“綠色設(shè)計”理念驅(qū)動下的中藥制藥膜分離工藝分析

李志元

（安徽省醫(yī)藥設(shè)計院，安徽 合肥 230000）

圍繞著膜技術(shù)所應(yīng)用的制藥分離工藝技術(shù)同綠色藥物制造之間有著密不可分的聯(lián)系，在當前綠色設(shè)計理念在各個行業(yè)和領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的背景下，若想實現(xiàn)中藥制藥的可持續(xù)發(fā)展，勢必要強化對于膜分離工藝的科學(xué)應(yīng)用。但從實際情況來看，其在實踐應(yīng)用的過程中仍面臨一定的局限性，在極大程度上影響了中藥制藥領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的成效，基于此，有必要對其展開更加深層次的探究。

一、“綠色設(shè)計”理念下中藥制藥的核心——分離

對于中藥制藥來說，分離有著至關(guān)重要的地位，與此同時，其多尺度效應(yīng)也是工藝流程整體所具有的本質(zhì)特征，在中藥生產(chǎn)的各個階段勢必會涉及到至少一個混合物的分離操作，此舉能夠?qū)⒂行镔|(zhì)保留下來，并最大限度消除那些有害或者是無效的物質(zhì)。在中藥制藥的過程中，其所面對的待分離體系中包含著在天然藥物及其在生產(chǎn)階段所產(chǎn)生的混合物，具體有固相、液相和氣相幾個相態(tài)，其空間尺度覆蓋較廣，整體構(gòu)成了一個多尺度復(fù)雜物系統(tǒng)。制藥分離過程中所采用的中藥綠色制造技術(shù)有著極為豐富的內(nèi)涵，但結(jié)合實際情況來看，我國在中藥制藥工業(yè)中普遍面臨著以下幾方面問題。當前應(yīng)用最廣泛的是水醇法，其在實際應(yīng)用過程中存在著過大的消耗，具體體現(xiàn)在能耗高以及周期長等方面，難以完全除盡提取液中所包含的樹脂、淀粉等高分子物質(zhì)，所以其成品有著相對較大的黏度，并且其質(zhì)量整體呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的特點。濃縮工段的主要工藝便是蒸發(fā)，其所產(chǎn)生的蒸汽耗量在全廠中有著大概60%左右的占比。中藥制藥生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢水在水質(zhì)方面有著成分過于復(fù)雜的特點，與此同時，其還面臨著眾多的有機污染物種類，無法使用常規(guī)的技術(shù)對其進行治理。

膜科技的應(yīng)用可以實現(xiàn)對于中藥制藥分離過程多尺度效應(yīng)的全面兼容，除此以外，膜分離技術(shù)本身所具有的反滲透、納濾、超濾以及微濾等多尺度效應(yīng)的產(chǎn)生還能夠同中藥制藥過程共同構(gòu)建起一個多尺度復(fù)雜體系，可以體現(xiàn)出更加全面的兼容性，未來在中藥制藥領(lǐng)域中有著極為廣闊的應(yīng)用前景。篩分效應(yīng)基礎(chǔ)上所進行的微濾以及超濾等膜過程能夠在原有的基礎(chǔ)上，對水醇法工藝進行更新和升級，從本質(zhì)上來看，膜過程其實屬于一種高效濃縮技術(shù)，在當前中藥制藥工業(yè)中，膜生物反應(yīng)器技術(shù)的應(yīng)用可以為當下污染物排放標準提供技術(shù)層面的參考。膜過程是否可以達到商業(yè)化的目標直接受到其經(jīng)濟性能的影響，膜過程并不能夠直接替代常規(guī)的分離過程，但充分將常規(guī)過程和膜過程結(jié)合起來便能夠在原有的基礎(chǔ)上得到更加優(yōu)質(zhì)的方案，而膜分離過程最主要的優(yōu)勢之一便在于集成和放大。過程集成可以進一步實現(xiàn)分離工藝中目的產(chǎn)物收率的提升，并在極大程度上降低副產(chǎn)物的產(chǎn)生，有助于從根本上保障排放物的質(zhì)量，使得過程集成能夠更好地產(chǎn)生緩解環(huán)境污染的效果，尤其是其同膜相關(guān)的過程集成在實際應(yīng)用的過程中，能夠產(chǎn)生諸多的優(yōu)勢。近些年來，我國在各個領(lǐng)域持續(xù)推動可持續(xù)發(fā)展的落實，在當前節(jié)能減排的要求下，中藥制造也要積極適應(yīng)當下綠色設(shè)計理念的發(fā)展趨勢，在這一時代背景下，積極探究過程集成以及新興分離技術(shù)等是中藥制造領(lǐng)域的重要內(nèi)容之一，強化對于膜集成工藝的科學(xué)應(yīng)用，能夠同中藥制作的各項基本流程相互兼容，進而構(gòu)建起一套更加系統(tǒng)化和規(guī)范化的一體化膜工程，助力清潔生產(chǎn)工作的高質(zhì)量完成。

二、基于“綠色設(shè)計”理念的中藥制藥膜分離工藝應(yīng)用

（一）分離工藝的選擇

“綠色設(shè)計”理念基礎(chǔ)上的中藥制藥應(yīng)當注重對于分離工藝的科學(xué)選用，分離過程主要指的是通過對于分離劑的應(yīng)用對于混合物中組分分級、濃縮、純化、精制以及隔離的過程。在以往應(yīng)用傳統(tǒng)工藝時，其對于分離過程的工藝設(shè)計，主要是將樣品處理體積、生產(chǎn)周期、可靠性、重現(xiàn)性、生產(chǎn)率以及生產(chǎn)總成本等作為重點關(guān)注指標。而在“綠色設(shè)計”理念下，還應(yīng)當在原有的各項指標中融入環(huán)境要求的內(nèi)容，具體指的是盡量降低其在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的能源和資源的不必要消耗，減少廢棄物，以高效避免安全和健康風(fēng)險的出現(xiàn)，在分離工藝技術(shù)選擇時需要綜合考慮上述指標。分離工藝成熟度的判定需要分析各個分離單元操作所具有的工業(yè)應(yīng)用度以及成熟度之間所具有的近似關(guān)系曲線，結(jié)合目前的實際情況來看，膜分離工藝作為一個新興單元操作正處在飛速發(fā)展中，無論是在理論還是在應(yīng)用層面均有著極為廣闊的發(fā)揮空間，而這也是在中藥制藥分離工藝中選用膜技術(shù)的重要原因之一[2]。

在選擇制藥分離工藝的過程中，應(yīng)當加強對于分離技術(shù)原理的重視，混合物中所包含的各組分本身所具有的生物學(xué)、物理以及化學(xué)性質(zhì)等之間至少存在一種性質(zhì)有著一定的差異性，這也是實現(xiàn)分離的重要基礎(chǔ)。從生物學(xué)、化學(xué)以及物理等性質(zhì)出發(fā)對這些差異展開科學(xué)的分類工作，其所形成的能夠進行實際操作的技術(shù)手段便是分離工藝。但工藝設(shè)計的根本目的便是達到最優(yōu)的分離效果，所以其勢必要從對于分離科學(xué)本質(zhì)產(chǎn)生深刻認識的基礎(chǔ)上出發(fā)，具體指的是針對各種制藥分離技術(shù)原理進行深層次的認識、破解以及消化，繼而結(jié)合相應(yīng)的分離目標對科學(xué)合理的工藝方案以及分離技術(shù)路線進行優(yōu)化制定和設(shè)計。

（二）清潔工藝

清潔工藝主要是從根本上治理工業(yè)污染的角度出發(fā)提出相應(yīng)的方法，其在設(shè)計思想方面具體指的是實現(xiàn)對于污染防治以及生產(chǎn)工藝的統(tǒng)籌兼顧，進而在工藝過程中有機融入消滅或者是減少污染物的各項舉措，強化對于科學(xué)生產(chǎn)設(shè)備以及技術(shù)路線的應(yīng)用。科學(xué)采用清潔工藝能夠有效起到保護生態(tài)環(huán)境的作用，并實現(xiàn)環(huán)境保護和經(jīng)濟建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，此舉能夠高效落實“防優(yōu)于治”的目標并達到減少能源和資源不必要消耗的效果，促進企業(yè)經(jīng)濟效益的進一步提升。立足于當前我國工業(yè)化進程中污染的實際情況來看，制藥工業(yè)所產(chǎn)生的污染在其中有著極大的比重，中藥制藥所產(chǎn)生的污染來源主要包括以下幾方面。首先便是原料本身所具有的雜質(zhì)以及存在于植物類中藥中的非藥用部位。其次便來源于固態(tài)廢棄物藥渣、半固體廢棄物和液態(tài)廢棄物制藥廢水當中。最后便來源于工藝應(yīng)用過程所產(chǎn)生的物料損耗當中，例如干燥裝置、濃縮設(shè)備、精制介質(zhì)以及提取罐有可能會在進行中藥物料干燥、濃縮、精制和提取的過程中對中藥物料起到一定的黏附和吸附的作用，針對該類設(shè)備進行清洗或者是介質(zhì)的再生過程便會產(chǎn)生由于物料損耗所造成的污染。對于制藥工業(yè)來說，清潔工藝的應(yīng)用最根本的目的便在于通過對資源的合理應(yīng)用，降低廢料產(chǎn)生的可能性，制藥清潔工藝需要從各方面實際情況出發(fā)對原料進行科學(xué)合理的選擇，同時優(yōu)化選用相應(yīng)的分離工藝技術(shù)，并對最佳的工藝參數(shù)和工藝流程進行確定。

清潔工藝應(yīng)用需要合理應(yīng)用閉路循環(huán)系統(tǒng)，其在應(yīng)用的過程中最大的作用便是能夠充分實現(xiàn)對于生產(chǎn)廢棄物的回收和循環(huán)應(yīng)用，以達到降低生產(chǎn)廢棄物排放量的效果。通過對于系統(tǒng)優(yōu)化理論的應(yīng)用，中藥制藥生產(chǎn)工藝的實施可以將多項膜分離技術(shù)結(jié)合起來共同作為支撐。這樣便可以基于膜集成工藝系統(tǒng)實現(xiàn)對于重要物料的高質(zhì)量分析，最終得到相應(yīng)的終端產(chǎn)品以及能夠?qū)崿F(xiàn)資源化應(yīng)用的物流[3]。本文主要是針對復(fù)方川芎膠囊展開深層次的研究，在該中藥復(fù)方中，重要的藥效物質(zhì)包括當歸和川芎揮發(fā)油，二者是充分發(fā)揮其自身療效的重要基礎(chǔ)。但通常情況下來說，在使用常規(guī)揮發(fā)油提取工藝的過程中大多只能得到一定的油水混合體，并不能夠直接獲得揮發(fā)油。但若是能夠合理使用膜集成工藝，比如采用將反滲透和超濾結(jié)合起來的技術(shù)路線便能夠在獲取高濃度揮發(fā)油的同時產(chǎn)生一定的多元揮發(fā)性成分，包括阿魏酸等等，而反滲透的應(yīng)用在對于阿魏酸的截留率最高可以達到90%。反滲透和超濾集成工藝技術(shù)路線如圖1 所示。

圖1 反滲透和超濾集成工藝技術(shù)路線

三、結(jié)論

綜上所述，科學(xué)應(yīng)用膜技術(shù)能夠充分展現(xiàn)出制藥分離工藝技術(shù)的實際成效，對于中藥制藥領(lǐng)域生態(tài)保護和經(jīng)濟建設(shè)兩方面的綜合發(fā)展有著積極的促進作用。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)當加強對于膜分離工藝應(yīng)用的重視，并在實踐過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，為中藥制藥領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。