的增加，沉淀物的堆积，上清液提取不完全，都会导致乙醇用量的增加。李耀[10]等人从数学推理的角度对中药生产中水提醇沉的含醇量进行了探讨，得出了酒量的经验公式。(5)有效成分流失严重[11 ~ 13]。由于醇沉过程中大量沉淀物的出现，会使一些有效成分被吸附包埋，造成损失。韩等研究了水提醇沉对中药各种有效成分的影响。结果表明，醇沉后有效成分的损失为10 ~ 50[14]。(6)成品的稳定性差。一方面，醇沉过程中有效成分的损失使药物质量难以稳定；另一方面，用酒精处理过的液体制剂在储存过程中容易发生沉淀和粘壁。4醇沉设备
目前国内中药生产厂家使用的醇沉设备由带夹套的筒体、椭圆形封头、锥形底的筒体和特制的微调旋转式出液管组成。锥体底部的锥角为60 ~ 90℃。酒精沉淀后，杂质沉积在锥底，清液通过管道吸出。罐底部应安装球阀(泥浆或悬浮泥沙排渣)或气动出渣口(渣土排渣)。
一般来说，沉降槽的搅拌速度是固定的，不能根据系统的特性来调节速度。操作时开始搅拌，加入乙醇，因为乙醇是直接通过管道加入的。因此药液中乙醇的局部浓度过高，容易包裹浓缩液产生块状沉淀。因此，目前使用的沉降罐搅拌效果普遍较差，不利于药液中乙醇的分散和混合，导致有效成分损失，产生块状沉淀物，不利于排渣。因此，酒精沉淀后，需要长时间静置，使药液与沉淀物分离。沉降后，打开上清液排放阀，抽出上清液，通过转动手轮微调罐内出液管的角度，通过沉降罐镜玻璃管上的玻璃管和上清液出液管观察出液口。但在实际操作中，往往很难清晰地观察到罐内的液位，形成的沉淀物表面往往不是理想的平面。因此，沉淀后的上清液很难完全提取，尤其是形成絮状沉淀时，更难以操作，往往造成有效成分和乙醇的损失。同时，经过长时间静置沉淀后，形成的沉淀物往往会形成块状，用常规方法很难排出，尤其是处理粘性沉淀物时。结论
在醇沉工艺中，醇沉效率低、酒精消耗量大、排渣困难、醇沉操作周期长等问题长期制约着中药生产工艺的现代化进程。中药工程的发展必须依靠技术和设备的提高。醇沉工艺和设备的设计应与所采用的工艺相适应。从改变醇沉工艺入手，以改善沉淀物颗粒的成型状态为目标，针对目前醇沉工艺中沉淀物排泄困难、沉淀物与药液分离困难、乙醇消耗过多等弊端，特别是沉淀物和药液的分离不能用简易装置进行的矛盾，使醇沉工艺和装置适应现代工程发展的需要。
以改变沉淀物的颗粒形成状态为研究目的的新型沉降罐[15]配备有乙醇分配器和变速搅拌桨，使得形成的沉淀物为易于从液体中分离的松散颗粒。该装置大大缩短了醇沉的操作周期，可以直接进行固液分离，无需长时间静止分层，沉淀物与药液完全分离。实验数据表明，新型沉淀装置对药液中的有效成分没有改变，是一种有效的新型酒精沉淀装置。