新型中藥材超細粉磨技術及應用

祝戰科

(陜西工業職業技術學院，陜西 咸陽 712000)

1 中藥材粉磨的研究現狀和發展趨勢

1.1 顆粒度與中藥理化性能關系

隨著中醫中藥被全球廣泛接受和推廣使用，對于各種中藥劑型的需求越來越多。超微粉碎技術在中藥資源開發中已經得到了廣泛的應用，并迫切要求有更好加工效果和更高加工質量及切實滿足市場的技術及相關產品，提高中藥理化性能，并滿足人們對中藥使用及療效的要求。傳統中藥服用中“量大、色雜、純度低”的情況和給藥途徑亟待改進。經對藥理研究與實踐證明，超細中藥可以提高藥物有效成份的生物利用率，進而改變傳統中藥的不足。超細粉碎后的中藥微粉，因其易吸收、起效快、少而精，服用攜帶方便越來越受到中醫藥界的重視，尤其為患者所接受和歡迎。一般達到微米級粉碎即可使組織細胞壁結構破壞，獲得所需的物料特性。顆粒的微細化導致的表面積和孔隙率增加、細胞壁的破壞使超微粉體具有獨特的物理化學性能，如良好的吸收性、吸附性、溶解性、化學活性、生物活性等。目前，為滿足我國中藥生產行業需求，超細中藥及相關生產設備的研究開發已經開展，并取得了一定成效。

中藥材研磨的顆粒越細，其藥效作用越好，例如，1-75μm顆粒的中藥材稱為超細粉碎中藥，而以1～10μm為最佳藥效尺寸中藥。其中藥理化性能關系與其顆粒度的關系如下表1所示。

相對于傳統中藥顆粒度，超細中藥的主要優點如下：

(1)提高藥物有效成份的生物利用率。例如，其有效指標成份的含量是傳統中藥2倍左右，提高了資源利用率；目前傳統中藥飲片利用低，有效成份流失量大；

(2)加快中藥被人體吸收的速度，使得中藥制品也可實現定向給藥和精確精準給藥；

表1 顆粒尺寸與中藥理化性能

(3)改變傳統中藥服用中“量大、色雜、純度低”的狀態和給藥途徑，使中藥服用和西藥一樣，濃縮而成，量小高純，攜帶服用方便。

1.2 超細粉碎技術對中藥材加工的適用性

目前，在中藥研發及生產的國際化過程中，首先要進行加工方法和加工設備的規范化和標準化，使超細中藥在使用中區別于傳統中藥劑型，這樣才能使其具有長久不斷發展的生命力。因此，要選擇合適的超細粉碎技術方法及相應先進科學的加工工藝；加工環境、加工條件及安全技術措施要符合GMP標準；力爭達到中藥材粉碎的最佳粒徑范圍(對某類藥材)；能夠進行相應的分析檢測，包括加工后的藥物有效成份指標、粒徑大小、毒副作用、加工過程污染控制指標等。

由于中草藥中含有大量木質素，具有一定濕度，比如纖維、淀粉、膠質、脂肪和糖類及水分等，進行超細加工難度較大，首先一般需要進行深度干燥，然后進行超細粉碎加工，而過度干燥又會增加藥物的堅韌性，容易出現聚團、氧化、裂變等現象，因此一般要對不同藥材進行分類，單個區別應對。可以選擇使用超低溫冷凍加工技術，可以增大藥材粉碎就濕度范圍適應性；加工效果(有效成份指標、粒徑大小、毒副作用、加工污染)明顯提升。

1.3 適用于超細中藥粉碎的工業粉碎技術

超細中藥制備方法分為物理法和化學法兩種，而超細粉碎屬于物理法。超細中藥是傳統工業粉碎與中藥特性相結合而形成的加工效果。同超細中藥加工技術相比，常規的主要是三類：機械沖擊粉碎機，氣流粉碎機，球磨機。表2是本課題所做的超細中藥加工設備同其它技術和設備的比較情況。

2 新型中藥材粉磨技術

在研究國內外中藥材粉磨技術的基礎上，借鑒國際現代化中藥制造中大多采用的振動磨、高壓輥磨機方式，基于傳統球磨機的原理策略，綜合機械沖擊粉碎機的技術優點，提出了一種新型中藥材超細粉磨技術方案。該技術可涵蓋各種中藥材從超細到納米尺寸粉碎的加工，是國內目前研發的主要方向和發展重點。

表2 超細及常規中藥加工的技術和設備性能比較

該技術對中藥材超細粉磨的關鍵技術主要有：對脆、硬、軟、堅韌物、干濕式中草藥材均可加工，適應性強；粉碎極限粒徑小于5μm；輸入能量方式不受限制；粉磨時中藥材顆粒受力方向為雙向受力；整個加工過程處在低溫狀態方式下，一般要求能在零下10℃進行，以有利于藥材性能的保持。

該技術對中藥材物料的粉碎是捶打，撞擊，擠壓而成，以免中藥材物料瞬時高溫造成藥效損失，整個過程在低溫環境中進行，用工藝保證藥效不受損失，可使中藥材物料加工粒度到小于5μm，更加有利人體吸收。該技術的機械結構簡單可靠，控制部分運行穩定，設備電氣控制部分采用一臺小型控制器進行控制，實現了控制的可靠性和先進性。

該技術的設備工作原理是，在外界旋轉動力及震力的作用下、研磨介質(滾棒)做時而散開、時而聚合的上拋運動、磨介自身做同向自轉、磨介群做公轉、內外層的磨介不斷交換位置，兩兩磨介不斷沖撞、擠壓剪切中藥材物料，使物料被擠破剪斷。顆粒由大到小不斷地被破碎。在破碎過程中極大顆粒受力先被破碎。整個破碎過程在-10℃的環境中進行，使堅韌性中藥材變成易粉碎的脆性體，大大提高了粉碎效率；并且有效防止加工過程成份揮發或氧化，保證藥性不受損失。設備結構簡圖及原理示意如圖1所示：

1-磨介(滾棒) 2-介質(中藥材)3-磨介(滾棒)圖1 設備結構及原理示意簡圖

3 測試及分析

在理論分析研究的基礎上，進行了關鍵設備和技術前期研發，提出了技術工藝方案，形成了生產樣機試制，并獲取了相關技術參數，完成了該技術的整體方案設計及工藝系統。通過不同中藥材，如天麻、朱砂、三七、葛根、麥耳、神曲、三楂及生地等的單體及不同品種混合粉碎，形成各自的粉磨規律；并針對幾種疑難病的配方中藥進行了粉碎，達到理想的效果，這樣可提高名貴中藥材的使用效率，使產品的有效物質更易于吸收；避免因煎煮、提取等方式對功效物質的破壞。單種藥材(如天麻、朱砂、三七、葛根)粉碎效果如表3所示。

表3 單種中藥材粉碎實驗效果

幾種中藥材原料的圖片、粉碎后的圖片及采用LS-909激光粒度分析儀測量分析的結果圖片如下圖2-圖6所示。

由表3中可看出，天麻、朱砂、三七葛根4種藥材分別粉磨時，發現單種藥材易粉碎，藥材粉碎效果較好，處理15min作用即可達到粉磨要求；樣本三為麥耳、神曲、三楂等三種藥材原料混合直接加工粉磨30min后(見圖2)，藥材未經過粗加工，其中的山楂較難粉碎(對于較難粉碎的中藥材，建議首先經過粗加工粉碎，然后再與相關配方需要的藥材混合粉碎，增加粉碎時間，以達到預期效果)，故有大顆粒存在。極限顆粒(需加工的最小顆粒)已經達到設計要求，D50情況下的顆粒細度為27.405μm，其占比比例也已達到超細中藥使用要求。

圖2 樣本三(麥耳、神曲、三楂混合藥材)原料及加工后藥粉情形

圖3 樣本三(麥耳、神曲、三楂混合藥材)粉磨后的粒度分布(測試儀器：LS-909激光粒度分析儀)

圖4 生地等20種藥材混合粗加工(左)后的粉磨30min(中)及35min(右)對比

圖5 生地等20種藥材混合后粉磨30min的粒度分布(測試儀器：LS-909激光粒度分析儀)

圖6 生地等20種藥材混合后粉磨35分鐘的粒度分布(測試儀器：LS-909激光粒度分析儀)

樣本一和樣本二同為生地等20種藥材(某皮膚病配方藥材)，雖然由于含有生地等難加工藥材，但是經過了粗加工，因此效果較未加工有了較大改觀。這種配方的20種混合藥材加工時，圖6比圖5中多粉磨了5min，總體效果有一定提高，比如，從D50的對比就可看出來，由12.631μm減少為 12.29μm。

表4 多種難加工中藥材粉碎實驗效果

4 實驗樣機結構及性能

中藥超細粉碎機由機座、主機、制冷裝置、電控箱等幾個部分組成，具有適應性廣、操作方便、無過濾網、粒度大小均勻等多種性能。設備整機采用優質304不銹鋼制造，符合GMP標準。除用于藥物超細粉碎外，還可廣泛運用于化工、食品等工業的物料粉碎。

中藥超細粉碎機的軸承部位裝有特制的機械迷宮密封，可以有效地阻止粉塵進入軸承腔，從而延長了軸承的使用壽命。料倉門內裝有兩道O形橡膠密封圈，無粉塵泄漏，操作環境保持性良好。正常工作時，設備料倉口朝上，下料時，由傳動機構將料倉旋轉180°向下，保證了出料的順利。

當前國內中藥材，采用超細粉碎加工的中藥還不多，如“花粉”“螞蟻”“凍干粉”等都多以原始狀態使用，藥物利用率低。實踐證明：相比其他粉碎方式的藥粉，治療效果有非常明顯提高；藥量也明顯減少。目前國內對高品質超細中藥的需求也呈上升趨勢，急待超細粉碎的品種達160多種，年粉碎量達數千噸，如花粉粉碎量每年達500t以上，而且這些超細化產品出口量大，國際市場需要量很大。

而該超細粉磨技術的研發可以大大填補這方面的空白，解決國內藥材的超細粉末問題。圖7為基于超細粉末技術所開發的實驗樣機。

圖7 樣機外觀圖

5 結論

通過本文針對中藥材的粉末實際要求，在理論分析基礎上，提出了一種超細粉末的技術方案，使藥物在磨介的公轉與自轉中沖撞、擠壓、剪切，實現快速高效的粉磨效果；通過對一般單種藥材的粉磨，發現一般在15min即可粉磨到占比95%的5μm左右狀態；對于難加工混合藥材，分別考慮其粗加工、不同時長等條件下的加工效果發現，經過粗加工的并且時間加長的情況，可達到粉磨的效率更高，D50情況下的顆粒細度12.290μm。達到了設計要求，經多家中藥房使用，效果明顯。