无机陶瓷膜过滤器在提取液精制生产中的应用及注意事项

张 静

吉林通化吉通药业有限公司

吉林 通化 134000

摘  要：结合无机陶瓷膜材质和结构的介绍，简要总结了无机陶瓷膜在中药提取液精制生产中的优势，阐述了无机陶瓷膜过滤器的膜组件及构成、无机陶瓷膜的工作原理、种类和用途，并提出了无机陶瓷膜过滤器在中药提取液精制生产过程中的注意事项，为制药企业中药提取液的精制生产提供参考。

关键词：无机陶瓷膜过滤器；材质；结构；原理；注意事项

 

0  引言

中药提取液的精制生产就是采用醇沉、离心、过滤、浓缩等各种技术，将中药提取液中的各种成分进行有效分离的过程。中药提取液中的成分及其结构非常复杂，既有有效成分（如生物碱、黄酮类、苷类、多糖类等物质），又有无效成分（如蛋白、鞣质、树脂、淀粉等），甚至还有有毒成分。对这些成分进行分离精制，需要根据具体情况选择合适的工艺和设备，既要保证产品质量，又要降低成本。

无机陶瓷膜过滤器是一套可以应用于中药提取液精制的精密型超级过滤净化设备，其核心组件无机陶瓷膜具有优良的热稳定性，机械强度高，耐化学腐蚀，清洗再生性能好，兼备高效过滤与精密过滤的双重优点。利用无机陶瓷膜过滤器的过滤技术，通过选择适宜孔径的无机陶瓷膜来处理中药提取液，可达到选择性去除无效成分、保留有效成分的目的，从而得到质量稳定、有效的中药提取液。

 

1  无机陶瓷膜材质和结构

无机陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等为原料，经高温烧结而成的具有多孔结构的精密陶瓷过滤材料，其多孔支撑层、过渡层及微孔膜层呈非对称分布。无机陶瓷膜材质和结构如图1所示。

 

2  无机陶瓷膜精制中药提取液的优势

无机陶瓷膜是建立于无机材料基础上的陶瓷膜，具有板框过滤器、离心机、硅藻土及聚合物膜等分离介质所无法比拟的优点：

（1）化学稳定性极佳，耐酸、耐碱、耐氧化；

（2）耐有机溶剂，耐高温；

（3）机械强度高，耐磨性好；

（4）使用寿命长，处理能力强；

（5）易清洗，孔径分布窄，分离精度高，可实现纳米级过滤；

（6）可实现在线药物或高温消毒，可反向冲洗；

（7）利用膜孔径与中药提取液化学成分分子量的匹配，对中药提取液的药效物质进行集群筛选，可实现中药提取液产品的高效提取与分离；

（8）与传统的水提醇沉工艺相比，具有无相变、目标物基本100%截留、用水量少、工艺简单、操作方便等独特优势。

 

3  无机陶瓷膜过滤器的膜组件及构成

无机陶瓷膜过滤器的膜组件是装配陶瓷膜元件的耐压壳体，根据制药生产需要，可以通过使用不同规格的膜组件壳体，实现不同外径、不同面积的陶瓷膜元件的集中装填。膜组件主体材质是304L、316L、Ti、碳钢/衬胶（carbon steel with rubber）、PVC、FRPP等，密封材质是三元乙丙胶（EPDM）、氟橡胶（fluoro rubber）、硅橡胶（silicon）、聚四氟乙烯（PTFE）等。该过滤器还由设备机架、浓缩液回流罐、渗透液收集罐、循环泵及相应管道等组成。无机陶瓷膜过滤器的膜组件及构成如图2所示。

4  无机陶瓷膜的工作原理

无机陶瓷膜的过滤精度涵盖微滤、超滤、纳滤，无机陶瓷膜的过滤是一种“错流过滤”形式的流体分离过程，即原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下，含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直的方向向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使中药提取液达到分离、浓缩纯化的目的。无机陶瓷膜的工作原理如图3所示。

5  无机陶瓷膜的种类和用途

在中药提取液的精制生产过程中，使用的无机陶瓷膜按照孔径大小不同，可分为微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）。

5.1  微滤膜（MF）

微滤陶瓷膜（MF）的孔径范围在5～1 400 nm，适用于中药提取液（杂质多）精制过程中的粗滤，或者用于中药口服液（杂质少、中药提取液成分含量少）配制过程中的精滤。

5.2  超滤膜（UF）

超滤陶瓷膜（UF）的孔径范围在1～2 nm，且表面荷电，使得纳滤膜不仅可以截留中药提取液中分子量在200～1 000 Da的有机小分子，而且对离子具有一定的截留效应，同时拥有优异的热稳定性、化学稳定性，耐有机溶剂，耐氧化。

5.3  纳滤膜（NF）

纳滤陶瓷膜（NF）的孔径范围在0.01～0.05 μm，适用于中药提取液中的大分子和小分子物质的分离、浓缩和纯化过程，在处理过程中无相变，分离过程无任何化学反应，不破坏生物活性，系统回收率高，可实现中药提取液的高效分离、纯化及浓缩，系统能耗低，生产周期短。与传统的工艺设备相比，纳滤膜运行费用低，能有效降低生产成本，提高经济效益，同时使用寿命长，耐磨性好、耐有机溶剂，易清洗，可高温消毒，可反向冲洗。

 

6  无机陶瓷膜过滤器在中药提取液精制生产过程中的注意事项

中药提取液所含成分十分复杂，既有多种有效成分，又有无效成分，还含有有毒成分。利用无机陶瓷膜精制中药提取液，使其有效成分进一步分离、纯化，得到有效单体是中药提取液精制生产过程中的一项重要内容，即最大限度地提取其中的有效成分，使中药提取液的内在质量和治疗效果得到提高，使中药提取液的效果得以最大限度地发挥。将无机陶瓷膜过滤器用于中药提取液的整个生产过程中，为了保证产品质量和设备安全，只有统筹考虑生产过程中的每一个技术加工环节，注意中药提取液的提取、粗制、精制过程中的每一步加工工艺，注意对无机陶瓷膜系统的清洗，避免清理不彻底和交叉污染，才能保护好无机陶瓷膜过滤器，延长设备使用寿命，确保生产的正常进行，保证中药提取液的质量。

6.1  中药材的提取工艺

在中药材提取前，要做好中药材的选、洗、润、切、烘干、粉碎等准备工作，目的是为了在提取前除尽中药材中的泥沙、纤维；在中药材提取前后的操作过程中，要严格控制好提取时间、提取温度、提取加水量等参数，避免提取时间过长、提取温度过高，造成淀粉糊化，纤维、鞣质、树脂、蛋白、淀粉等大量无效成分析出。

6.2  中药提取液的粗制工艺

中药材提取结束后，要使用管式离心机对中药提取液进行离心分离，或者采用其他方式，最大限度地去除中药提取液中的泥沙、纤维、鞣质、树脂、蛋白、淀粉等大量无效成分。在这一操作过程中，不管采取何种工艺，都应最大限度地去除提取液中的杂质，为下一步使用无机陶瓷膜过滤器处理提取液做好准备。

6.3  中药提取液过滤前的降温

使用无机陶瓷膜过滤器精制中药提取液之前，首先要降低中药提取液的温度，温度范围应该控制在15～20 ℃，温度降低，中药提取液中的杂质才会析出来，过滤时就会尽可能截留杂质；若中药提取液温度过高，一些杂质成分会溶解在中药提取液中，无机陶瓷膜是截留不住的，这种中药提取液在高温灭菌后，杂质又会析出来。

6.4  无机陶瓷膜过滤器使用前后的清洗

无机陶瓷膜过滤器在使用前要用纯化水或注射用水进行清洗，以去除无机陶瓷膜表面和系统内的油脂、蛋白质等有机物和胶体物质等杂质；无机陶瓷膜过滤器在使用后要用专用的清洗剂或者0.2%的氢氧化钠溶液进行清洗，以最大限度地恢复无机陶瓷膜的通量，避免交叉污染。

 

7  结语

无机陶瓷膜分离技术是近几十年发展起来的分离技术，在中药提取液的应用中，主要起滤除细菌、微粒、大分子杂质（胶质、鞣质、蛋白、多糖等）或脱色的作用，该工艺与传统醇沉工艺相比，省去了多道工序，具有浸膏干燥容易、吸湿性小、添加赋形剂少、节约大量乙醇和相应的回收设备、缩短生产周期、减少工序及人员、节约热能等特点。相信随着中药现代化制药技术的不断发展，无机陶瓷膜分离技术会被越来越多地应用于中药提取液的生产过程中。

 

[参考文献]

[1] 尚百伟，田蒙奎，陶文亮.无机陶瓷膜分离技术的研究进展[J].贵州化工，2012，37（1）：4-7.

 

作者简介：

张静（1978—），女，吉林通化人，工程师

研究方向：

口服固体制剂、口服液、注射剂的研发