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天然植物药药汁的过滤澄清技术

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天然药物(植物药、动物药及矿物药等)经水或其他溶剂提取后(提取技术有多种),药物有效成份绝大部分进入药液中,但许多不需要的成份(如大分子量的蛋白、脂类、淀粉、鞣质、胶质及某些无机化合物等)也大量进入这些药液中。为了提高提取液中有效成份的浓度,必须尽可能将这些不需要的大分子有机物及其他不溶性微粒去除。
天然药物提取液中上述大分子化合物等物质在一定条件下不断自行聚集成不溶性的胶体。虽然药物提取结束后,对提取液先进行机械分离,将残留的药渣去除,短时间内有可能得到很澄清的药汁,但大多数药汁会不断析出胶体,使澄清的药汁逐渐变混。为了提高后续处理操作(如超滤、浓缩、萃取、干燥等)的效率,必须将药汁中不需要的组份尽快絮凝,然后通过高效的精密微孔过滤机进行精密过滤。“絮凝+精密微孔过滤”是一种比较理想的天然药药汁的澄清净化技术。
一. 药汁精密过滤前的前处理——絮凝:
欲使天然药汁中不需要的大分子化合物及已经聚集的胶体快速去除,药汁在精密微孔过滤前应投加絮凝剂。絮凝剂可使未聚集的大分子化合物与已聚集的胶体在短时间内很快聚集与絮凝成颗粒较大的胶团。
天然药药汁的絮凝剂必须是无毒的天然絮凝剂。化学合成絮凝剂或含金属离子的无机絮凝剂,一般不适宜于天然药物的过滤,因为有潜在的毒性。
目前比较理想的天然絮凝剂是壳聚糖。一定浓度的壳聚糖可使天然药药汁中大分子化合物与胶体既快速又较完全地絮凝成胶团。
对某些天然药物,组份复杂,有些有机化合物,分子量不是非常大,即使投加了絮凝剂,一时也无法快速絮凝。如药理与毒理试验表明无毒性,可加某些酶,使这些无法絮凝的化合物被酶解成小分子,以防这些化合物在一定条件下再逐渐自动聚集成胶体,影响药汁的澄明度,影响后续操作的效率(酶的种类、浓度及处理条件视不同药材种类而定)。
二. 药汁的精密微孔过滤:
(一) 絮凝前的微孔过滤:
天然药经水或溶剂提取后,先要用其他机械分离设备去除残存的粗渣。如果提取前天然药材作过很细粉碎,则药汁中往往还有一定数量用滤布或滤网难以去除而肉眼又能可见的微粒。为了提高絮凝操作的效率,絮凝前最好先将这些微粒去除。许多厂将浸取前的药材粉碎得很细,因为药材粉碎的愈细,药材浸取收率与浸取速度可以明显提高,因此絮凝前将这些细小微粒去除常常是必需的。
用滤布或滤网难以去除的微粒,用过滤式离心机或管式超速离心机是可以去除的,但排渣操作非常麻烦;用碟片式超速离心机可以去除,但损失药汁较多,收率不高。对此类药物,用精密微孔过滤非常理想,因为它能将这些微粒完全去除,可以排干滤渣,药汁的收率很高;排渣操作又相当简便,不需繁重的体力劳动。
(二) 絮凝后的精密微孔过滤:
药汁经投加絮凝剂后,会产生大量絮状胶团,分离这些胶团可有几种方法。目前常用的有自然沉降法与碟片式超速离心机等方法。这些分离方法的基本原理是固液必须有比重差。在某些药汁中,由于成份复杂,往往有微量气泡,或有油脂类,这些杂质存在,常使某些絮状胶团的固液的比重差极小。甚至胶团的比重小于液体。比重差极小,使自然沉降或碟片式离心分离速度极慢,甚至无法分离;如胶团比重小于液体,自然沉降时絮状体会上浮,碟片式离心分离时,絮状体会进入液体中。对这些药汁,无法用自然动沉降装置或碟片式离心机进行分离。自然沉降装置设备庞大,速度慢,时间长,药汁易变质;碟片式离心机分离效率高,速度快,但设备复杂,价格昂贵,由于转速极高,安全性低,维护困难。这两种分离装置有一共同的缺点,即药汁的收率都不高。
精密微孔过滤机分离药汁中絮状体完全不受固液比重差的限制。
精密微孔过滤机是以刚性的高分子微孔烧结管作为过滤介质,它有如下特点:
(1) 过滤效率高:0.5μm的微粒可全部滤住,滤液很清澈透明;
(2) 药汁的收率很高,几乎没有什么药汁随滤渣一起排走,滤渣以成型的饼状固体卸除。滤渣又可洗涤,因此药汁的损失极少;
(3) 从精密微孔过滤机内向外卸除干滤渣的操作很简便,不需什么体力劳动;
(4) 精密微孔过滤机完全是静止又密闭操作,无气味外溢,既卫生又安全;
(5) 微孔过滤管可以长期使用,再生操作很简单;
(6) 不管处理量多大,可以将每批号的物料全部滤完,无剩料留到下一批号,因此不会产生上下批混批现象。
精密微孔过滤可以使絮状体完全滤住,但是絮状体是压缩性很大的物质,一经形成滤饼,其滤饼的阻力非常大,虽然滤液非常清澈透明,但整体滤速往往很慢。为了改变这种慢滤速的缺点,可在滤前的絮凝料液中投加少量助滤剂。助滤剂可增加形成的滤饼的孔隙率,因而可明显提高滤速。
用于天然药汁的助滤剂,一般可使用珍珠岩助滤剂,或硅藻土助滤剂。对一些要求高的物料,可用α纤维素。如果对药汁有脱色要求,可部分使用或全部使用粉末活性炭作脱色剂兼助滤剂(过滤前需搅拌1至2小时,使药汁充分脱色)。
三. 精密微孔过滤的操作流程:
一个复杂的天然药汁的精密微孔过滤流程如下:

天然药种类繁多,其处理要求并不完全相同。因此对药汁的处理流程也互有区别,并不一定完全按上述流程处理。有些药汁不需作精密予过滤,有些不需加絮凝剂,有些不需加助滤剂,有些过滤前需加某种酶进行酶解处理。某些药汁浓缩后制胶囊或制浸膏,往往不需要将大分子或胶体去除,不需要进行絮凝相互里,只需进行精密微孔予过滤,去除一些肉眼可见的微粒即可。某些天然药汁要制成口服液,过滤前加糖液与其他成份,然后再作精密微孔过滤。
四. 工业生产上的应用:
精密微孔过滤机已在不少天然药汁上获得长期与成功应用。主要有以下一些物料:
(一) 单味药药汁:
银杏提取液、大蒜酒精提取液、棉籽粉提取液、甜菊糖提取液、海蛇提取液、蚂蚁提取液。
(二) 复方药药汁:
脑心舒口服液、舒喉口服液、复方感冒冲剂。
五. 精密微孔过滤机的选型:
经过长期工业生产上应用实践,表明精密微孔过滤机是一种各种性能比较理想,价廉。安全,可靠的新型药汁精密过滤装置,它可明显提高天然药药汁的质量,也显著提高天然药药汁后续处理装置的操作效率。对后续的超滤,纳滤,离子交换,电渗析等装置,是一种很理想的予处理设备,使这些装置的分离质量提高,堵塞减少,寿命增长。
对每一种天然药药汁,欲使选用的精密微孔过滤机能长期高效与稳定运行,取决于如下条件:
(1) 正确选用高分子微孔过滤管的毛细孔孔径型号。必须通过系统的小试验,确定毛细孔径,毛细孔径不能太大(滤液的澄清度难保证),也不能太小(堵塞的阻力增加太快)。
(2) 通过系统小试验,选择好絮凝剂种类,浓度与操作条件;选择好助滤剂的种类,投加浓度与投加方式。
(3) 测定被过滤的不溶性物质(包括絮凝剂与助滤剂)的平均滤渣比阻与过滤压差之间的数学关系式。由这关系式中的参数进而计算最佳过滤压差。
(4) 测定滤渣浓度:测定滤液的粘度。
(5) 根据工业生产上所需处理体积与过滤时间,所测定的最佳压差下的滤渣的平均比阻,滤渣浓度与粘度,严格计算所需的过滤面积,滤渣的平均厚度与每次排卸的滤渣体积。
由计算的过滤面积与滤渣体积,选择所需的精密微孔过滤机的结构型号与面积规格(包括过滤机本体与排渣底盖的直径与结构,微孔过滤管孔径型号,尺寸与根数及安装结构等)。
(6) 严格按精密微孔过滤机的操作要求进行安装,操作(包括维护与微孔过滤管的再生)。
凡按上述步骤进行选型与操作,精密微孔过滤机就能长期、稳定发挥其固有的分离优势。

2018年11月3日 20:42
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