“绿色设计”理念驱动下的中药制药膜分离工艺分析

2021-12-06李志元

魅力中国 2021年50期

李志元

（安徽省医药设计院，安徽合肥 230000）

围绕着膜技术所应用的制药分离工艺技术同绿色药物制造之间有着密不可分的联系，在当前绿色设计理念在各个行业和领域中广泛应用的背景下，若想实现中药制药的可持续发展，势必要强化对于膜分离工艺的科学应用。但从实际情况来看，其在实践应用的过程中仍面临一定的局限性，在极大程度上影响了中药制药领域可持续发展的成效，基于此，有必要对其展开更加深层次的探究。

一、“绿色设计”理念下中药制药的核心——分离

对于中药制药来说，分离有着至关重要的地位，与此同时，其多尺度效应也是工艺流程整体所具有的本质特征，在中药生产的各个阶段势必会涉及到至少一个混合物的分离操作，此举能够将有效物质保留下来，并最大限度消除那些有害或者是无效的物质。在中药制药的过程中，其所面对的待分离体系中包含着在天然药物及其在生产阶段所产生的混合物，具体有固相、液相和气相几个相态，其空间尺度覆盖较广，整体构成了一个多尺度复杂物系统。制药分离过程中所采用的中药绿色制造技术有着极为丰富的内涵，但结合实际情况来看，我国在中药制药工业中普遍面临着以下几方面问题。当前应用最广泛的是水醇法，其在实际应用过程中存在着过大的消耗，具体体现在能耗高以及周期长等方面，难以完全除尽提取液中所包含的树脂、淀粉等高分子物质，所以其成品有着相对较大的黏度，并且其质量整体呈现出不稳定的特点。浓缩工段的主要工艺便是蒸发，其所产生的蒸汽耗量在全厂中有着大概60%左右的占比。中药制药生产所产生的废水在水质方面有着成分过于复杂的特点，与此同时，其还面临着众多的有机污染物种类，无法使用常规的技术对其进行治理。

膜科技的应用可以实现对于中药制药分离过程多尺度效应的全面兼容，除此以外，膜分离技术本身所具有的反渗透、纳滤、超滤以及微滤等多尺度效应的产生还能够同中药制药过程共同构建起一个多尺度复杂体系，可以体现出更加全面的兼容性，未来在中药制药领域中有着极为广阔的应用前景。筛分效应基础上所进行的微滤以及超滤等膜过程能够在原有的基础上，对水醇法工艺进行更新和升级，从本质上来看，膜过程其实属于一种高效浓缩技术，在当前中药制药工业中，膜生物反应器技术的应用可以为当下污染物排放标准提供技术层面的参考。膜过程是否可以达到商业化的目标直接受到其经济性能的影响，膜过程并不能够直接替代常规的分离过程，但充分将常规过程和膜过程结合起来便能够在原有的基础上得到更加优质的方案，而膜分离过程最主要的优势之一便在于集成和放大。过程集成可以进一步实现分离工艺中目的产物收率的提升，并在极大程度上降低副产物的产生，有助于从根本上保障排放物的质量，使得过程集成能够更好地产生缓解环境污染的效果，尤其是其同膜相关的过程集成在实际应用的过程中，能够产生诸多的优势。近些年来，我国在各个领域持续推动可持续发展的落实，在当前节能减排的要求下，中药制造也要积极适应当下绿色设计理念的发展趋势，在这一时代背景下，积极探究过程集成以及新兴分离技术等是中药制造领域的重要内容之一，强化对于膜集成工艺的科学应用，能够同中药制作的各项基本流程相互兼容，进而构建起一套更加系统化和规范化的一体化膜工程，助力清洁生产工作的高质量完成。

二、基于“绿色设计”理念的中药制药膜分离工艺应用

（一）分离工艺的选择

“绿色设计”理念基础上的中药制药应当注重对于分离工艺的科学选用，分离过程主要指的是通过对于分离剂的应用对于混合物中组分分级、浓缩、纯化、精制以及隔离的过程。在以往应用传统工艺时，其对于分离过程的工艺设计，主要是将样品处理体积、生产周期、可靠性、重现性、生产率以及生产总成本等作为重点关注指标。而在“绿色设计”理念下，还应当在原有的各项指标中融入环境要求的内容，具体指的是尽量降低其在生产中所产生的能源和资源的不必要消耗，减少废弃物，以高效避免安全和健康风险的出现，在分离工艺技术选择时需要综合考虑上述指标。分离工艺成熟度的判定需要分析各个分离单元操作所具有的工业应用度以及成熟度之间所具有的近似关系曲线，结合目前的实际情况来看，膜分离工艺作为一个新兴单元操作正处在飞速发展中，无论是在理论还是在应用层面均有着极为广阔的发挥空间，而这也是在中药制药分离工艺中选用膜技术的重要原因之一[2]。

在选择制药分离工艺的过程中，应当加强对于分离技术原理的重视，混合物中所包含的各组分本身所具有的生物学、物理以及化学性质等之间至少存在一种性质有着一定的差异性，这也是实现分离的重要基础。从生物学、化学以及物理等性质出发对这些差异展开科学的分类工作，其所形成的能够进行实际操作的技术手段便是分离工艺。但工艺设计的根本目的便是达到最优的分离效果，所以其势必要从对于分离科学本质产生深刻认识的基础上出发，具体指的是针对各种制药分离技术原理进行深层次的认识、破解以及消化，继而结合相应的分离目标对科学合理的工艺方案以及分离技术路线进行优化制定和设计。

（二）清洁工艺

清洁工艺主要是从根本上治理工业污染的角度出发提出相应的方法，其在设计思想方面具体指的是实现对于污染防治以及生产工艺的统筹兼顾，进而在工艺过程中有机融入消灭或者是减少污染物的各项举措，强化对于科学生产设备以及技术路线的应用。科学采用清洁工艺能够有效起到保护生态环境的作用，并实现环境保护和经济建设的协调发展，此举能够高效落实“防优于治”的目标并达到减少能源和资源不必要消耗的效果，促进企业经济效益的进一步提升。立足于当前我国工业化进程中污染的实际情况来看，制药工业所产生的污染在其中有着极大的比重，中药制药所产生的污染来源主要包括以下几方面。首先便是原料本身所具有的杂质以及存在于植物类中药中的非药用部位。其次便来源于固态废弃物药渣、半固体废弃物和液态废弃物制药废水当中。最后便来源于工艺应用过程所产生的物料损耗当中，例如干燥装置、浓缩设备、精制介质以及提取罐有可能会在进行中药物料干燥、浓缩、精制和提取的过程中对中药物料起到一定的黏附和吸附的作用，针对该类设备进行清洗或者是介质的再生过程便会产生由于物料损耗所造成的污染。对于制药工业来说，清洁工艺的应用最根本的目的便在于通过对资源的合理应用，降低废料产生的可能性，制药清洁工艺需要从各方面实际情况出发对原料进行科学合理的选择，同时优化选用相应的分离工艺技术，并对最佳的工艺参数和工艺流程进行确定。

清洁工艺应用需要合理应用闭路循环系统，其在应用的过程中最大的作用便是能够充分实现对于生产废弃物的回收和循环应用，以达到降低生产废弃物排放量的效果。通过对于系统优化理论的应用，中药制药生产工艺的实施可以将多项膜分离技术结合起来共同作为支撑。这样便可以基于膜集成工艺系统实现对于重要物料的高质量分析，最终得到相应的终端产品以及能够实现资源化应用的物流[3]。本文主要是针对复方川芎胶囊展开深层次的研究，在该中药复方中，重要的药效物质包括当归和川芎挥发油，二者是充分发挥其自身疗效的重要基础。但通常情况下来说，在使用常规挥发油提取工艺的过程中大多只能得到一定的油水混合体，并不能够直接获得挥发油。但若是能够合理使用膜集成工艺，比如采用将反渗透和超滤结合起来的技术路线便能够在获取高浓度挥发油的同时产生一定的多元挥发性成分，包括阿魏酸等等，而反渗透的应用在对于阿魏酸的截留率最高可以达到90%。反渗透和超滤集成工艺技术路线如图1 所示。