用于单一处方中药汤液的膜处理单元及膜处理方法

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种用于单一处方中药汤液的模块化膜处理单元以及一种用于对单一处方中药汤液进行膜处理的方法。

背景技术

中华医药发展历史源远流长，中药理论博大精深，是中华民族传统文化的重要部分，为中华民族的繁衍和生息起到了不可磨灭的作用。自古以来，中药服用主要采用煎剂口服的方式。但是这种方式不仅每次服药前需要花费可观时间和精力对中药药材进行煎煮，而且获得的中药汤液不仅不易携带，与难以保存，因而已不能满足现代人的生活方式和习惯。

尽管部分医院或药房向患者提供中药煎煮服务，但是这对于中药汤液的便携性和保存性仍没有改善。

在另一方面，膜分离技术是通过膜材料实现不同介质分离的技术，以对组分具有选择性透过功能的膜为分离载体，通过在膜两侧施加一种或多种推动力，使原料中的某种组分选择性地优先透过膜，从而达到混合的介质分离的目的，实现液体的提取、纯化、浓缩。根据孔径大小及可通过溶质大小的不同，膜材料可分为四种：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）。

现有的膜分离设备存在以下问题：

（1）不能直接适用于来自煎煮机的高温中药汤液，因为高温中药汤液温度过高，会损坏设备，且汤液中的药渣会堵塞管道，

（2）当前的膜分离装置需要手动不断调节设备参数，无法实现自动化调节；

（3）当前的膜分离装置多为单独使用，没有良好的适应性，无法接入更大的流程工业处理系统中。

因此，期待提供一种能改善中药汤液的便携性、保存性和口感的、且能安装在医院、药房或诊所内的用于处理单一处方中药汤液的设备。

发明内容

为了达到这一目的，本发明提出在将单一处方中药汤液提供给患者前利用膜分离技术对中药汤液进行膜处理、比如过滤、提纯和浓缩，并进一步提出了一种膜处理单元，其可对单一处方中药汤液进行多种目的的膜处理，从而获得口感、便携性和保存性等方面具有显著改善的中药产品。该单元具有可进行前期处理、自动化控制、可接入流程工业处理系统的优点。

在一方面，本发明提出一种膜处理单元，其适于膜处理单一处方中药汤液并包括适于暂存中药汤液的储液罐、与储液罐的进口连接的进液管道和与储液罐的出口连接的出液管道；进液管道中沿流体流动方向依次布置有第一泵、过滤器和配置成适于调节中药汤液的温度的换热器；膜处理单元还包括膜组管道，膜组管道一端与出液管道连接，另一端与进液管道连接；膜组管道中沿流体流动方向依次布置有第二泵和利用膜分离技术分离中药汤液中的组分的膜组件；膜处理单元还包括适于排出储液罐中的料液的排液管，出液管道、膜组管道与排液管借助于第一三通阀彼此连接，第一三通阀配置成使得出液管道选择性地与膜组管道和排液管中的一个连通；膜组管道在其下游端借助于第二三通阀在过滤器与换热器之间与进液管道连接，第二三通阀配置成使得换热器选择性地与过滤器和膜组管道中的一个连通；膜处理单元还包括与膜组件连接的淡液排出管，淡液排出管排出膜组件的滤出淡液。

在此需要说明的是，在本文中，术语“单一处方中药汤液”是指以医师开具的、药量为3天至30天的单一药剂方子为原材料经过例如煎药机的高温煎煮而获得的料液。

根据一可选实施例，过滤器配置成Y型过滤器。

根据一可选实施例，单一个膜组件被设置，膜组件包括一个或多个膜元件。

根据一可选实施例，膜元件包括微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）中的一种或多种。

根据一可选实施例，第一泵配置成管道泵，第二泵配置成压力泵。

根据一可选实施例，膜处理单元还包括与储液罐直接连接的清洗管道，在清洗周期期间，清洗管道充当清洗液的进液管，排液管充当清洗液的排出管。

根据一可选实施例，膜处理单元的管路采用304不锈钢或硅胶管材料。

根据一可选实施例，换热器、储液罐、和/或膜组件的膜壳采用304不锈钢材料。

根据一可选实施例，膜组管道的压差设定为0.05~4MPa，膜处理时中药汤液的温度设定为20~60℃。

在另一方面，本发明提出一种用于对单一处方中药汤液进行膜处理的方法，该方法借助于根据本发明的膜处理单元来实现并包括以下步骤：

a）使得第一三通阀处于使出液管道与膜组管道连通的第一位态，使得第二三通阀处于使过滤器与换热器连通的第一位态，并启动第一泵，以使得来自煎煮机的中药汤液进入膜处理单元，并经由过滤器和换热器进入储液罐；

b）关闭第一泵，将第二三通阀切换成使换热器与膜组管道连通的第二位态，且使得第一三通阀保持第一位态，并启动第二泵，以使得储液罐中的中药汤液被第二泵增速升压后进入膜组件进行膜分离处理，分离出的浓液经浓液出液管返回储液罐，并进而再次进入膜组件以再次进行膜分离处理，如此循环多次，直至获得浓度符合要求的浓液，膜处理过程中膜组件滤出的淡液经淡液排出管排出膜处理单元；

c）关闭第二泵，将第一三通阀切换成使出液管道与排液管连通的第二位态，以便借助于排液管从膜处理单元排出浓液；

d）如果要处理另一处方的中药汤液的话，则清洗膜处理单元并进而重复步骤a）至c）；如果要继续处理同一处方的中药汤液的话，则直接重复以上步骤a）至c）。

有益效果：

可以把难喝的汤药在30分钟之内变成普遍可接受的丸散膏丹及口服液，解决了消费者的汤药厌恶和携带不便问题；

可以把药厂生产的中成药变成一证一方随证加减的丸散膏丹，把药厂生产的单煎混合配方颗粒变成一人一方共煎化合的配方颗粒，提高了中医疗效，方便百姓携带与服用，并把中医药丸散膏丹文化发扬光大；

可进行前期处理；可基于PLC控制装置实现自动控制和自动清洗，提高了膜分离技术的效率；适应性强，可接入大中小型流程工业处理系统，更换组件简单，安装方便；可实现膜分离技术中的参数化订制。

从说明书、附图和权利要求书中，本发明主题的其他优点和有利实施例是显而易见的。

附图说明

本发明的更多特征及优点可以通过下述参考附图的具体实施例的详细说明来进一步阐述。所述附图为：

图1根据本发明的一示例性实施例的用于单一处方中药汤液的模块化膜处理单元100的流路图；以及

图2示出本发明的一示例性实施例的用于膜处理单一处方中药汤液的方法的流程图。

附图中：1-第一泵；2-过滤器；3-第二三通阀；3-1、3-2和3-3-第二三通阀的端口；4-换热器；5-储液罐；6-第一三通阀；6-1、6-2和6-3-第一三通阀的端口；7-第二泵；8-膜组件；9-温度传感器；10-第一流量传感器；11-流速传感器；12-第二温度传感器；13-第一压力传感器；14-液位传感器；15-第二压力传感器；16-第三温度传感器；17-第二流量传感器；51-储液罐的进液管道；52-清洗管道；53-储液罐的出液管道；61-排液管；80-膜组管道；82-浓液出液管；83-淡液排出管。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。在附图中，相同或类似的附图标记指代相同或等价的部件。

图1示出根据本发明的一示例性实施例的用于单一处方中药汤液的模块化膜处理单元100的流程图。膜处理单元100包括用于暂存中药汤液的储液罐5、与储液罐5的进口连接的进液管道51和与储液罐5的出口连接的出液管道53。

进液管道51中沿流体流动方向依次布置有第一泵1、过滤器2和换热器4。过滤器2配置成用于对中药汤液进行粗过滤，以过滤出中药大分子药渣，避免杂质过多造成管路堵塞。换热器4配置成用于调节中药汤液的温度，以使中药汤液的温度达到额定的膜组温度范围。优选地，换热器4配置成使膜分离过程在常温下进行，由此中药汤液中的有效中药成分不会由于高温而破坏，保证了中药汤液的效用，整个膜分离过程无化学变化，而是采用物理分离的方法。

在一优选实施例中，过滤器2配置成Y型过滤器。附加地或替代地，过滤器2采用螺纹或法兰连接，以易于更换和拆卸滤网。

在一示例中，进液管道51中设有用于监测输入膜处理单元100的中药汤液的初始温度的第一温度传感器9。优选地，第一温度传感器9设于第一泵1与过滤器2之间。

在一示例中，进液管道51中设有第二温度传感器12和第一压力传感器13，用于实时监测经过换热器4温度调节后的中药汤液的温度及压力。优选地，第二温度传感器12和第一压力传感器13紧邻换热器4的出口端地位于换热器4下游。

在一示例中，储液罐5中布置有液位传感器14，用于实时监测储液罐5中的液体体积，以防止液体溢出。

出液管道53与膜组管道80连接，膜组管道80中沿流体流动方向依次布置有第二泵7和膜组件8。第二泵7配置成用于对中药汤液进行升压和提速，以使中药汤液以预设的压力进入膜组件8以进行膜分离处理。膜组件8配置成利用膜分离技术对中药汤液中的组分进行分离，从而实现中药汤液的提取、纯化、和/或浓缩。

可根据具体分离目的为膜组件8选取具有适当孔径的膜元件。示例性地，膜元件可包括微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）中的一种或多种。附加地或替代地，膜组件8可包括一个或多个同种或不同类型的膜元件。可根据处理需求更换膜组件或其膜元件。附加地或替代地，膜组件可以是卷式膜组件或碟管式膜组件。

在一示例中，用于排出储液罐5中的料液的排液管61被设置。优选地，排液管61与膜组管道80、出液管道53连接。在这种情况下，出液管道53、膜组管道80与排液管61借助于第一三通阀6彼此连接。特别地，第一三通阀6配置成二位三通电磁阀，第一三通阀6的第一端口6-1与出液管道53连接，第二端口6-2与膜组管道80连接，第三端口6-3与排液管61连接，该二位三通电磁阀能使储液罐5选择性地与膜组管道80和排液管61中的一个连通。

在一示例中，膜组管道80在其下游端与进液管道51连接，尤其借助于第二三通阀3在过滤器2与换热器4之间与进液管道51连接。示例性地，第二三通阀3配置成二位三通电磁阀，用于使得换热器4选择性地与过滤器2和膜组管道80中的一个连通。

在一示例中，进液管道51中设有用于监测输入膜处理单元100的料液量的第一流量传感器10。优选地，第一流量传感器10设于过滤器2与第二三通阀3之间。

在一示例中，进液管道51中设有用于监测进入换热器4的中药汤液流速的流速传感器11。优选地，流速传感器11设于第二三通阀3与换热器4之间。

在一示例中，膜组管道80中设有用于实时监测膜组件8的进液压力的第二压力传感器15。优选地，压力传感器15设于第二泵7与膜组件8之间。

在一示例中，膜组管道80中设有用于实时监测膜组件8的浓液出液管82中的药液温度的第三温度传感器16。

在一示例中，淡液排出管83被设置，用于排出膜组件8的滤出淡液。优选地，淡液排出管83中设有第二流量传感器17，用于监测膜组件8滤出的淡液量。

在一示例中，第一泵1配置成管道泵，第二泵配置成压力泵。

在一示例中，膜处理单元100安装有清洗系统、例如CIP清洗系统。清洗系统配置成用于在膜处理单元100处理另外处方的中药汤液之前清洗膜处理单元100，以避免前次处理中残留在单元内的药液污染下一批药液。

优选地，清洗系统配置成用于清洗被污染的储液罐、换热器、管路、膜元件。CIP清洗系统可根据产水能力、工作压差等指标综合判断系统的污染情况，进而采取对应的方式进行清洗。

为此，清洗管道52被设置，其例如可以与储液罐5直接连接。在清洗系统工作期间，清洗管道52充当清洗液的进液管，排液管61充当清洗液的输出管。

示例性，膜处理单元100配备有控制装置、例如PLC控制装置，可接收膜处理单元100中的各传感器的数据并通过操控膜处理单元100中的各可操作部件来控制膜处理单元100的运行。

与控制装置电连接的传感器包括以下中的一个或多个：第一、第二和第三温度传感器9、12、16；第一和第二流量传感器10、17；流速传感器11；第一和第二压力传感器13、15；液位传感器14。

与控制装置电连接的可操作部件包括以下中的一个或多个：第一和第二三通阀6、3；第一和第二泵1、7。

下面结合图2来解释借助于根据本发明膜处理单元100对单一处方中药汤液进行膜处理的方法200。

首先，在步骤S210中，使得第二三通阀3处于端口3-1与端口3-3连通的第一位态，使得第一三通阀6处于端口6-1与端口6-2连通的第一位态，并启动第一泵1，以使得例如来自煎药机的经煎煮的高温中药汤液进入膜处理单元100。在膜处理单元100中，中药汤液输送入过滤器2进行粗过滤，以过滤掉料液中的粗大杂质，接着进入换热器4进行温度调节，然后流入储液罐5。

然后，在步骤S220中，关闭第一泵1，将第二三通阀3切换成端口3-3与端口3-2连通的第二位态，且使得第一三通阀6保持第一位态，并启动第二泵7，以使得储液罐5中的中药汤液被第二泵7增速升压后进入膜组件8进行膜分离处理，由此分离出的浓液经浓液出液管82返回储液罐5，并进而再次进入膜组件8，以再次进行膜分离处理，如此循环多次，直至获得浓度符合要求的浓液。在膜处理过程中，膜组件8滤出的淡液经淡液排出管83排出膜处理单元100，进行下一步处理。

在获得浓度符合要求的浓液后，在步骤S230中关闭第二泵7，将第一三通阀6切换至端口6-1与端口6-3连通的第二位态，以便借助于排液管61从膜处理单元100排出浓液。

接下来，如果要处理另一处方的中药汤液的话，则在步骤S250中启动清洗系统以清洗膜处理单元100并进而重复以上步骤S210至S230，以处理的新的中药汤液；如果要继续处理同一处方的中药汤液的话，则可以不执行清洗步骤S250，而直接重复以上步骤S210至S230，以处理的新的同一处方的中药汤液。

需要说明的是，本发明所涉及的单元可根据实际生产、试验需求做出型号的参数化调整。

尽管一些实施例已经被说明，但是这些实施例仅仅是以示例的方式予以呈现，而没有旨在限定本发明的范围。所附的权利要求和它们的等价形式旨在覆盖落在本发明范围和精神内的所有改型、替代和改变。