浓缩是中药制剂原料成型前处理的重要单元操作。中药提取液经浓缩可制成一定规格的半成品,或进一步制成成品,也可浓缩成过饱和溶液使结晶析出。
在实际生产中,除以水为溶剂提取药材成分外,经常是以乙醇或其他有机溶剂提取精制的药液,浓缩时必须回收溶剂蒸气,以免污染环境和溶剂浪费,甚至造成安全隐患。因此,浓缩设备与蒸馏设备常常是通用的。
浓缩与蒸馏皆是在沸腾状态下,经传热过程,将挥发性不同的物质进行分离的一种工艺操作。但是,浓缩是把不挥发或难挥发性的物质与该温度下具挥发性的溶剂(如乙醇或水)分离至某种程度,得到具一定相对密度的浓缩液,并不以收集挥散的蒸气为目的;而蒸馏是把挥发性不同的物质尽可能彻底分离,并以蒸气再凝结成液体为目的,因此,必须收集挥散的蒸气。
常用的浓缩方法有以下三种:
常压蒸发浓缩是在一个大气压下进行的浓缩。若待浓缩液体中的有效成分是耐热的,溶剂又无燃烧性、无毒害、无经济价值,可用此法进行浓缩。常用设备为敞口倾倒式夹层锅。
减压蒸发又称减压浓缩,是在密闭容器内抽真空降低容器内部压力,使液体沸腾温度降低的蒸发操作。能防止或减少热敏性物质的分解。
薄膜蒸发是使液体在蒸发时形成薄膜,增加气化表面而进行蒸发的方法。具有蒸发速度快,浸提液受热温度低,受热时间短,成分不易破坏及可连续操作,并能回收溶剂,重复使用等优点。薄膜蒸发有两种方式:①使液膜快速通过加热面进行蒸发;②使药液剧烈地沸腾,产生大量泡沫,以泡沫的内外表面为蒸发面进行蒸发。
通过受热气化,自固—液混合物或膏状物中除去存在的水分或其他液体,得到固体干燥物的操作过程叫作干燥。干燥步骤在制剂工艺中无处不在,如原药材的干燥、颗粒干燥、水丸成品或半成品干燥、糖衣干燥等。干燥可提高制剂稳定性,使成品或半成品有一定的规格标准,便于进一步的处理。
干燥与浓缩实质上都是需要通过加热,使溶剂气化并从物料中除去溶剂的过程,只是达到的程度不同。经浓缩后仍为液体,只是稠度增加,最浓能达稠膏状;经干燥后必为固体,液体也基本除尽。
在制剂中所指的干燥是一种相对的干燥。空气中含有水分,干燥后的物体放入空气中就会吸收空气中的水分达到平衡。若要绝对干燥,应将干燥后的物料立即放入密封不含水的容器中。
被干燥物料的性质对干燥的效率影响很大,包括干燥物料的形状(如颗粒状、粉末状或结晶状)、物料的厚薄、颗粒的大小等因素。一般而言,颗粒状物料比粉末状物料干燥快,因它对水的吸附能力比粉末物料为弱。结晶性物料比粉末状物料干燥快,而且结晶越大,干燥越快。干燥时物料铺得越薄干燥越快,因铺得薄的物料干燥暴露面积比较大。大的颗粒或物料块因暴露面积较小而干燥较慢,反之,小的颗粒或物块干燥较快。
此外,干燥的效率还与物料中水分存在的形式、干燥介质的温度、湿度和流速及干燥的方法等因素有关。
利用热空气达到干燥的设备主要有烘箱、烘房、隧道式烘箱等。
烘箱又叫干燥箱,为实验室常用设备。适用于少量药物、玻璃仪器和工具的干燥及灭菌。烘房干燥原理与烘箱基本相同,不同之处是加热装置为过热空气,干燥室体积较大,适用于大量物料的干燥。隧道式烘箱由传送带、干燥室、加热装置组成,将被干燥物料置传送带上,开动传送带并根据物料性质调整速度。制剂生产中多用该设备来干燥原药材的饮片。
此外,还可采用减压干燥。即用真空泵抽去干燥器内的空气,降低干燥器内压力,使物料内水分蒸发速度加快而进行的干燥过程,也叫真空干燥。
沸腾干燥(流化床干燥),利用热风气流将湿颗粒由下向上吹起,使物料颗粒在热空气中跳动翻滚如“沸腾状”。其干燥表面大,颗粒在运动中,被热空气带走水分。如果进行减压,则干燥所需的温度更低,干燥更快。干燥后细颗粒所占比例较大。
喷雾干燥是首先把浸提液浓缩,至一定浓度后(如相对密度1.1~1.2),经喷嘴喷成细小的雾滴,使总暴露面积极大地增加,雾滴与热空气接触后,在数秒钟内完成干燥,成为粉末的操作过程。其优点是干燥速度快,产品质量高,干燥后直接为粉末不需粉碎,干燥后粉末溶解性能好,尤其适用于热敏性药液的干燥。缺点是设备复杂,不易清洗,因此更适用于单一品种的大生产使用。
冷冻干燥是将湿物料冷冻至冰点以下,然后放到低温、高真空度的冷冻干燥器内干燥。目前广泛用于各种提取液的干燥,粉针的制备也是采用这种方法。