专利名称：中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷膜分离的技术，特别涉及一种适用于陶瓷膜微滤中药液 体制剂的膜分离方法。
背景技术：
中药的化学成分非常复杂,通常含有无机盐、生物碱、氨基酸、有机酸、酚类、 酮类、皂苷、甾族和萜类化合物以及蛋白质、多糖、淀粉、纤维素等， 一般高分 子量物质主要另J交体和纤维素等非药用性成分或药用性较差的成分，药物有效部 位的相对分子质量一般较小。
中药液体制剂大多由水、醇等溶媒浸制而成，其煎煮液中除含各种不同的活 性有效成分外，还含有大量一般无药理活性的大分子物质如前所述的蛋白质、多 糖、淀粉、纤维素等。因此中药液体制剂的精制澄清工艺是该类制剂的重点和难 点。
中药口服液去除无效大分子物质一般采用传统的水提醇沉法，但醇沉法对药 物的有效成分如黄酮类、皂苷类、生物碱类、有^L酸类等选择性差、损失严重， 而且还存在乙醇用量大、成本高、效率低、生产周期长、产品存在沉淀等缺点。
无机陶瓷膜用于中药口服液其除杂效果相当于40%~60%的乙醇处理，并且 对中药药液中糖类杂质如多糖、糖蛋白等的去除比醇沉法更有效，简化了澄清除 杂工序，缩短了生产周期。
中药药酒由于在生产过程中浸出大量高分子及有机大分子，因而贮藏过程中 易产生沉淀，进而影响其澄清度，这已成为药酒产业亟待解决的问题。传统的药 酒澄清一般采用低温静置沉化、加澄清剂等方-法，但在上述处理过程中有效成分 可能会发生物理化学变化，尤其在使用澄清剂的条件下，有效成分可能会被吸附 凝聚和发生化学变化，使有效成分含量降低。
无机陶瓷膜对中药药酒的工业化生产具有显著的实用价值。其主要有以下三 个优点纯物理分离、无相变，有利于保存药酒的生物活性及代谢稳定性，易于 保持原配方中的有效成分；明显地提高了药酒澄清度和储存稳定性；节省大量溶 剂，工艺流程与生产周期短，操作简便，易行。中药注射剂中热源是一种脂多糖,相对分子质量为几千到几十万，传统的除 热源方法有两种:高温和吸附剂吸附。但这两种方法成本高，耗费能源，吸附剂
的再生也比较困难。
无机陶瓷膜如法国TAMI无机陶瓷膜分离技术能有效地去除注射液中的热 源，不但原方中的有效成分不会损失，且使产品的澄明度提高，放置相当时期后， 无沉淀出现，产品质量大大提高。
无机陶瓷膜分离技术应用于中药液体制剂生产的特点和优越性虽然非常的 明显，但是在实际应用中其日益突出的膜污染问题已成为该技术进一步推广的制 约因素。因此控制膜污染、选择膜的再生方法显得尤为重要。
浓差极化和膜污染使微滤通量随时间下降非常严重。浓差极化主要是膜表面 局部溶质浓度增加引起边界层流体阻力增加；膜污染由膜表面吸附溶质(尤其是 微细药渣和蛋白质、淀粉、多糖、胶体等高分子物质)形成，它包括膜的孔道被 大分子溶质堵塞引起膜过滤阻力增加、溶质在孔内壁吸附、膜面形成凝胶层增 加传质阻力三方面。
因此针对膜污染产生的原因，可以采用合适的在线方法控制膜污染，强化膜 过程。常用方法有附加场、脉冲、反冲、机械刮除等。附加场包括电场、超声场、 磁场、微波场等。
国内对超声波在微滤膜中的应用报道多局限于超声波辅助污染膜的清洗。如 舒莉，吴波，邢卫红等.陶瓷膜污染的超声波辅助清洗[J].化工进展，2006， 25(10): 1184_ 1187.中提到的以乳化液污染的管式氧化锆陶瓷膜为研究对象，考察了超 声波对污染膜的清洗效果。王晓丽，陈蕊，高博等.污染微滤膜的超声波辅助清 洗实验研究[J].食品科学，2007， 28(8):129—132.中提到的通过实验证明对于大 豆分离蛋白溶液污染的微滤膜单纯用超声波辅助水清洗效果相对较差。因此，这 种超声清洗方法仅能辅助污染后的膜清洗，耗时长、能耗高、清洗频繁，且清洗 效果远不如化学试剂。
发明内容
技术问题:H明针对现有技术存在的陶瓷膜分离中膜易污染、而超声波仅 用于清洗且清洗效果差的缺陷，提供一种中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超 声方法，可以在线控制膜污染、降低清洗频率、显著提高膜的分离效率。
技术方案 一种中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法，步骤为药 液加压至膜组件中，调节陶瓷膜工作压力与温度，打开渗透液阀门，测定单位时 间内渗透液流出量，截留液循环流回原料罐，陶瓷膜管处于功率为5~20W的超声中，工作压差为0.1 0.5MPa,药液温度范围为5~85°C。所述的超声由探头式 超声发生器发生，超声探头进入陶瓷膜管的深度占陶瓷膜管总长的10~90%。陶 瓷膜管材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛中的任意一种，陶瓷膜孔径为0.05-0.8 ia m。所述的药液为中药酒类液体制剂或以水为溶剂的中药液体制剂，当药液是以 水为溶剂的中药液体制剂时，按以下参数实施，
参数名称_^_
超声功率 9~15 探头入膜管 45 ~ 85%
操作压差 0.15~0.35 药液温度 50-80
当药液是中药酒类液体制剂时，按以下参凄t实施，
组分_范围
超声功率 5-9 探头入膜管 25 ~ 35%
操作压差 0.2~0.45 药液温度 25~45
有益效果
l.本发明的方法将超声波技术和膜分离技术有效融合，超声波与液体作用时 使液体产生激烈而快速的机械运动与空化现象，而同时陶瓷膜面的高频振动减小 了浓差极化与膜面污染，抑制了由浓差极化引起的渗透压升高，同时空化泡崩溃 时产生的巨大能量减弱了溶质的吸附和膜孔的堵塞，从而抑制了膜污染、提高了 膜分离效率。
2对中药液体制剂适用性强，降低了膜的清洗频率。
3. 在线强化膜分离过程，缩短膜分离时f司，降低系统能耗。
4. 膜管损害小，不影响膜管的使用寿命。
5. 操作简便易行，条件易于控制。
具体实施例方式
本发明实施方法:1. 将药液置于原料罐经循环泵加压至膜组件中。
2. 开启超声发生器，调节超声发生器功率、超声探头位置、超声时间以及 超声周期。
3. 调节陶瓷膜微滤工艺参数如操作压差、药液温度等，打开渗透液阀门，渗
透液透过膜层由膜组件外壳上的渗透液阀门流出，并测定单位时间内渗透液流出 量，截留液循环流回原料罐。
下面通过实施例进一步说明本发明超声强化对中药液体制剂的膜过程以及
控制膜污染的作用，均采用20cm长膜管。 实施例1
优先用于强化中药药酒的陶瓷膜微滤过程，其实验方案如下
1. 将药液置于原料罐经循环泵加压至膜组件中，陶瓷膜材质为氧化铝，陶瓷 膜孔径为0.05 (a m。
2. 开启超声发生器，调节超声功率为8W,超声探头伸入膜管7cm,超声探头 发射源位置距膜管出口为12cm,超声时间为整个微滤过程不间断。
3. 调节陶瓷膜微滤工艺参数操作压差0.20MPa,药液温度35。C等，打开 渗透液阀门，渗透液透过膜层由膜组件外壳上的渗透液阀门流出，并测定单位时 间内渗透液流出量，截留液循环流回原料罐。
实施例2
优先用于强化中药药酒的陶瓷膜微滤过程，其实验方案如下
1. 将药液置于原料罐经循环泵加压至膜组件中，陶瓷膜材质为氧化锆，陶瓷 膜孔径为0.8jum。
2. 开启超声发生器，调节超声功率为8W,超声探头伸入膜管9cm，超声探头 发射源位置距膜管出口为10cm,超声时间为整个微滤过程不间断。
3. 调节陶瓷膜微滤工艺参数操作压差0.20MPa,药液温度35。C等，打开 渗透液阀门，脊考液透过膜层由膜组件外壳上的渗透液阀门流出,j^K'J定单位时 间内渗透液流出量，截留液循环流回原料罐。
实施例3
优先用于强化中药口服液的陶瓷膜微滤过程，其实验方案如下
1. 将中药液置于原料罐经循环泵加压至膜组件中，陶瓷膜材质为氧化钛，陶 瓷膜孔径为0.28 ium。。
2. 开启超声发生器，调节超声功率为6W,超声探头伸入膜管llcm，超声探 头发射源位置距膜管出口为8cm，超声时间为整个微滤过程不间断。3.调节陶瓷膜微滤工艺参数操作压差0.15MPa，药液温度5(TC等，打开 渗透液阀门，渗透液透过膜层由膜组件外壳上的渗透液阀门流出，并测定单位时 间内渗透液流出量，截留液循环流回原料罐。 实施例4
优先用于强化中药合剂的陶瓷膜微滤过程，其实验方案如下
1. 将中药液置于原料罐经循环泵加压至膜组件中。
2. 开启超声发生器，调节超声功率为8W,超声探头伸入膜管9cm,超声探头 发射源位置距膜管出口为10cm，超声时间为整个^:滤过程不间断。
3. 调节陶瓷膜微滤工艺参数操作压差0.20MPa，药液温度50。C等，打开 渗透液阀门，渗透液透过膜层由膜组件外壳上的渗透液阀门流出，并测定单位时 间内渗透液流出量，截留液循环流回原料罐。
实施例5
优先用于强化中药芳香水剂的陶瓷膜^f鼓滤过程，其实验方案如下
1. 将中药液置于原料罐经循环泵加压至膜组件中。
2. 开启超声发生器，调节超声功率为12W，超声探头伸入膜管7cm,超声探 头发射源位置距膜管出口为12cm,超声时间为整个^f敫滤过程不间断。
3. 调节陶瓷膜微滤工艺参数操作压差O.lOMPa，药液温度35。C等，打开 渗透液阀门，渗透液透过膜层由膜组件外壳上的渗透液岡门流出，并测定单位时 间内渗透液流出量，截留液循环流回原料罐。
超声强化膜微滤过程能有效控制膜污染，使膜通量在长时间内保持较高状 态，同时通过各中药体系的溶液环境特征优选出适宜的超声波工作参数及樣i滤膜 过滤的工艺参数。这些参数将保证超声场作用的最大发挥以及膜污染最低限度的 产生。如对超声探头伸入膜管位置的选择，当伸入膜管较短时，由于有部分波被 膜表面反射回去，反射波有可能被反射出膜通道；而当探头伸入膜管过长时，探 头向前发射的振幅较大的波有部分直接冲出膜通道，造成有效声功率的损失。超 声功率理论上是越大越能提高渗透通量，但大功率不仅会损伤膜管，影响膜的使 用寿命，同时还有可能加重膜污染，如在含油水体系中大功率会将油滴震碎呈更 小的颗粒，导致小颗粒进入膜孔，降低有效孔隙率，从而影响加剧膜污染，膜通 量急剧下降。过高的操作压差会增大空化泡周围的压缩力，使得超声波形成的空 化泡数量减少，必然影响了超声波的强化作用。因此对超声波参数以及微滤参数 的考察、优选是本发明的重点。
下表1为采用本发明实例1或2与未釆用超声强化的0.2 in m氧化锆陶瓷膜 对痹通药酒微滤过程的比较。痹通药酒由当归、制草乌、丁香、高良姜等几味中 药打粉、白酒回流制得。药酒中除含有一些难溶性无机盐、细小颗粒，还含有如蛋白、鞣质等一些水溶性物质以及细胞碎片、微生物等，这些物质不仅易沉积在 膜表面，而且微细颗粒还易堵塞膜孔。当未采用超声强化时，微滤通量从一开始 就迅速下降。同时通过对超声波参数以及微滤参数的正交实验直观分析，发现其 影响因素大小顺序为超声功率>操作压差>药液温度>超声探头位置。适宜功率的 超声波不仅可以强化膜与液体界面间的涡流传质，降低浓差极化以及表面沉积阻 力，同时还可以强化孔内蠕动传质，改善膜的堵孔阻力；合适的操作压差不仅会 减少颗粒在膜表面的沉积行为，并且会加强超声空化效应，从而推进超声强化膜 过程。
表1发明实例1或2与未采用超声强化对痹通药酒微滤效果比较
微滤方法稳定通量(L/m2 h)膜污染度(％)耗时(min)清洗频率(h)
发明实例1、 219853606
未加超声257389014
表2为采用本发明实例4与采用文献报道董洁等未采用超声强化的0.2um氧 化铝陶瓷膜对清络通痹水提液微滤过程的比较。清络通痹方由青风藤、络石藤、 生地黄、桑寄生等中药组成。经研究发现该水煎液中多糖如淀粉、纤维素等以及 微粒、胶团等悬浮物构成了本体系的污染源，且药液浑浊、黏度较大。文献报道 的陶瓷膜微滤清络通痹后膜污染较严重，通过电镜可清晰的看到大颗粒污染物散 落于膜表面，若干小颗粒嵌入膜孔。本实例通过对超声波参数以及微滤参数的正 交实验直观分析，发现其影响因素大小顺序为超声功率>超声探头位置>操作压 差>药液温度。适宜功率的超声波产生的机械作用有很强的扰动作用，使膜表面 上形成的污染层松动，并减轻了膜表面处浓差极化的作用。当超声探头伸入膜管 的最佳位置时，此时的超声波在膜管中作用的有效辐照面积最大，超声波利用率 最高。对于本体系8W的超声功率以及超声探头伸入膜管6cm，超声探头发射源 位置距膜管出口为13cm最为合适。因此经超声强化的陶瓷膜微滤本体系后膜污 染较轻，未见有明显的沉积层或大颗粒沉淀物，堵孔率也较文献报道要少，同时 在微滤过程中超声波能显著降低膜通量下降幅度和速度，最终达到较高的稳定通 量，分离效率较高。
表2发明实例4与未采用超声强化对清络通痹水提液樣ar效果比较
微滤方法稳定通量(L/m2 'h)膜污染度(％)耗时(min)清洗频率(h)
发明实例1或223942卯10
未加超声327271201权利要求
1.一种中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法，步骤为药液加压至膜组件中，调节陶瓷膜工作压力与温度，打开渗透液阀门，测定单位时间内渗透液流出量，截留液循环流回原料罐，其特征在于陶瓷膜管处于功率为5～20W的超声中，工作压差为0.1～0.5MPa，药液温度范围为5～85℃。
2. 如权利要求1所述的中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法，其特 征在于，所述的超声由探头式超声发生器发生，超声探头进入陶瓷膜管的深度占 陶瓷膜管总长的10~90%。
3. 如权利要求2所述的中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法，其 特征在于，超声探头进入陶瓷膜管的深度占陶瓷膜管总长的45~85%。
4. 如权利要求2所述的中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法，其 特征在于，超声探头进入陶瓷膜管的深度占陶瓷膜管总长的25~35%。
5. 如权利要求1所述的中药液体制剂的陶资膜分离在线耦合超声方法，其 特征在于，陶瓷膜管材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛中的任意一种，陶瓷膜孔径 为0.05~0.8 |a m。
6. 如权利要求1所述的中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法，其 特征在于，所述的药液为中药酒类液体制剂或以水为溶剂的中药液体制剂。
7. 如权利要求1所述的中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法，其 特征在于，超声功率为9~15W、工作压差为0.15 0.35MPa、药液温度为50~80。C。
8. 如权利要求1所述的中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法，其 特征在于，超声功率为5 9W、工作压差为0.2~0.45MPa、药液温度为25~45°C。
全文摘要
本发明公开了一种中药液体制剂的陶瓷膜分离在线耦合超声方法，步骤为药液加压至膜组件中，调节陶瓷膜工作压力与温度，打开渗透液阀门，测定单位时间内渗透液流出量，截留液循环流回原料罐，陶瓷膜管处于功率为5～20W的超声中，工作压差为0.1～0.5MPa，药液温度范围为5～85℃。所述的超声由探头式超声发生器发生，超声探头进入陶瓷膜管的深度占陶瓷膜管总长的10～90％。药液为中药酒类液体制剂或以水为溶剂的中药液体制剂。可以在线控制膜污染、降低清洗频率、显著提高膜的分离效率。
文档编号B01D61/20GK101596409SQ20091003310
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者倪荷芳, 朱华旭, 潘林梅, 郭立玮, 黄敏燕 申请人:南京中医药大学