干燥可减少药材中的水分,利于药材的保存和调配。其他主要的加热炮制方法有炒、炙、煅、蒸、煮、
等方法。通过加热处理,使药材中化学成分发生变化,从而改善药性,减毒增效,杀酶保苷,使药材质地酥脆,有利于有效成分的溶出,还可矫臭矫味,改变药物的作用部位和趋势。
干燥和切制一样,是中药饮片加工至关重要的环节。中药饮片烘干设备,目前市场上常用的有箱式干燥机和带式干燥机,根据所利用的能源不同,又衍生出较多干燥方式的干燥设备。
箱式干燥机目前可分为两种:热风循环烘箱和热泵空气能烘房。热风循环烘箱的热源可采用蒸汽、电,甚至燃油、燃气等,最普遍的能源方式为蒸汽和电。干燥机通过蒸汽或电产生热量,热风经过循环风机在箱体内做动态循环,温度达到设定值以后,干燥源停止提供能源,等到温度低于一定数值以后,干燥源再次提供热源,周而复始地循环,直至物料达到烘干目的。热泵空气能烘房则常用于鲜货的烘干作业,因热泵除湿回收热功能的效果显著,常用于蔬菜瓜果以及趁鲜中药材烘干加工。
空气经过热交换器与热源进行热交换,温度升高,相对湿度减少,流经物料带走水分。湿热空气通过排风调节阀的调节,部分排出风箱外,部分与新风汇合,在风箱循环,经过多次干燥循环后,完成物料干燥作业。
热泵低温蒸发器把流经的空气温度降至零点温度以下,使空气析出水分(冷凝水由排水管排出烘房外)。绝对温度降低,再利用热泵冷凝器加热空气,提高空气温度,降低相对湿度,产生高温低湿的干燥空气,干燥空气流经物料带走水分后再次回到蒸发器,形成干燥循环。经过多次干燥循环后,完成物料干燥作业。
基于减少人工,连续生产作业及单品种大批量烘干的初衷,带式干燥机深受青睐。带式干燥机无须单调且耗力的转盘卸盘作业,只需将物料送至干燥机的上料输送带,物料经输送带送至干燥机布料机,配合匀料器将物料均匀平铺于带式干燥机的网带上,物料在带式干燥机箱体内缓缓前进,同时被里面的热风作业烘干。带式干燥机对于产能需求不同,可做单层和多层网带,基本上为奇数网带形式。
带式干燥机的工作原理:空气经过热交换器与热源进行热交换,温度升高,相对湿度减少,穿流经过物料带走水分,提高了干燥效率。湿热空气部分通过循环风机的输送,在干燥机内循环,部分通过排湿风机排出干燥机外。输送带将物料从进料口不断地向出料口输送,经多段干燥,物料水分达到工艺要求。输送带速度可无级调速,使物料干燥后水分符合工艺要求。
炒制是药物在适当温度与热能强度环境中,吸收热能而发生化学变化,达到饮片炮制所需性状的过程。药物发生化学变化的性质、速度取决于药物的性质、温度高低、热能强度大小;对于固体辅料炒制,可能还伴随着辅料与药物的结合、辅料对药物的催化作用等而改变饮片的性状。一定的温度与热能强度是满足饮片吸收热能、进行各种化学变化的基础,故炒制前炒制设备需要预热。饮片炒制吸收热能通常以接触式热传导为主,配合炒制过程的翻动、搅拌,以满足药物吸收热能的要求;一定的温度与热能强度条件下饮片药性变化迅速,故炒制完毕饮片需要快速脱离锅体。在固体辅料炒制中,辅料对增加热传导面积、增强热能传递能力的作用十分显著。
中药炒制过程中,药物受热分解的大致过程可以分为4个阶段(图3-5-1)。
图3-5-1 药物的受热分解4个阶段
1.干燥阶段;2.预炭化阶段;3.炭化阶段;4.煅烧阶段
药物受热初期温度开始上升并伴随水分蒸发、逸散,药物的化学组成没有明显变化(但随着加热时间的延长,药物的化学反应因药物不同而有不同的变化),若温度达到100℃而药物还没有完全脱水,药物的升温缓慢甚至出现恒温段。
药物开始受热分解,其中的化学组成发生明显的分解反应,比较不稳定的组分受热分解生成CO 2 、CO、H 2 O等物质。预炭化阶段的特征是需要外界供给热量,即药物的吸热分解阶段。
温度继续升高,分解反应剧烈,伴随产生大量的热分解产物,生成的气体中,CO 2 和CO的量逐渐减少,而碳氢化合物则逐渐增多。这一阶段放出大量的反应热,也称为放热反应阶段。放热反应温度随加热速度和药物而异。
这个阶段借助外部的热量,除去残留在药物中的挥发物质,并开始燃烧,释放出大量燃烧热能,直至药物灰化。
以上4个阶段没有明显的界线,甚至相同药物的外表和内部都可能同时处于不同的热分解阶段。
中药饮片加热炮制过程实质上是各种化学成分热分解反应的综合表现。其中半纤维素最不稳定,在225~325℃分解,纤维素在较高温度(325~375℃)条件下分解,木质素则在250~500℃的较宽温度区域内逐渐分解。半纤维素和纤维素热分解后形成大量挥发性产物,木质素则主要形成木炭。
中药饮片的炒制就是根据药物自身的性质和炮制目的,对药物特定的热分解过程进行操作,如炒黄、炒焦、炒炭等。炒制过程大致可以确定为药物受热分解的2、3、4阶段。炒炭存性的实质即不能发生全部炭化。据此,可以确定炒制设备的热源、翻动以及控温等方面的设计。
蒸、煮制属于中药炮制中的水火共制法。水火共制不是通过“火”来直接加热药材,而是用“火”来加热水或辅料汁,通过热水(辅料汁)或蒸汽来加热药物。煮制是利用热水或辅料汁加热药物,蒸制是利用流通的蒸汽加热药物。在高温条件下可杀死药物虫卵,保存药物,如桑螵蛸;高温可使蛋白质变性,从而杀酶保苷,如黄芩、苦杏仁;高温条件下,可使一些药物的成分发生水解,从而改变药性,减毒增效。传统的方法产量低,劳动强度大。现已开发出数控蒸煮锅和蒸煮箱,使生产能力大大提高。
该设备既可用于药材的蒸制操作,也可用于药材的煮制操作。煮制时,将药材和水或辅料汁一起放在蒸煮锅内,开夹层蒸汽或其他加热方式,通过水或辅料汁来加热药物,达到炮制的目的。普通药材一般煮至辅料汁被药材吸尽,毒性药材一般煮至药材透心或一定的程度。蒸制时,药材放在壁上开有小孔的蒸笼内,将蒸笼放进蒸锅内,盖好锅盖(锅盖不密封)。从锅的底部开直通蒸汽或锅底加水(水不接触药材),通过加热锅底部的水产生蒸汽。热蒸汽向上运动通过蒸笼壁上的开孔进蒸笼,从药材中穿过与之发生热交换而加热药材,达到蒸制的目的。
将药材放入料盘中,料盘层层码放在推车,推入蒸煮箱中,关好门并密封锁死。打开蒸煮箱顶部排汽阀,再打开进汽阀。蒸汽从蒸煮箱底部进入,向上运动,将蒸煮箱中的空气从蒸煮箱顶部排汽阀逼出。蒸汽从料盘壁上的小孔进入药材内部,与药材发生热交换加热药材,达到蒸制的目的。