一种用于生产覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体的设备的制作方法

1.本发明属于食品添加剂加工设备领域，具体涉及一种用于生产覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体的设备。


背景技术：

2.随着现代社会的发展，人们对生活质量的美好需求已经悄然发生改变，“回归自然”“崇尚天然”已经逐步成为一种世界性潮流，更多的是关注健康长寿的保健与医疗服务，而底蕴深厚的中医药在这股潮流中优势明显。而中医药中药材的充分利用显得尤为重要。中药材中80％是以植物根、茎、叶、果实等为主的，而植物类药材的有效成分多贮存在细胞内。通常有效成分一般通过化学及物理方法获得。化学方法因其工艺繁杂、有残留化学成分的风险等问题，在植物提取方面得不到快速发展。物理方法无添加、风险低等优点在市场备受青睐。
3.经过我公司的研究，随着中药粉体粒度的减小，其水溶性浸出物含量和醇溶性浸出物含量都成增加趋势，而且水溶性浸出物含量要比醇溶性浸出物含量高出一倍多，我公司对三种中药材覆盆子、白芨和黄精进行了大量实验的，得出结论，当覆盆子、白芨和黄精超微粉的破壁率大于99％、粒径小于10μm时，水溶性浸出物含量分别提高了51.42％、52.8％、50.22％，醇溶性浸出物含量提高了51.43％、51.78％、56.45％；在200目时覆盆子粉在乙醇中的总黄酮溶出量为15.34mg/g，在2000目时，覆盆子粉在乙醇中的总黄酮溶出量达到25.12mg/g，提高了63.75％。在200目时白芨粉在乙醇中的总黄酮溶出量为7.13mg/g，在2000目时，白芨粉在乙醇中的总黄酮溶出量达到11.31mg/g，提高了58.62％。在200目时黄精粉在乙醇中的总黄酮溶出量为8.21mg/g，在2000目时，黄精粉在乙醇中的总黄酮溶出量达到12.37mg/g，提高了50.67％；在0-5min之内，覆盆子粉原粉和超微粉的总黄酮溶出速率分别为0.688mg/min和1.224mg/min，提高了77.9％；白芨原粉和超微粉的总黄酮溶出速率分别为0.58mg/min和0.984mg/min，提高了69.6％；黄精原粉和超微粉的总黄酮溶出速率分别为0.522mg/min和0.84mg/min，提高了60.92％。
4.另外，我公司还进行了一系列大鼠动物实验，研究了覆盆子原粉与覆盆子羟丙基-β-环糊精包合物超微粉的相对生物利用度、黄精羟丙基-β-环糊精包合物超微粉的相对生物利用度和白芨羟丙基-β-环糊精包合物超微粉的相对生物利用度。在大鼠体内，覆盆子羟丙基-β-环糊精包合物超微粉的总黄酮含量在1.5h时，浓度达到最大，其值为267.87ng/ml，而对于覆盆子原粉来说，在2.5h时，覆盆子原粉在大鼠血样中浓度达到最大，其值为153.33ng/ml。覆盆子羟丙基-β-环糊精包合物超微粉的相对生物利用度是覆盆子原粉的3.11倍。经计算，羟丙基-β-环糊精包合物超微粉相对于覆盆子原粉的相对生物利用度为311.63％。黄精羟丙基-β-环糊精包合物超微粉的总黄酮含量在1.5h时，浓度达到最大，其值为206.78ng/ml，而对于黄精原粉来说，在2.5h时，黄精原粉在大鼠血样中浓度达到最大，其值为123.21ng/ml。黄精羟丙基-β-环糊精包合物超微粉的相对生物利用度是黄精原粉的2.97倍。经计算，羟丙基-β-环糊精包合物超微粉相对于黄精原粉的相对生物利用度为
197.19％。白芨羟丙基-β-环糊精包合物超微粉的总黄酮含量在大鼠血样中的浓度在1.5h时，浓度达到最大，其值为212.3ng/ml，而对于白芨原粉来说，在2.5h时，白芨原粉在大鼠血样中浓度达到最大，其值为132ng/ml。白芨羟丙基-β-环糊精包合物超微粉的相对生物利用度是白芨原粉的2.74倍。经计算，羟丙基-β-环糊精包合物超微粉相对于白芨原粉的相对生物利用度为173.9％。三者的相对生物利用度均大于100％。
5.由此可见，将纳米粉碎和破壁工艺在中药上加以应用，可以提高药材的有效成分的溶出速度和溶出率、增加药物的吸收率和生物利用度、提高药效和节约原料药材等。但目前市面上缺少可以用于对覆盆子、黄精、白芨进行纳米粉碎和破壁的方法和设备。
6.据调查，目前国内中药材，如覆盆子、黄精、白芨等都多以原始状态使用，药物利用率极低。而且这些超细粉化产品出口量大，国际市场需求量很大。目前功能性微纳米中药材粉体的研究开发利用还处于初级阶段，特别是在药品、食品、药妆、特殊医学配方食品中的应用还有待于进一步的开发。而我国对药品、食品、药妆、特殊医学配方食品等工业发展尤为重视，特别强调药品、食品、特殊医学配方食品的安全保障功能。随着现代科技的进步，经过多学科的密切配合，应用高新技术，引进先进设备、设计合理工艺。因此开发功能性微纳米中药材粉体资源是有益人类生存和健康成长的十分有意义的研究工作。
7.因此，为解决上述问题，提高药材的有效成分的溶出速度和溶出率、增加药物的吸收率和生物利用度、提高药效和节约原料药材，需要研制一种将覆盆子、黄精、白芨原料充分粉碎并破壁的设备。


技术实现要素：

8.基于上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于生产覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体的设备，该设备可以将去除杂质的覆盆子、黄精、白芨直接加工成功能性微纳米粉体，该设备结构简单，成本较低，产出的覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体可以直接包装出售、直接药用，或者进行进一步的加工。
9.一种用于生产覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体的设备，其特征在于，
10.所述用于生产覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体的设备包括机柜，内部通过隔板分为5个部分，包括：包括清洗消毒部分、第一烘干部分、初级粉碎部分、第二烘干部分、气流粉碎部分；
11.所述机柜外部设有中药原料入口、柜门、功能性纳米粉体出口、进风口、排风口、进水管、排水管、控制面板，所述机柜上的中药原料入口、柜门、功能性纳米粉体出口、进风口、排风口、进水管、排水管与外界连通，其余位置均密封设置，机柜的5个部分都设置有至少一个柜门，所述清洗消毒部分外部设有中药原料入口、进水管和排水管，第一烘干部分、初级粉碎部分、第二烘干部分、气流粉碎部分设有至少1个进风口和排风口，所述进风口从外向内依次设有防尘网、活性炭滤网、hepa滤网、风机，所述排风口从内向外依次设有风机、hepa滤网、活性炭滤网、防尘网；
12.所述清洗消毒部分用于对已经去除杂质的覆盆子、黄精或白芨原料进行清洗和消毒，所述清洗消毒部分包含1个中药清洗装置、1个紫外线消毒装置和1个空气过滤器；所述中药清洗装置用于对覆盆子、黄精或白芨原料进行清洗，所述中药清洗装置与中药原料入口、进水管和排水管相连，与所述紫外线消毒装置通过中药原料输送装置相连接，并且与所
述控制面板电连接，覆盆子、黄精或白芨原料在中药清洗装置中清洗后，通过中药原料输送装置输送到紫外线消毒装置中；所述紫外线消毒装置用于对覆盆子、黄精或白芨原料进行紫外线消毒，所述紫外线消毒装置与所述控制面板电连接，并且通过中药原料输送装置与第一烘干部分连接，覆盆子、黄精或白芨原料在所述紫外线消毒装置消毒后，通过中药原料输送装置输送到第一烘干部分进行下一步处理；所述空气过滤器设置在所述清洗消毒部分内部，用于对所述清洗消毒部分内部进行除尘；
13.所述第一烘干部分用于对已经清洗、消毒过的覆盆子、黄精或白芨原料进行第一次烘干，所述第一烘干部分设有第一烘干装置和空气过滤器，已经清洗、消毒过的覆盆子、黄精或白芨原料在第一烘干部分加热烘干，水汽通过所述排风口排出；所述空气过滤器设置在所述第一烘干部分内部，用于对所述第一烘干部分内部进行除尘；覆盆子、黄精或白芨原料经过第一次烘干后，通过中药原料输送装置输送到初级粉碎部分；
14.所述初级粉碎部分用于对覆盆子、黄精或白芨原料进行初步粉碎，所述初级粉碎部分包括粉碎装置和空气过滤器，所述粉碎装置顶部设有原料入口，原料入口与中药原料输送装置连接，经过第一次烘干的覆盆子、黄精或白芨原料通过中药原料输送装置引入粉碎装置，所述粉碎装置侧部设有电机，内部设有研磨辊、第二烘干装置和温度检测装置，所述研磨辊由电机带动，所述第二烘干装置和温度检测装置与所述控制面板电连接，用于将初步粉碎过程的烘干温度控制在45-60度，所述粉碎装置底部设有中药物料出口，中药物料出口上设有控制覆盆子、黄精或白芨原料流速的阀门，所述中药物料出口下部设有漏斗，所述漏斗中设有倾斜设置的40目筛，40目筛下部和侧部设有中药原料输送装置，经过40目筛的覆盆子、黄精或白芨原料通过设置在40目筛下部的中药原料输送装置输送到第二烘干部分，未通过40目筛的覆盆子、黄精或白芨原料通过设置在40目筛侧部的中药原料输送装置输送回粉碎装置顶部的原料入口；空气过滤器设置在所述初级粉碎部分内部，用于对所述初级粉碎部分内部进行除尘；
15.所述第二烘干部分用于对覆盆子、黄精或白芨原料进行最后的烘干，使得已经粉碎的覆盆子、黄精或白芨原料进行水分含量低于4％，水汽通过所述排风口排出，所述第二烘干部分包括第三烘干装置和空气过滤器，所述第三烘干装置中设有湿度检测仪，所述第三烘干装置和湿度检测仪与控制面板电连接，用于检测覆盆子、黄精或白芨原料的湿度、控制烘干时间，当湿度检测仪检测到第三烘干装置内部湿度低于6％时，覆盆子、黄精或白芨原料的含水量低于4％，将覆盆子、黄精或自芨原料通过中药原料输送装置输送到气流粉碎部分；空气过滤器设置在第二烘干部分内部，用于对所述第二烘干部分内部进行除尘；
16.所述气流粉碎部分用于对覆盆子、黄精或白芨原料进行最终的气流粉碎，所述气流粉碎部分内部设有气流粉碎机和空气过滤器，所述气流粉碎机设置在气流粉碎部分的上部，气流粉碎机上方设有进料斗，进料斗上设置有控制进料速度的阀门，用于将进料速度控制在70-90千克/小时，进料斗下方设有粉碎室，粉碎室侧部固定有高压鼓风机和气泵，所述高压鼓风机的出风口与粉碎室贯通，用于向粉碎室内部提供速度为400-550米/秒的空气射流，粉碎室下部设有出料口，出料口上设有可以控制覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体流出速度的阀门，粉碎室内部设有压强检测仪、温度监测仪，高压鼓风机、气泵、压强检测仪和温度监测仪与控制面板电连接，用于将粉碎压力控制在0.57mpa-0.63mpa，将粉碎温度控制在10-18度，粉碎时间控制在25分钟以内；出料口下方设有漏斗，漏斗中设有倾斜设置的
1250目筛，1250目筛下部和侧部设有中药原料输送装置，经过1250目筛的覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体通过设置在1250目筛下部的中药原料输送装置输送到功能性纳米粉体出口，未通过1250目筛的功能性纳米粉体通过设置在1250目筛侧部的中药原料输送装置输送回气流粉碎机上部的进料斗；空气过滤器设置在气流粉碎部分内部，用于对所述气流粉碎部分内部进行除尘。
17.本发明提供的用于生产覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体的设备，可以直接加工覆盆子、黄精、白芨，经过清洗、消毒、第一次烘干、初步粉碎和第二次烘干、第三次烘干，向气流粉碎机提供粒径和含水量合适的物料，再经过气流粉碎机的气流粉碎，通过经我公司反复试验得到的最优加工步骤、加工环境和加工条件，可以得到溶出速度、溶出率较、药物吸收率、生物利用率大幅提高的覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体，该粉体可以直接使用或进一步加工成其他产品。
附图说明
18.图1是本发明的用于生产覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体的设备外部结构示意图；
19.图2是本发明的用于生产覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体的设备剖视图；
20.附图标记
21.1——机柜，11——清洗消毒部分，111——中药清洗装置，112——紫外线消毒装置，16——空气过滤器，12——第一烘干部分，121——第一烘干装置，13——初级粉碎部分，131——粉碎装置，14——第二烘干部分，141——第三烘干装置，15——气流粉碎部分，151——气流粉碎机，2——中药原料入口，3——柜门，4——功能性纳米粉体出口，5——进风口，6——排风口，7——进水管，8——排水管，9——控制面板。
具体实施方式
22.为了使本发明的技术内容能更容易地被理解，下面结合实施例对本发明的技术方案作详细的阐述。
23.实施例
24.用于生产覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体的设备包括机柜1，用于将覆盆子、黄精或白芨单独投入设备中进行处理，内部通过隔板分为5个部分，包括：包括清洗消毒部分11、第一烘干部分12、初级粉碎部分13、第二烘干部分14、气流粉碎部分15；用于对覆盆子、黄精或白芨进行五个步骤的处理，下文会根据五个步骤的先后顺序和设备结构进行详述。
25.所述机柜1外部设有中药原料入口2、柜门3、功能性纳米粉体出口4、进风口5、排风口6、进水管7、排水管8、控制面板9，中药原料入口2用于向设备内投入去除杂质后的覆盆子、黄精或白芨原料，功能性纳米粉体出口4用于向外排出已经加工好的覆盆子、黄精或白芨功能性纳米粉体，进风口5用于向设备内导入过滤后的清洁无尘空气，排风口6用于向外排出废气和水汽，进水管7用于向设备内引入用于清洗覆盆子、黄精或白芨原料的水，排水管8用于向外排出清洗覆盆子、黄精或白芨产生的废水，控制面板9用于控制设备内的部件的反应环境和反应时间，机柜1上的中药原料入口2、柜门3、功能性纳米粉体出口4、进风口
5、排风口6、进水管7、排水管8与外界连通，其余位置均密封设置，使得覆盆子、黄精或白芨原料的处理过程都处在无尘环境中，机柜1的5个部分都设置有至少一个柜门3，工作人员可以打开柜门3观察设备运行情况或者维修设备，所述清洗消毒部分11外部设有中药原料入口2、进水管7和排水管8，第一烘干部分12、初级粉碎部分13、第二烘干部分14、气流粉碎部分15设有至少1个进风口5和排风口6，所述进风口5从外向内依次设有防尘网、活性炭滤网、hepa滤网、风机，外部空气通过进风口5进入设备内，会过滤掉灰尘等杂质，所述排风口6从内向外依次设有风机、hepa滤网、活性炭滤网、防尘网；
26.清洗消毒部分11用于对已经去除杂质的覆盆子、黄精或白芨原料进行第一个处理步骤，也就是清洗和消毒步骤，所述清洗消毒部分11包含1个清洗消毒部分111、1个紫外线消毒装置112和1个空气过滤器16；所述清洗消毒部分111用于对覆盆子、黄精或白芨原料进行清洗，所述清洗消毒部分111与中药原料入口2、进水管7和排水管8相连，与所述紫外线消毒装置112通过中药原料输送装置相连接，并且与所述控制面板9电连接，覆盆子、黄精或白芨原料从中药原料入口2进入清洗消毒部分111，然后装置关闭，开始对中药原料进行清洗，清洗后，通过中药原料输送装置输送到紫外线消毒装置112中；所述紫外线消毒装置112用于对覆盆子、黄精或白芨原料进行紫外线消毒，所述紫外线消毒装置112与所述控制面板9电连接，控制面板9可以控制紫外线消毒装置112的消毒时间，紫外线消毒装置112通过中药原料输送装置与第一烘干部分12连接，覆盆子、黄精或白芨原料在所述紫外线消毒装置112消毒后，通过中药原料输送装置输送到第一烘干部分12进行下一步处理；所述空气过滤器16设置在所述清洗消毒部分11内部，用于对所述清洗消毒部分11内部进行除尘；
27.第一烘干部分12用于对已经清洗、消毒过的覆盆子、黄精或白芨原料进行第一次烘干，第一烘干部分12设有第一烘干装置121和空气过滤器16，已经清洗、消毒过的覆盆子、黄精或白芨原料在第一烘干部分12加热烘干，烘干产生的水汽通过所述排风口6排出；所述空气过滤器16设置在所述第一烘干部分12内部，用于对所述第一烘干部分12内部进行除尘；覆盆子、黄精或白芨原料经过第一次烘干后，通过中药原料输送装置输送到初级粉碎部分13，这时覆盆子、黄精或白芨原料还没有被粉碎，内部包含的水分还没有彻底烘干；
28.所述初级粉碎部分13用于对覆盆子、黄精或白芨原料进行初步粉碎，为最终的气流粉碎提供粒径合适的粉末，所述初级粉碎部分13包括粉碎装置131和空气过滤器16，所述粉碎装置131顶部设有原料入口，原料入口与中药原料输送装置连接，经过第一次烘干的覆盆子、黄精或白芨原料通过中药原料输送装置引入粉碎装置131，粉碎装置131侧部设有电机，内部设有研磨辊、第二烘干装置和温度检测装置，所述研磨辊由电机带动，研磨辊对中药原料进行初步粉碎，所述第二烘干装置和温度检测装置与所述控制面板9电连接，用于将初步粉碎过程的烘干温度控制在45-60度，所述粉碎装置131底部设有中药物料出口，中药物料出口上设有控制覆盆子、黄精或白芨原料流速的阀门，所述中药物料出口下部设有漏斗，所述漏斗中设有倾斜设置的40目筛，40目筛下部和侧部设有中药原料输送装置，经过40目筛的覆盆子、黄精或白芨原料通过设置在40目筛下部的中药原料输送装置输送到第二烘干部分14，此时得到的中药粉末粒径满足气流粉碎的最佳粒径，未通过40目筛的覆盆子、黄精或白芨原料通过设置在40目筛侧部的中药原料输送装置输送回粉碎装置131顶部的原料入口，再次进行初级粉碎，直到粉末粒径达到最佳粒径通过40目筛为止。我公司通过反复试验发现，在纳米粉碎步骤时，进料的粒度对最终得到的粉体粒径有很大的影响，对相同干燥
时间的覆盆子粉和黄精粉，在同一粉碎压力和进料速度下对不同进料粒度(20目、40目、60目、80目和100目)的覆盆子粗粉、黄精粗粉和白芨粗粉进行气流粉碎，然后利用粒度仪检测粒度。结果表明，对于气流粉碎，40目的进料粒度比目的进料粒度粉碎效果要明显好，但进料粒度小于20目时，检测的粉体粒径反而随粒度的减小而增大，实验过程中发现，进料粒度越小发生粘壁的现象越严重，因此我们推测由于进料粒度小，使大多数颗粒发生粘壁，减少了颗粒之间的碰撞几率，从而影响了粉碎效果。因此，在该步骤中，中药粉末过40目筛，使得大部分物料得不到充分粉碎而不能过筛，小部分物料刚刚达到过筛标准，即刚刚小于40目。在初级粉碎步骤中，同时进行烘干，初级粉碎时环境温度为45-60度，此时物料已经粉碎，烘干效果彻底，可以为后面的纳米粉碎提供条件合适的物料。空气过滤器16设置在所述初级粉碎部分13内部，用于对所述初级粉碎部分13内部进行除尘；
29.所述第二烘干部分14用于对覆盆子、黄精或白芨原料进行最后的烘干，使得已经粉碎的覆盆子、黄精或白芨原料进行水分含量低于4％。我公司反复试验了物料水分含量对粉碎粒径的影响，对相同的进料粒径的覆盆子粉、黄精粉和白芨粉，在同一粉碎压力和进料速度下进行气流粉碎，研究不同水分含量(2％、4％、6％、8％、10％、12％和14％)对粉体粒径的影响。结果表明，随着水分含量的增加，粉体的粒径逐渐增加，这就意味着水分含量越高粉体粒径越大，越不利于粉碎，当水分含量小于4％时，粉体粒径接近6.5μm，因此利用气流粉碎机151对覆盆子、黄精粉和白芨粉进行超微粉碎必须将水分含量控制在4％以下，另外，经过我公司测定，原料水分在4％以下时，烘干机内部环境湿度在6％一下。第二烘干部分14的水汽通过所述排风口6排出，所述第二烘干部分14包括第三烘干装置141和空气过滤器16，所述第三烘干装置141中设有湿度检测仪，所述第三烘干装置141和湿度检测仪与控制面板9电连接，用于检测覆盆子、黄精或白芨原料的湿度、控制烘干时间，当湿度检测仪检测到第三烘干装置141内部湿度低于6％时，覆盆子、黄精或白芨原料的含水量低于4％，将覆盆子、黄精或白芨原料通过中药原料输送装置输送到气流粉碎部分15；空气过滤器16设置在第二烘干部分14内部，用于对所述第二烘干部分14内部进行除尘；
30.所述气流粉碎部分15用于对覆盆子、黄精或白芨原料进行最终的气流粉碎，我公司研究了气流粉碎过程种粉碎压力对粉体粒径的影响，对相同干燥时间的覆盆子粉和黄精粉，在同一进料粒度和进料速度下对不同粉碎压力(0.1mpa、0.2mpa、0.3mpa、0.4mpa、0.5mpa、0.6mpa和0.7mpa)的覆盆子粗粉、黄精粗粉和白芨粗粉进行气流粉碎，然后利用粒度仪检测粒度。结果表明，最优粉碎压力在0.6mpa附近。因此选定粉碎压力为0.57mpa-0.63mpa，粉碎温度10-18度，空气射流速度为400-550米/秒，进料速度70-90千克/小时。气流粉碎部分15内部设有气流粉碎机151和空气过滤器16，所述气流粉碎机151设置在气流粉碎部分15的上部，气流粉碎机151上方设有进料斗，进料斗上设置有控制进料速度的阀门，用于将进料速度控制在70-90千克/小时，进料斗下方设有粉碎室，粉碎室侧部固定有高压鼓风机和气泵，所述高压鼓风机的出风口与粉碎室贯通，用于向粉碎室内部提供速度为400-550米/秒的空气射流，粉碎室下部设有出料口，出料口上设有可以控制覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体流出速度的阀门，粉碎室内部设有压强检测仪、温度监测仪，高压鼓风机、气泵、压强检测仪和温度监测仪与控制面板9电连接，用于将粉碎压力控制在0.57mpa-0.63mpa，将粉碎温度控制在10-18度，粉碎时间控制在25分钟以内；出料口下方设有漏斗，漏斗中设有倾斜设置的1250目筛，1250目筛下部和侧部设有中药原料输送装置，经
过1250目筛的覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体通过设置在1250目筛下部的中药原料输送装置输送到功能性纳米粉体出口4，未通过1250目筛的功能性纳米粉体通过设置在1250目筛侧部的中药原料输送装置输送回气流粉碎机151上部的进料斗；空气过滤器16设置在气流粉碎部分15内部，用于对所述气流粉碎部分15内部进行除尘。
31.使用该设备得到的覆盆子、黄精、白芨功能性微纳米粉体，其技术指标为：
32.①
植物细胞破壁率：≥99％；
33.②
粒度：1-10μm；
34.③
有效成分溶出量增加：≥50％；
35.④
溶出速率提高：≥50％；
36.⑤
相对生物利用度：100％。
37.该加工设备具有较高的应用价值和极大的推广价值。
38.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。