新型微壓力中藥煎煮機的研制

于振華，李明森，馬嘉麗，許光明

（1.吉林省農業機械研究院，吉林 長春 130022； 2.北京有色金屬研究總院有研億金新材料股份有限公司，北京 102200）

·實驗研究·

新型微壓力中藥煎煮機的研制

于振華1，李明森1，馬嘉麗2，許光明1

（1.吉林省農業機械研究院，吉林 長春 130022； 2.北京有色金屬研究總院有研億金新材料股份有限公司，北京 102200）

目的 解決微壓式中藥煎煮機不能實現“先煎后下”的功能，取消一次性無紡布藥包，減少資源浪費。方法 增加副容器與主煎煮容器相連，使副容器中壓力可控，實現向主容器中投藥。用過濾罐替代無紡布藥包過濾藥液，利用主容器、過濾罐之間的壓力差，將藥液在不使用外力的情況下轉移至過濾罐。結果 需要“后下”的中藥飲片可通過副容器下入煎煮，過濾出的藥液符合飲用標準。結論 利用控制副容器壓力的方法向主容器中二次投藥，可很好地解決目前微壓力煎煮機不能“先煎后下”的問題，用過濾罐替代無紡布藥包也可使煎出的藥液達到飲用標準。

中藥煎煮；微壓；煎煮順序

中醫是我國傳統文化的精髓，為廣大人民群眾所接受和認可。中醫講究辨證論治，根據病情增減藥量，一直非常重視中醫湯劑[1]。隨著社會的發展，中藥煎煮機由于操作方便、衛生條件好、煎藥速度快，在中醫院和大多數藥房得到了廣泛應用。微壓力中藥煎煮機因其效率高、有效成分更好溶出等優點[2－3]，已成為市場主流。但中醫工作者對其性能和效率提出了新的要求，操作便捷、自動化程度高、實現“先煎后下”等問題急需解決。目前，中醫院的煎煮人員專業技能較差，多無中藥配制、加工處理培訓經歷，不具備相關專業知識，進而導致煎煮出的中藥湯劑質量不穩定[4]。“先煎后下”是中醫湯劑煎煮的傳統觀點，一些礦石類藥材不易滲透出有效成分，一些細貴藥材過度加熱煎煮則會使有效成分分解失效[5]。為解決上述問題，研究新型中藥煎煮機迫在眉睫。

1 整體工作流程設計

中藥煎煮機采用微壓力式中藥煎煮工藝，設置煎煮罐、二次下藥罐、過濾罐，均為密閉壓力容器，其中主容器為煎煮容器、副容器為二次下藥罐。煎煮過程的工藝流程見圖1。工作流程為先將中藥飲片和足量的水加入主容器中，二次煎煮的中藥飲片加入副容器中，所有容器密封后開始煎煮。當煎煮到需要二次下藥時，打開充氣閥向副容器中充壓，當主、副2個容器壓力相同時打開投料閥向主容器中投料。一副藥煎煮完成后開啟主容器放料閥，使藥液在主容器的壓力下轉移到過濾罐，進行過濾包裝。

2 整機結構設計[6]

微壓中藥煎煮機的整機結構見圖2。

主容器：主容器為DN400×400的微壓力反應釜，底部采用球型封頭，下端排料管采用法蘭連接。主容器蓋上開孔，安裝壓力和溫度傳感器，并配有安全閥。設計主容器工作時煎藥量為20 L，額定壓力為0.2MPa。

副容器：副容器為二次下藥用容器，為DN200×150壓力容器，底部采用錐型封頭。容器蓋上布置壓力和溫度傳感器。

過濾罐：過濾罐為DN400×250反應釜，底部采用球封，頂端容器蓋上配置減壓閥保證其與主容器的壓力差。與主容器水平距離為700mm，頂部等高。

圖1 煎煮機工藝流程圖

1.主煎藥罐 2.主容器排料管 3.主容器排料閥 4.過濾罐上料閥 5.過濾罐上料管 6.過濾罐排料管 7.過濾罐排料閥8.過濾罐 9.過濾罐蓋 10.減壓閥 11.主容器蓋 12.安全閥 13.主容器壓力傳感器 14.主容器溫度傳感器15.副容器壓力傳感器 16.副容器溫度傳感器 17.副容器蓋 18.二次投料管 19.衛生級焊接碟閥 20.充壓閥 21.充壓管圖2 中藥煎煮機整機結構示意圖

管路與閥門：副容器與主容器相聯的二次投料管為DN65，閥門采用衛生級焊接電動碟閥。副容器與主容器相聯的充壓管為DN25，閥門采用電磁閥。主容器排料管為DN40，用三通連接過濾罐上料管。閥門均為電磁閥。過濾罐上料管為DN40，用法蘭連接的形式與過濾罐相連，過濾罐上料管兩側高度差615mm。過濾罐排料管為DN40，經電磁閥連接包裝裝置。

其他附件：主副容器蓋上配有衛生級防爆型壓力、溫度傳感器。主容器蓋上布置安全閥。過濾蓋上布置減壓閥。3個容器蓋均按快開不銹鋼活動蓋（HG／T21583－95）選用。

3 設計計算

3.1 主容器與過濾罐的高度差計算[7]

3.1.1 主容器

若投料體積不計，則：

3.1.2 過濾罐

中藥液在DN400筒內的液柱高為：

故在減壓閥全開時，主容器中液體可壓入過濾罐中。

3.1.3 減壓閥密封的情況

當液體由主容器壓入過濾罐且兩側壓力達平衡時：

所以，當減壓閥全密封后，不會有液體進入過濾罐。

3.2 安全閥計算[8]

容器安全泄放量(Ws)的計算：

對于地面容器 F＝1

At：容器受熱面積

q：水的汽化潛熱當壓力為0.2MPa時，q＝2 201.7kj／kg

由上述計算可知，安全閥的泄放管徑為13.34mm，根據工作壓力，安全閥的公稱壓力為0.16 MPa。實際選用的彈簧微啟式安全閥公稱壓力為0.15～0.25MPa。

4 過濾罐的結構設計

目前，國內的中藥煎煮機多采用無紡布口袋作為盛裝中藥飲片的藥包，兼有過濾藥液的作用。但許多業內人士指出，采用無紡布過濾不僅衛生上達不到要求，且一次性不可重復地使用也造成了大量浪費。因此，取代無紡布已成為了中藥煎煮機的發展趨勢。經調研和分析，筆者提出了不銹鋼濾片與石英砂填料的復合過濾系統。過濾罐結構見圖3。

利用不銹鋼濾片和石英砂濾料對煎煮后的中藥液進行過濾，適用于微壓式中藥煎煮機。由不銹鋼罐體、進液管、出料管、減壓閥組成。過濾罐內設有濾片和濾料支撐板，詳見圖4。

圖3 過濾罐結構示意圖

過濾罐體為不銹鋼材料，形式為密閉壓力容器。在前序工段中，煎煮完成的中藥液經由進液管流入過濾罐，由于前序是壓力煎煮，過濾罐上部設置減壓閥以保證過濾罐中的壓力為常壓。藥液流經濾片進行第1次過濾，濾網為50目不銹鋼材質。此步驟對中藥液中的較大顆粒雜質過濾。為克服現在技術中不銹鋼濾網強度不夠的問題，在此位置設計過濾網托板，托板上開直徑50mm的孔將濾片嵌入其中，并且濾片為向下的凹面。為方便拆解清洗，托上部設置圓型把手。

在過濾網托板和濾料支撐板之間，填入濾料。濾料總高度為200 mm，其中底部填入100 mm厚，粒度為10～50mm的礫石，上部填100mm厚，規格為2～4mm的石英砂。為避免濾料流失，下部濾料支撐板開孔直徑為10mm。且為了增加濾料與液體的接觸面積，支撐板的形式為向上凸起的曲面，詳見圖5。

圖4 過濾罐內部結構示意圖

圖5 濾料支撐板結構示意圖

5 討論

傳統中醫對煎藥時藥材下入的先后順序十分重視，必須按照一定的順序煎煮才能避免藥劑中各種成分的相互影響[9－10]，一些貴重藥材應后煎，以防止有效成分流失。目前，市場上微壓力煎煮機結構較簡單，類似于家用壓力鍋，無法實現傳統中藥煎煮要求的先后順序。同時，在中藥煎煮過程中，很多藥師認為微壓煎煮機煎煮中藥時溫度可達110℃甚至更高，中藥有效成分的溶出率得到了很大提高[11]。針對此矛盾，提出增加副容器的解決方案，主、副容器以閥門相連。利用主容器煎煮時產生的高壓蒸汽向副容器內充壓，當兩者壓力平衡時則可開啟閥門使主、副容器連通。一副中藥湯劑中有需要后下的藥材時，可將后下的藥材放入副容器，下入之前只需充壓、開啟閥門2個步驟即可實現。結構和操作上，相比之前采用的雙進料罐和內外套筒式煎煮罐更簡便[12－13]，且更易于維護，可靠性更高。

小檗堿等熱不穩定性成分會在110℃時分解失效[14]，故將整個煎煮機系統的額定壓力設定在0.15MPa，安全閥開啟壓力為0.15～0.25 MPa，從而使煎煮罐內溫度大于100℃但不超過120℃。

無紡布藥包的大量使用，不僅是對資源的浪費，也是影響中藥煎煮效果的因素。以無紡布藥包盛中藥材放入煎煮容器內，會導致藥包浮起，使一部分飲片暴露在液面上，未起到很好的浸泡效果。且煎煮過程中，藥包都會處于漂浮狀態，藥包上部分飲片無法煎透[15]。本研究中提出采用不銹鋼濾片與英砂濾料組成過濾系統，藥液中較大藥渣顆粒由濾片過濾掉，較小顆粒則由石英砂過濾。不銹鋼濾片和石英砂過濾，其原理都屬于物理作用，與中藥液中的有效成分不發生反應，從而保障了最后飲用藥液的質量。

本研究中改進了微壓中藥煎煮機的結構，增加1個副容器利用壓力平衡原理使二次加藥的問題得以解決；設計過濾罐，摒棄無紡布藥包以降低用戶的使用成本；采用壓力差轉移物料方法，簡便易行。新型微壓中藥煎煮機在符合傳統中藥煎煮順序的基礎上，既保留了微壓力煎煮的高效率，又使有效成分高溶出，推動了中藥煎煮機在國內更好地普及和應用。

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Developm ent of New Type of M icro－Pressure Traditional Chinese M edicine Decoction M achine

Yu Zhenhua1，Li M ingsen1，Ma Jiali2，Xu Guangming1
(1.Jilin Institute of Agricultural Machinery，Changchun，Jilin，China 130022； 2.General Research Institute for Nonferrous Metals，Grikin Advanced Materials Co.，Ltd，Beijing，China 102200）

Ob jective To solve the″decoctered first and put down later″ function which can′t be achieved by the micro－pressure Chinese medicine decoction machine，cancel the disposable non－woven bag，and reduce waste of resources.M ethods To increase the secondary container connected with the main decoction container，so that the pressure in the container to control the main container to the main container.the non－woven bag filter was rep laced with a filter tank，and the pressure difference between the main container and the filter tank was used to transfer the liquid to the filter tank without using an external force.Resu lts The Chinese medicine Pieces which need to be put down later can be fell into the decompression through the vice container，filtered out of the liquid in line with drinking standards.Conclusion The use of controlling the pressure of the secondary container to the main container of the second administration can be a good solution to the″decoctered first and put down later″problem can′t be soloved by current micro－pressure cooker，with a filter tank instead of non－woven bag can also make of the liquid to meet the drinking standards.

traditional Chinese medicine decoction；micro－pressure；decoction sequence

R283；R952

A

1006－4931(2017)08－0008－04

2017－01－24)

10.3969／j.issn.1006－4931.2017.08.003

吉林省科技支撐計劃項目[2 0 1 5 0 2 0 4 0 1 8 YY]。

于振華，男，漢族，吉林省吉林市人，大學本科，工程師，研究方向為中藥加工機械，（電話）0431－85379316（電子信箱）175960458＠qq.com。

李明森，男，漢族，黑龍江佳木斯人，碩士研究生，高級工程師，研究方向為中藥加工機械，（電話）0 4 3 1－8 5 3 7 9 3 3 9（電子信箱）715039470＠qq.com。