中藥制藥工程技術(shù)及工藝問題分析

醫(yī)藥工業(yè)是體現(xiàn)一個國家綜合實力的高科技產(chǎn)業(yè) ,而中藥制造業(yè)是我國醫(yī)藥行業(yè)中具有國際競爭力并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的朝陽工業(yè) ,因此有望成為中國制藥界的最重要支柱然而 ,目前我國中藥制造業(yè)的技術(shù)水平與國外相比已日顯落后 ,其最主要差距表現(xiàn)在制藥工程方法、生產(chǎn)工藝以及裝備技術(shù)等方面 ,特別是在制藥過程參數(shù)檢測和質(zhì)量控制上缺乏技術(shù)手段 ,無法保證中成藥產(chǎn)品的化學(xué)組成均一和質(zhì)量穩(wěn)定性 為使我國制藥工業(yè)實現(xiàn)由引進、 開發(fā)為主轉(zhuǎn)向 自主創(chuàng)新為主的戰(zhàn)略目標 ,提高科技進步對醫(yī)藥經(jīng)濟增長的貢獻率 ,迫切需要運用高新技術(shù)改造中藥產(chǎn)品的傳統(tǒng)制造方式 ,重視發(fā)展中藥制造工程技術(shù) ,提升中藥產(chǎn)品的技術(shù)含量 ,努力建 立中藥質(zhì)量保證體系 ,實現(xiàn)中藥制造業(yè)的跨越式發(fā)展 ,進而為中藥沖出國門走向世界鋪平道路1. 中藥制藥工程學(xué)的領(lǐng)域問題分析 中藥制藥工程學(xué)研究的首要目標是運用先進的系統(tǒng)設(shè)計理念和工程技術(shù)手段制造安全、 有效 和可靠的中藥產(chǎn)品 ,這從中藥物質(zhì)基礎(chǔ)的角度可歸結(jié)為研發(fā)確保中藥產(chǎn)品化學(xué)組成穩(wěn)定和均 一的制藥技術(shù)據(jù)此 ,中藥制藥工程學(xué)當前急需研究的重大關(guān)鍵技術(shù)是 :快速有效的過程參數(shù)檢測和化學(xué)物質(zhì)在線分析手段 ;高效穩(wěn)健的中藥生產(chǎn)工藝 ;先進適用的過程優(yōu)化控制方法和制 藥裝備 ;科學(xué)可靠的全過程質(zhì)量控制方法。

中藥制藥工程學(xué)的研發(fā)任務(wù)表明 ,它涉及藥物分析與質(zhì)量評價、過程分析化學(xué)、化學(xué)工程與 工藝、過程裝備與控制、工業(yè)儀表與自動控制、計算機應(yīng)用、工業(yè)系統(tǒng)工程等眾多學(xué)科 ,既需要研發(fā)各類先進的制藥工程方法、工藝和設(shè)備 還需開發(fā)與中藥制造過程相關(guān)的信號檢測技術(shù)、 類綜合性計算機信息管理系統(tǒng)等2. 中藥制藥工程技術(shù)及工藝問題分析 目前我國中藥生產(chǎn)過程依然是粗放型制造模式;又必須研究中藥質(zhì)控方法和儀器分析技術(shù)數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)、 自動控制技術(shù)以及各,在制藥工程方法和制藥工藝方面存在一系列關(guān)鍵共性技術(shù)問題急待攻克例如 ,現(xiàn)有的中藥提取和精制工藝不夠精細和科學(xué)煎煮法、浸漬法、滲漉法、水蒸氣蒸餾法、回流提取法仍是常用的浸提方法 ,其中煎煮法比例最高 ,占到《中國藥典》 1995 年版一部收載的 398 種中成藥的 25.1%[1] 在長期的生產(chǎn)實踐中 ,這些 傳統(tǒng)提取方法暴露出如下缺點 : 提取時間長 ,溶劑消耗大 ,有效成分提取不完全 ,夾帶提取的雜 質(zhì)多 ,工藝條件不穩(wěn)定 ,提取物質(zhì)量波動大等 “水煮醇沉”和 “醇提水沉”工藝是目前應(yīng)用較 廣泛的精制方法 ,但乙醇消耗量大 ,生產(chǎn)成本高 ,安全生產(chǎn)系數(shù)低 ,生物堿、 苷類、有機酸等有效 成分均有不同程度的損失 ,而多糖和微量元素的損失尤為明顯 ,不利于保證和提高中成藥的質(zhì)量。

在中藥提取、分離、濃縮、干燥、制劑、滅菌等制藥全過程中 ,各步單元制藥設(shè)備獨立運行操作模式仍較為普遍 ,尚未達到各單元制藥設(shè)備間的集成聯(lián)用與智能化控制 ,導(dǎo)致物料轉(zhuǎn)運過程損失、生產(chǎn)效率低等一系列問題 ;并且因敞口暴露時間較長 ,增加了物料污染及有效成分損 失等可能性此外 ,由于影響產(chǎn)品質(zhì)量的制藥工藝參數(shù)和質(zhì)控指標 （如溫度、時間、壓力、體積、流量、濕度、密度、粒度、 pH 值、有效成分的濃度、混和均勻度、硬度、包衣均勻性、殘留溶劑等 ） 缺乏在線檢測和分析設(shè)備 ,沒有實現(xiàn)全過程監(jiān)控 ,人工操作的波動因素得不到有效控制 ,制藥過程參數(shù)難以優(yōu)化 ,形成中藥質(zhì)量控制方面的技術(shù)盲點 ,導(dǎo)致不同生產(chǎn)批次藥品間的化學(xué)組成 差異較大 ,質(zhì)量達不到穩(wěn)定均一 ,這使中藥無法得到國際認同 ,成為制約中藥產(chǎn)品出口的重要 因素之一3. 中藥工業(yè)的裝備技術(shù)問題分析3.1 粉碎設(shè)備粉碎的目的是促進藥材里的有效物質(zhì)容易溶出或浸出 ,并為制備混懸劑、散劑、丸劑、膠囊劑等劑型奠定基礎(chǔ)傳統(tǒng)的“水飛” 、“搗”等粉碎方法 ,主要應(yīng)用于礦物藥、貴重藥和特殊 性質(zhì)的中藥 ,處理量極少 ,不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)目前較普遍采用的錘擊式、球磨式、萬 能磨粉式、流動式、截切式、滾筒式等傳統(tǒng)粉碎機械設(shè)備在粉末粒度、出粉率、有效成分保 存等方面均存某些缺陷 ,這類非密閉制粉方式不僅粉塵泄漏大、耗能高、噪音重、收粉率不 高; 而且易造成局部過熱 ,難以用于加工熱敏性、低融點、成分易破壞的藥材。

此外 ,這類傳統(tǒng)粉碎方法所得的顆粒粒徑較大 ,粒徑分布寬 ,不利于下游工藝 ,影響藥物的生物利用度3.2 提取設(shè)備 中藥提取過程主要包括浸提、分離除雜、濃縮、蒸餾等 ,是中成藥的原料生產(chǎn)階段和首要環(huán)節(jié)GMP雖然明確表示該規(guī)范也適用于原料藥生產(chǎn)中影響成品質(zhì)量的各關(guān)鍵工藝 [藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范 (GMP)(1998 年修訂 )第一章第二條 ],但目前諸多中藥廠在進行 GMP 改造時往往只注重制劑車間 ,而對提取車間重視不夠大多數(shù)中藥廠的提取車間存在生產(chǎn)設(shè)備落后、未 實現(xiàn)全封閉生產(chǎn)、 車間陰暗潮濕、 人流物流交叉混亂、 生產(chǎn)流程工段劃分不明晰及車間布局 不當?shù)葐栴} ,大大增加了中間 產(chǎn)品受污染、質(zhì)量發(fā)生波動等可能性3.2.1 浸提設(shè)備 浸提是利用溶劑將中藥材里的有效成分提取出來的傳質(zhì)過程 ,它關(guān)系到 3個問題 ,其一是能否最大限度地從藥材中獲取有用的成分 ;其二是在最大限度地獲取有用成分的同時 ,無用物質(zhì)是否能不被轉(zhuǎn)移到提取液中 ;其三是能否盡量使提取物相對均一這 3 個問題分別涉及到浸提的產(chǎn)率、效率和工藝條件的穩(wěn)定性如果能有效地解決了這些問題 ,就為后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)制成高質(zhì)量的中藥產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。

目前 ,中藥浸提設(shè)備仍較落后 ,全國大多數(shù)中藥廠還在使用沿用了近千年的水液煎煮鍋 ,只是增加了夾套和用盤管加熱而已采用不銹鋼制造的多能提取罐已較為常見 ,可進行水提或者醇提 ;在頂蓋加裝攪拌系統(tǒng)后能進行動態(tài)提取 ,強化浸提過程的傳質(zhì) ;若增加換熱器回路則能進行回流浸提操作從其結(jié)構(gòu)和功能看 ,多能提取罐優(yōu)于煎煮鍋 ,但基本保留著傳統(tǒng)煎煮工藝的特點 ,存在浸出出液系數(shù)大、雜質(zhì)含量高、能耗大、收率低、浸提不夠徹底、清洗不方便、上清液分離困難等 一系列問題由于這類設(shè)備的加料、出料及整個浸提過程控制至今仍以人工操作為主 ,藥液質(zhì)量受人為因素影響較大 ,難以保證中藥產(chǎn)品質(zhì)量滲漉浸提相比于多能提取罐 ,又要進步一些它可在室溫下操作 ,但操作周期長、溶劑用量大、生產(chǎn)成本高 ,并依然存在傳統(tǒng)浸提工藝的根本性弱點 此外,絕大多數(shù)中藥廠的生產(chǎn)是小批量多品種 ,采用間歇操作方式浸提 ,生產(chǎn)設(shè)備頻繁周轉(zhuǎn) ,清洗設(shè)備方法簡單 ,清洗效果缺乏必要的檢測標準 ,交叉污染的可能性很大3.2.2 藥液回流設(shè)備藥液回流設(shè)備主要為列管式冷凝器及蛇管式冷卻器在使用中受水質(zhì)影響易結(jié)垢 ,影響傳熱效果 ,且冷卻水的進出溫度和流量無法自控 ,冷卻效果不穩(wěn)定 ,受人為因素制約。

3.2.3 提取芳香油水的分離芳香油水分離使用自然靜置分離法 ,目測取油 ,隨意性大 ,收得率低3.2.4 藥液分離設(shè)備藥液分離方法主要有自然沉淀法或機械分離法兩大類自然沉淀法存在占用面積大 ,沉淀周期長、易污染、雜質(zhì)去除不完全等缺點三足式離心機是傳統(tǒng)和古老的機械分離設(shè)備 ,應(yīng)當淘汰或改進 ,但部分中藥廠至今仍在使用 這種離心機采用敞口操作 ,易污染物料 ;由于它沒有氣體抽出裝置 ,設(shè)備運行時 ,揮發(fā)性氣體溢出 ,對環(huán)境造成污染 蝶片式離心機彌補了三足式離 心機的一些缺陷 ,是目前常用的機械分離方式 ,但當藥液為熱態(tài)時 ,分離效果差 ,且存在排渣困 難和清洗不方便等缺點3.2.5 藥液濃縮設(shè)備目前常用的濃縮設(shè)備有可傾式反應(yīng)鍋、 真空濃縮反應(yīng)鍋、 薄膜濃縮蒸發(fā)設(shè)備、 雙效及三效外 循環(huán)濃縮蒸發(fā)設(shè)備等 因中藥提取液中粘性物質(zhì)較多 ,最后濃縮收膏一般常用可傾式反應(yīng)鍋 這種鍋蒸發(fā)溫度高 ,物料受熱時間長 ,熱敏性成分容易結(jié)焦 ,蒸發(fā)出的大量水汽易使廠房和設(shè)備滋生霉菌 ,嚴重影響藥品生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生而薄膜濃縮蒸發(fā)設(shè)備因蒸發(fā)溫度較高 ,且蒸發(fā)溫度及進料量無法自動控制 ,常有結(jié)焦現(xiàn)象雙效及三效外循環(huán)濃縮蒸發(fā)設(shè)備目前較為常用 ,具有蒸發(fā)速度快、 能得到較大密度浸膏等優(yōu)點 人工操作 ,無溫度、壓力和真空自動控制系統(tǒng) 3.3 制劑設(shè)備3.3.1 制粒設(shè)備 制粒主要有濕法制粒、干法制粒、沸騰制粒,其缺點是 :各效的密度無法自動檢測 ,進出料均需 ,真空及冷凝系統(tǒng)能耗大 ,設(shè)備清洗不方便等。

一步制粒 ）等對片劑、膠囊劑和沖劑生產(chǎn)來說制粒是一個極為重要的生產(chǎn)過程 ,它所制備的半成品質(zhì)量直接影響到后續(xù)工序所生產(chǎn)的藥品壬曰.質(zhì)量目前中藥行業(yè)中用得較多的是濕法制粒 ,常用設(shè)備為搖擺顆粒機在濕法制粒中 ,乙醇用量及濃度直接影響到制粒質(zhì)量 ,搖擺制粒機的篩網(wǎng)易堵塞且極易破損 ,導(dǎo)致制粒困難和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定一步制粒機是較為理想的制粒設(shè)備 ,國產(chǎn)一步制粒機存在的主要問題有 :易發(fā)生塌床進、出風(fēng)口的溫度、進風(fēng)口濕度及蒸發(fā)室內(nèi)真空度不能自動調(diào)節(jié) ,噴頭的進料量及霧化度對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大 ,但無法自動控制3.3.2 干燥設(shè)備 目前使用較多的干燥設(shè)備有真空干燥箱、 熱風(fēng)循環(huán)烘箱、 沸騰干燥床等 真空干燥箱和熱風(fēng) 循環(huán)烘箱的干燥效果不理想 ,不僅干燥不均勻、易結(jié)塊、效率低和干燥時間長 ,而且進出料均需人工操作、易受污染、操作環(huán)境惡劣沸騰干燥床干燥效率高 ,但易結(jié)塊且噪聲大噴霧干燥是目前較先進的干燥裝備 ,但設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大、造價高 ,另外還存在以下缺陷 難于處理粘度較大的浸膏、體積傳熱系數(shù)小、干燥強度低、返料比較大等3.3.3 混合設(shè)備 顆?；旌鲜且粋€較復(fù)雜的隨機過程 ,涉及混合物料的物性、混合設(shè)備及混合過程中的隨機因素等。

目前國內(nèi)較常用的混合設(shè)備有槽型混合機、 V 型混合機及三維混合設(shè)備 槽型混合機是目前較常用的混合設(shè)備 ,進出料均為人工操作 ,混合的均勻性差 ,且為敞口混合易引起污染 ,不符合 GMP 要求 V 型混合機密封性好 ,混合效果較槽型混合機佳 ,但清洗不方 便三維混合設(shè)備的性能較為理想 ,但有些方面還需改進 :如增加自動進出料裝置和自動清洗 裝置等3.3.4 壓片、膠囊填充和顆粒灌裝設(shè)備 壓片是片劑生產(chǎn)過程中的一個重要工序 ,壓片前的半成品質(zhì)量 （顆粒質(zhì)量 ）、壓片機的機械性能及自動控制系統(tǒng)等是影響壓片質(zhì)量的主要因素 國產(chǎn)壓片機的性能已能滿足制藥工藝的基本 要求 ,壓片質(zhì)量也較理想 國外先進的壓片機由于具有預(yù)壓系統(tǒng) ,能有效地減少裂片 ,并根據(jù)壓力大小自動剔除廢片 ,較國產(chǎn)設(shè)備更先進可靠國產(chǎn)膠囊填充機的性能已較理想 ,但填充流動性差的物料時會出現(xiàn)裝量差異若能增加重量 檢測裝置并控制各種物料的填充 ,則可使整機性能進一步提高國產(chǎn)顆粒灌裝機的質(zhì)量也已 較佳 ,但需作下改進 :由容積式灌裝方式改為重量式灌裝方式 ,解決裝量差異問題 ;增加自動加料及除塵系統(tǒng) ;解決封口溫度的自動調(diào)節(jié)和異物檢測手段問題。

3.3.5 制劑的洗、灌、封設(shè)備不少中藥廠已用國產(chǎn)的洗、灌、封 （軋蓋 ）聯(lián)動線生產(chǎn)口服液與水針劑 ,但也有用單機布水機、 甩水機、隧道烘箱、拉絲灌軋機組成的生產(chǎn)線聯(lián)動線比單機方式有較大進步 ,但仍因裝備制造工藝粗糙 ,存在不少缺陷 ,如易軋瓶、除玻屑難、 “炭化”比例高、軋瓶壓力控制難、成品 的完好率低等4. 發(fā)展中藥制藥工程技術(shù)的若干建議 為建立強大的現(xiàn)代化中藥制造工業(yè)必須依靠高新技術(shù)獲得跨越式發(fā)展的動力 ,以適應(yīng)自身產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求和直面入世后激烈的國內(nèi)外市場競爭中藥制藥工程是一門邊緣交叉性學(xué)科 , 和中藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)當前應(yīng)加速發(fā)展該學(xué)科 ,以解決制約中藥工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題4.1 研發(fā)和推廣中藥制藥新技術(shù)與新工藝 傳統(tǒng)中藥工業(yè)迫切需要采用現(xiàn)代制藥工程技術(shù) ,進行第二次制藥技術(shù)革命可喜的是 ,中藥制藥單元工藝已在不斷地引進一些高新技術(shù) ,如 :超微粉碎技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)、逆流提取技術(shù)、大孔樹脂吸附分離純化技術(shù)、膜分離技術(shù)、絮凝澄清技術(shù)、高速離心分離技術(shù)、低壓無 氧干燥技術(shù)、微波滅菌技術(shù)等在引進這些高新技術(shù) ,研發(fā)新的中藥單元制藥設(shè)備時 ,應(yīng)當重視采用數(shù)字化檢測與控制技術(shù) ,提高中藥制藥裝備的自動化水平 ,發(fā)展形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的中藥制藥設(shè)備設(shè)計與制造成套技術(shù)。

為搶占技術(shù)制高點 ,中藥科研和生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)在新藥研發(fā)過程中大膽應(yīng)用高新技術(shù) ,加速發(fā)展中藥制藥新工藝4.2 研發(fā)制藥過程全程質(zhì)量控制技術(shù) 中藥質(zhì)量控制技術(shù)是中藥沖出國門、走向國際市場的關(guān)鍵技術(shù)之一 ,所以應(yīng)盡快研發(fā)制藥過程全程質(zhì)量控制技術(shù)中藥制藥過程包括提取、分離、濃縮、制劑等 ,其中的每一個環(huán)節(jié)都 對中藥質(zhì)量產(chǎn)生影響因此 ,應(yīng)研究中藥生產(chǎn)關(guān)鍵工藝參數(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量的相關(guān)性 ,確定關(guān)鍵環(huán) 節(jié)并建立質(zhì)控方法 ,嚴格控制關(guān)鍵工藝參數(shù) ,在線檢測和監(jiān)控生產(chǎn)過程 ,以保證產(chǎn)品的穩(wěn)定和均一要實現(xiàn)中藥制藥過程全程質(zhì)量控制 ,必須研發(fā)以下幾個方面的關(guān)鍵技術(shù) :一是原料藥材的質(zhì)量控制技術(shù) ,利用指紋圖譜分析技術(shù)和模式識別技術(shù) ,對藥材質(zhì)量進行監(jiān)控 ,保證投料的均一性 ;二是生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制技術(shù) ,綜合利用在線檢測技術(shù)、軟測量技術(shù)、自動控制技術(shù)及統(tǒng)計過程控制技術(shù) ,對生產(chǎn)過程涉及的溫度、壓力、濃度、流量、 PH 值等眾多主要工藝參數(shù)進行在線測量 ,建立整個制藥過程的實時控制圖 ,保證生產(chǎn)過程平穩(wěn)和可控4.3 研發(fā)中藥生產(chǎn)計算機集成制造技術(shù)計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Ma System,CIMS技術(shù),是信息時代的先進產(chǎn)物,是 當今世界各發(fā)達國家都在競相研發(fā)的先進制造工程技術(shù) ,是21世紀組織和實施制造業(yè)先進生 產(chǎn)流程的新模式。

國內(nèi)外在制藥工程技術(shù)特別是在計算機應(yīng)用技術(shù)方面的巨大差距是我國中藥制造工業(yè)落后 的主要原因之一我國中藥制造工業(yè)要在短時間內(nèi)實現(xiàn)跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略目標 ,應(yīng)當引進集成制造技術(shù)理念改造中藥傳統(tǒng)生產(chǎn)方式 ,推進中藥工業(yè)的技術(shù)進步。