1、中藥蚓激酶提取、冷凍干燥設備工藝的探討科技信息專題論述巾藥蚓激酶提取,凍干燥設備工藝硇搽i刁濟寧華能制藥廠張慶奇張震楊福燕摘要】濟寧華能制藥廠利用清華大學蚯蚓綜合利用專利技術,首先在國內成功研制開發出國家級中藥-弼l激酶制劑芪龍膠囊,榮獲了山東省科委授予的科學技術三等獎.該產品很快形成了生產能力并投入市場,給企業帶來巨大的發展空間,產生了很大的社會效益.山東省科委組織的技術鑒定結論是:蚓激酶與中藥合理配伍,組方科學,安全無毒,副作用,療效確切,屬國內首創,填補了國內空白.該項目社會效益明顯,經濟效益可觀,建議形成規模生產推廣作用.關鍵詞蚓激酶冷凍干燥一,蚯蚓有效組份提取設備的研制蚯蚓綜合專利技

2、術可以從蚯蚓中獲取三種不同的藥用組份.第一種是可以用來防治癌癥的高分子組份,第二種是可以防治心腦血管疾病,降低血脂,溶解血栓的中分子組份,第三種是可以提高人體免疫功能的小分子組份.蚓激酶就是第二種中分子組份,它是一組可以溶解血栓的纖維蛋白酶.清華大學蚓激酶的提取工作全部是在實驗室中完成的,與工業化生產的要求有相當大的距離和差別.實驗室的工藝路線與設備根本不適用于現實的生產.它的工序之間與物料的傳輸過程都是手工操作,無法做到連續,封閉運行,更無法解決人流,物流,環境等外界因素帶來的交叉污染,與GMP要求有很大的差距,我們經過半年多的努力,終于解決了這幾個制約擴大再生產的瓶頸問題.1,蚯蚓全自動恒

3、溫反應釜的研制清華大學蚯蚓提取的工藝方案,先將蚯蚓置人配制好的溶液中,再分別放入醫用恒溫培養箱中進行反應.這種反應形式及方法有以下四點不足.醫用恒溫培養箱有效容積太小,一次只能處理25升原料液,還需分裝在幾個容器中.按初步設計規模計算最少也需4050臺,無法大規模生產.操作過程全靠人力搬運,勞動強度大,易造成原料液浪費,容易產生交叉污染.多臺恒溫箱,眾多原料液容器中的物料反應不均衡,很難保證產品長期穩定,優質的生產,不可控制的因素很難克服.蚯蚓在恒溫反應過程中需要定時攪拌,一個反應周期約2O個小時要攪拌1O次,每攪拌一次都會造成溫度波動,幾百個容器要短時間內是不可能完成的,人為因素造成產品質量

4、很難掌控.恒溫培養箱的反應過程解決不了物料局部過熱問題,溫度超限會使產品活性降低,溫度過低又造成反應不完全,成品率下降.針對上述不足,在不改變蚯蚓恒溫反應各種條件下,自行設計一臺全自動恒溫反應釜,主要有以下優點:一臺反應釜可替代4O臺恒溫培養箱,電力消耗相比可節約75%,設備費只相當于培養箱的1/12.反應釜配置了恒溫和定時攪拌控制器.實現了定時自動攪拌,物料溫度均衡,生物活性和成品率大幅度提高.物料傳輸,工步,工序的銜接實現了全封閉,全自動操作,降低了人為和不可抗拒因素對產品質量的影響.設備構造,材質,設備操作完全符合GMP要求.2,初級分離設備的更新優選清華大學蚯蚓提取工藝方案中初級分離設

5、備采用的是三足式離心機.經實踐證明存在以下三個缺點.三足式離心機給料,出料全部由手工操作,物料流量不易控制,且勞動強度大,操作不安全,還易發生設備,人,環境,物料的交叉污染.分離因數低,分離液渾濁,加重了后一級精過濾設備的負荷和損耗.間歇操作,中間要多次停機更換濾布,操作麻煩,生產能力太小.設備,濾布清洗困難,原料液損失大.經過多次反復試驗,嘗試了板框過濾,蝶式離心機過濾,砂濾等方法,最終選定上海離心機械研究所生產的臥式螺旋沉降離心機,它有如下三大優點.離心機進料,出料全部管路機械動力輸送,流量穩定,可調控,勞動強度低,符合GMP要求.轉子轉速高,分離因數高,原料液經離心后清澈,品質好.設備自

6、動排渣清洗.設備全封閉運行,無原料液損失和交叉污染.設備可連續工作,生產能力大.通過實踐證明,上述設備運行良好,操作簡單,安全可靠,得到業內人士包括清華專家的好評.二,蚓激酶冷凍干燥工藝的研討冷凍干燥不同于其它傳統的對流干燥,輻射干燥,傳導干燥等方式.冷凍干燥是將被干燥的液態物料冷凍到其共晶點溫度以下,使物料中的水分凍結為固態的冰,然后再慢慢地將其在高真空度環境下加熱,使冰不經過液態直接升華為水蒸汽排出,最后得到的固態物質即為冷凍干燥產品.我們選用的是上海長江制冷設備廠生產的LGJlO大型醫用冷凍干燥機.經過運行,總結出整個冷凍干燥可分解為三個過程.1,原料液預凍結這個過程是冷凍干燥的第一步,

7、只有使原料液中的水分完全凍結成冰晶后,才可以進行下一個環節的操作.最重要的一點要使冷凍干燥機的預凍溫度低于原料液的共晶溫度.因此在冷凍干燥前必須準確地確定原料液的共晶溫度,這是冷凍干燥工藝過程中一個非常重要的工藝參數和操作依據.測定共晶點溫度的方法很多,如電阻檢測法,差熱分析儀掃描法,低溫顯微鏡直接觀察法,數學公式理論推算法等.經過比較,我們采用電阻檢測法.我們都知道100(2的水蒸汽要比100%的水熱的多,因為它載有一部分汽化潛熱.同理可知,共晶點溫度的水要結成共晶點溫度自:J冰也需要補充大量的冷量.開始我們發現,雖然冷凍干燥機的預凍溫度已經低于原料液共晶點溫度,但并沒有使其全部凍結.原料液

8、在冷凍干燥箱內所處的位置不同,導致系數各異,受冷受熱極不均勻.實際操作中經過認真觀察,謹慎調控,摸索出了克服物料過冷現象最合理,最佳的預凍溫度.這是冷凍干燥工藝中又一個非常重要的參數和依據.最確定產品的預凍溫度要低于其共晶點溫度lO左右,而且在這個溫度范圍內必須恒溫保持23小時,才能確保物料全部凍結.2,原料液的升華干燥第一個工藝過程完全凍結的原料液,在高真空度環境下受熱,使其固體冰晶直接變成水蒸氣,最終脫水干燥的過程稱為升華干燥.選擇加熱量和加熱速度也是冷凍干燥工藝過程中一個非常重要的步驟和環節.經過長期實踐的總結,我們采用遞進,分段加熱的方法,隨時調節保持物料溫度與環境高真空度的平衡一致,

9、優化了升華干燥過程.物料的升華是從物料表面的冰晶開始的,逐漸向內部滲透移動.冰晶升華后留下的空隙成為內層升華水蒸汽的逸出通道.根據長期觀察,蚓激酶的升華干燥以約0.5毫米,小時的平均速度從外向內推進,越向里越慢,到最后階段因為水蒸汽穿透空隙的阻力過大也會造成干燥制品起泡,萎縮,融化的現象.所以料液裝填的厚度也是冷凍干燥工藝能否成功的重要因素.升華干燥過程約有90%的水分從物料中排除,最后確定料液厚度不超過10mm為最佳.3,原料液的解吸干燥在升華干燥結束時,冰晶已不存在,大量水分已被排除.解吸干燥過程要排除的是結合水,也稱分子水.這種水深藏于物質的細胞之內,其能量相當高,因為它與細胞壁結合的非

10、常緊密,必須提供足夠的能量才能把它清除出來.所以這個階段的加熱溫度,在不破壞制品的物理和化學性質的前提下越高越好.同時也施加極限真空度,最大限度的用比較短的時間完成全部冷凍干燥過程.這個過程結束后蚓激酶制品最終的水分含量應控制在4%,其有效組份是一組熱敏性很高的纖溶酶,溫度因素會使其生物活性喪失殆盡.因此,此階段最高溫度,在生產全過程必須嚴格控制,決不允許超過,這個極限溫度是冷凍干燥過程中必須嚴守的一個關口.三,結束語冷凍干燥機是我廠的關鍵設備,耗電量大,運行費用高.國內目前完成一批同類型凍干制品要連續運行三十多個小時,這也是清華大學專家們經過無數次試驗給定的標準運行時間.經過實踐中不斷的摸索

11、,研討,在這個課題上大膽地對制品的預冷,共晶共溶溫度,加熱溫度,升溫速度,三過程分解,殘余水分含量,過冷溫度等逐項進行反復的試驗和分析研究,篩選優化,總結制定了我們自己獨有的冷凍干燥工藝曲線.按這個工藝方法現在每個生產周期只需22個小時左右,威品收率比清華大學專利技術確定的標準提高一倍還多,產品質量完全符合規定要求.也就是說耗電量只為原來的61%,增加的生產批次可使年計劃產量提高50%.多年來生產一線的工作實踐使我們深深地認識到科學技術是第一生產力的論述千真萬確.它激勵我們更自覺地把個人的命運與企業和國家的發展結合起來,是企業和國家給我們提供了展示自己的平臺.要立足本職,刻苦鉆研不斷地提高自己的學習能力,創新能力,競爭能力和創業能力,爭做知識型,技能型,創新型的企業員工.參考文獻f1孫企達編著.冷凍干燥超細粉體技術及應用.化學工業出版社,2006年2月第一版第一次2馬旭升主編