基于物理化学方法的"中药溶液环境"学说,借助物理化学宏观的"热力学方法"与微观的"统计力学"间的相互沟通,对中药制药过程的宏观现象给以深刻的说明,而得以破析其工程原理.以"中药热法及膜蒸馏浓缩过程瞬时能耗精准计算""中药反渗透膜浓缩过程的起泡行为及其机制"等若干中药制药浓缩过程难题为例,通过建立"白利度"等"中药溶液环境"表征参数的相关性模型;对中药浓缩过程中的"起泡行为"进行微观、动态表征,并探索发泡性、泡沫结构和稳定性与"溶液环境"物理化学特征参数的相关性,为消除中草药提取物加工过程中起泡的不利影响提供新策略.将物理化学基本原理引入中药制药过程,从药物组分在各单元操作中的空间移动等宏观和微观变化角度,基于该过程的热力学、动力学规律,认识中药制药过程的控制技术、方法、标准和规范,从"过程工程原理"的科学本质认识、创新现有的中药制药理论与技术体系,是传统中药制药产业走向高新技术化的必由之路.

目的 以甘草酸溶液为例,基于动态法测量沸点-饱和蒸气压的理论,以此来探讨不同浓度条件下甘草酸溶液的沸点-饱和蒸气压的关系,构建甘草酸溶液浓度-沸点-饱和蒸汽压间的函数关系,为中药浓缩过程的相关工艺研究提供实验数据和理论依据.方法 采用UPLC法测定不同质量分数下甘草酸溶液中的甘草酸质量浓度;采用铂金板法测量不同质量分数下甘草酸溶液的表面张力;基于动态法对不同质量分数条件下的甘草酸溶液的沸点-饱和蒸汽压进行测量.结果 原始浸膏中甘草酸质量浓度为99.25 mg/mL,约占总固体可溶物的21.5％,其稀释过程充分均匀,符合梯度比例;当溶液质量分数超过18％后,料液中就逐渐形成胶束,降低了溶液的表面张力;发现当环境压力稳定时,料液质量分数增加时,沸点会呈降低趋势;当料液温度不变时,随着料液质量分数的增加,溶液的饱和蒸汽压呈增长趋势,但在溶液温度313.0～343.0 K的此间范围内这两者间的相互作用趋势不明显.结论 根据实验结果,构建了甘草酸溶液浓度-沸点-饱和蒸汽压三者间的函数关系,根据该方程可以发现,当维持浓缩真空度和加热能耗保持不变时,随着料液质量分数的增加,甘草酸浓缩液的温度会缓慢降低,而蒸发速率会适当加快.

传统工艺对果汁/果酒澄清或浓缩时,普遍存在澄清效果不佳、工艺过程能耗大以及操作温度高、风味物质损失严重等生产缺陷,膜分离技术能够解决传统工艺存在的问题,具有常温下操作、分离过程无相变、选择性高且能耗低等优点.本文中,笔者综述新近的研究成果,对膜材料、膜组件和操作参数的选择进行讨论,概述膜分离技术在果汁/果酒澄清或浓缩中的效果及对其品质的影响,阐述在水果加工过程中膜污染的形成机制及控制和清洗办法,并对膜技术在水果加工领域的应用前景进行展望,以期为相关的研究者和企业提供技术参考.

中药工业能耗惊人,能耗的重头浓缩工段的蒸汽耗量约占全厂的60％左右,甚至更高.膜浓缩技术具有“能耗小、成本低”的重要优势,但因不同膜过程本身技术原理所造成的各自缺陷,而受到制约.引进国际先进的膜集成设计策略与方法,针对有望适用于中药物料浓缩需求的“反渗透与膜蒸馏集成”的技术关键——浓缩过程对中药物料流变性的劣化及其对膜传质作用的拮抗,以代表性中药复方为实验体系,借鉴流变学理论与计算流体力学(CFD)手段,通过工艺过程动态精密分析,建立“时间-物料流变学特征-膜传质过程”三维模型;融合多学科手段,探索中药物料流变学规律及其对膜浓缩过程的影响,阐述膜浓缩过程对中药物料的传质作用及机制,寻找临界渗透压(反渗透过程)与临界通量(膜蒸馏过程)2个关键工艺参数的平衡点,探索“反渗透”与“膜蒸馏”2种膜过程的优化组合方案.破解膜浓缩工艺中药行业产业化的技术瓶颈,为其成套技术设备研制及工艺设计提供支撑,促进中药制药工程理论和技术创新.

渗漉法是将经过处理的药材粉末置于渗漉器中,不断加入溶剂,并收集渗漉液的一种中药常用提取方法,具有设备简单,操作容易,适用药材范围广,能有效提取热不稳定成分或组分等优点,但也存在溶剂消耗量大,提取耗时长,后续浓缩工艺能耗大等不足.该文主要综述了中药渗漉常见设备类型、工艺影响因素、参数优化方法以及过程监测方面的研究进展.分析文献后认为粉末粒度、溶剂组成、浸渍时间、渗漉流速、溶剂用量是渗漉工艺的重要影响因素.目前在渗漉工艺在线监测时采用近红外光谱技术较多,偏最小二乘法是常用的定量建模方法.笔者认为借鉴“质量源于设计”理念进行工艺控制,深入探究渗漉工艺机制并研发工艺控制方法是今后的发展趋势,所以应该深入探索过程建模技术,完善过程优化技术,研发过程监测技术.构建渗漉过程模型时可考虑借鉴柱色谱工艺的机制模型和经验模型.优化渗漉工艺参数时应考虑药材品质变化的影响,也需要研发更加简便易用的方法以监测渗漉过程状态和渗漉液关键性质.

目的 寻找中药水提液浓缩过程瞬时能耗计算简便方法.方法 以玉屏风散为模型药物,测定其水提液浓缩过程中多种溶液环境特征参数的动态变化数据,构建中药溶液环境特征参数白利度(简便、易测、准确)与浓缩能耗计算需要的相关参数的相关性模型.结果 白利度与固含率、密度、比热容、导热率等具有优越的线性相关,相关系数(R2)均高达0.99左右.结论 可通过测定白利度及构建与其他物理参数如比热容(Cp)、导热率(kf)等关系模型,计算浓缩的动态能耗;为中药制药过程工程原理研究开辟新思路.

传统中药热浓缩方式存在耗时长、能耗高、成分损失大等不足.绿色、节能、高效的膜技术已在分离、纯化、浓缩等方面得到了广泛应用.本文总结了纳滤、反渗透、膜蒸馏及膜集成技术在中药浓缩领域中的研究进展,并探讨分析了膜技术应用于中药浓缩方面的相关问题,为推进膜技术的深入应用与发展提供参考.