CN116370515A - 艾草的全价高质利用加工工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明的艾草的全价高质利用加工工艺方法包括对艾草原料进行杆叶分离处理，获得艾叶原料和艾杆原料；对艾叶原料进行清洁处理，获得清洁鲜艾叶；对清洁鲜艾叶进行干燥处理，获得清洁干艾叶；对清洁干艾叶进行粉碎处理，获得艾叶粉碎物料，低压萃取艾精油后分筛物料，获得粗比例鲜艾绒和鲜艾粉；后对粗比例鲜艾绒进行加速酵陈和灭菌处理，获得清洁酵陈医用艾绒；鲜艾粉进行超高压水刀破壁萃取、多级分子梯度筛选吸附、真空低温浓缩和干燥处理，获得微纳米艾叶保性精华素和下脚料；对艾杆原料和下脚料萃取多功能纤维材料。本发明对于萃取艾绒之后的占比较大的艾粉进行了有效利用以及艾杆和下脚料的高质利用。本发明实现艾草生物资源的全价高效利用。

Description

艾草的全价高质利用加工工艺方法

技术领域

本发明涉及中药材处理方法，具体涉及一种对艾叶高质全价利用的艾草加工工艺方法。

背景技术

现有的艾草加工工艺方法的目标产物为灸用艾绒(GB_T％2040976-2021)，艾绒能够制作成艾条或艾饼用于艾灸临床医疗和健康养生，应用广泛。

艾草收割后依次进行杆叶分离、晾晒干燥、自然陈化、连续高温粉碎和铁网筛分等多个工艺步骤，杆叶分离步骤后能够去除艾杆而得到艾叶，对艾叶干燥以及自然陈化处理后能够得到陈艾叶，进一步粉碎和铁网筛分后能够得到产物灸用艾绒，这一传统艾绒制取工艺至少已延续千年未有质的进化改变。

现有的艾草加工工艺方法中主要局限于艾绒的萃取，杆叶分离步骤中产物艾杆以及筛分步骤中产物艾粉均未能被有效利用，艾草资源利用率低于25％，存在低质低效低性价比，特别是存在容易掺杂使假，以次充好等劣币驱逐良币等诸多问题，直接影响艾灸的临床疗效，存在有医疗保健的行业底层安全风险。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种能够实现全艾高质高效高性价比的先进工艺技术方法，进而有效提升艾草资源利用率和性价比，并达到医用卫生材料标准。

本发明提供的一种艾草的加工工艺技术方法包括对艾草原料进行杆叶分离处理，获得艾叶原料和艾杆原料；对艾叶原料进行清洁处理，获得清洁鲜艾叶；对清洁鲜艾叶进行干燥处理，获得清洁干艾叶；其特征在于，加工工艺方法还包括：对清洁干艾叶进行粉碎处理获得粉碎物料，进一步对粉碎物料进行低温真空处理，获得艾精油；对萃取艾精油后的粉碎物料进行筛分处理，获得粗比例鲜艾绒和鲜艾粉；获得粗比例鲜艾绒后，对粗比例鲜艾绒进行酵陈处理和灭菌处理，并进行远红外高温灭菌处理，获得清洁酵陈医用艾绒；获得鲜艾粉后，对鲜艾粉依次进行超高压水刀破壁萃取、连续多级分子梯度筛选吸附、真空浓缩和低温干燥结晶处理，获得微纳米艾草保性精华素和下脚料；对艾杆原料和下脚料进一步提取艾草粗纤维材料。

由上述方案可见，本发明主要对各个工艺步骤的目标产物以及副产物均进行有效利用，整个加工链能够产出清洁鲜艾叶、清洁干艾叶、艾精油、清洁酵陈医用艾绒、微纳米艾草保性精华素、艾草多功能纤维材料以及清洁饲料添加剂、兽药添加剂或者高等级有机培养基，特别是对于目前萃取医用艾绒之后的占比较大的艾粉进行有效利用以及艾杆和下脚料的回收利用，所获得的微纳米保性精华素可以提供给洗消、化妆品等作为保持有艾叶纯阳之性，并因为具有微纳米速释缓释作用，而具有即用即效良好体验的高等级功效中间体，具有差异化功能显著和微纳米先进材料升级的市场应用前景；可见，本发明实现了艾草生物资源的全价高质高效和高性价比利用。所获得的艾叶微纳米保性精华素可以提供给洗消、化妆品等作为保持有艾叶纯阳性味的高等级功效中间体，具有广泛的市场化应用前。

进一步的方案是，对艾叶原料进行清洁处理的步骤中：采用高压空气风淋清洗技术对艾叶原料进行清洁处理。

再进一步的方案是，将艾叶原料放入高压空气风淋管道内湍流清洗，艾叶原料在高压空气风淋管道内蜿蜒延伸且总行程在2米至5米之间，高压空气风淋管道内提供负压在-0.02Pa至-0.6Pa之间，气流从多个通道进入高压空气风淋管道内。

由上可见，相比起现有的水洗方式，风淋清洗避免艾叶原料成分流失，且能够同时完成高压风淋清洗和杀青预干燥工艺步骤。

进一步的方案是，对清洁鲜艾叶进行干燥处理的步骤中：采用红外干燥技术、冻干技术或低温高压风干技术对清洁鲜艾叶进行干燥处理。

再进一步的方案是，采用红外干燥技术对清洁鲜艾叶进行干燥处理的步骤中，包括在封闭容器中采用8至15微米的生命光线进行以小于或等于65℃进行加热干燥处理10至30分钟；清洁干艾叶的含水量控制在5％至8％之间。

由上可见，相比起晾晒干燥，采用红外干燥技术、冻干技术或低温高压风干技术对清洁鲜艾叶进行干燥处理能够有效提升干燥效率，更优的方案中，利用红外干燥技术，在封闭容器中采用8至15微米的生命光线以小于或等于65℃进行加热干燥处理10至30分钟的方式能够在完成干燥处理的同时提升艾叶中远红外频谱等生物活性。

进一步的方案是，对清洁干艾叶进行粉碎处理的步骤中：利用流化床式气流粉碎机对清洁干艾叶进行粉碎处理。

再进一步的方案是，对清洁干艾叶进行粉碎处理获得粉碎物料，进一步对粉碎物料进行低温真空处理，获得艾精油的步骤中，包括：在流化床式气流粉碎机中利用特斯拉阀单向湍流气道，从多个方向引入高速气流并在密闭装置内形成旋流，对密闭装置的气流压力从300Pa到3000Pa之间连续变化调整，获得粉碎物料；对粉碎物料在-1Pa至-2-Pa的真空负压条件下萃取艾精油。

由上可见，现有的艾精油主要通过水蒸馏提取工艺获得，或通过超临界萃取加分子蒸馏获得，但该方式下艾精油含量较低，萃取艾精油后产生的下脚料只能成为废料弃置。现行的传统工艺均是将艾叶陈放三年，待其完成自然发酵氧化后，才能加工医用艾绒，此时艾草挥发油在自然发酵过程中丧失殆尽，完全不能利用。本发明利用流化床式气流粉碎机高效粉碎艾叶后，进一步利用真空低压技术，通过合适的气流和气压变化，不仅能获得部分艾精油，且能够完成大部分的绒粉分离，从而获得大部分的鲜艾粉以及混合不少于15％艾粉的鲜粗艾绒，从而既可以保证艾叶艾精油的萃取利用，也能保证优质清洁粗比例鲜艾绒的分离萃取，同时还保证鲜艾粉全组分的高得率，显而易见比陈艾粉的萃取利用能够获得更高比例和更加丰富的有效成分，后续可利用。

进一步的方案是，对萃取艾精油后的粉碎物料进行筛分处理，获得粗比例鲜艾绒和鲜艾粉步骤中：采用震荡筛对粉碎物料进行筛分处理，获得的粗比例鲜艾绒含有艾粉占比小于或等于15％。

由上可见，此方式进一步获得适合于进行发酵陈化处理的原生粗比例鲜艾绒，较好保留有艾绒的原生生态特性。

再进一步的方案是，获取微纳米艾叶保性精华素后，对其下脚料可直接脱水干燥制作微纳米清洁饲料添加剂或者兽药添加剂。

由上可见，微纳米清洁饲料添加剂能够达到有机食品标准，并能保持原有的性味特性，可以很好地应用在畜牧业。

再进一步的方案是，在获得清洁酵陈艾绒的过程中，将医用艾绒原料放入烘箱中进行红外(生命光线)高温干燥及灭菌处理，进一步去除了原料中的水分和细菌，其中温度峰值为170℃，干燥时间为2h，后续降至130℃，继续干燥6h。得到符合医用卫生材料标准的医用艾绒，提高了艾灸耗材的使用安全性，减污增效作用明显。

此后，还包括以下的至少一项将清洁酵陈医用艾绒粘合成艾条；将清洁酵陈医用艾绒热压成艾饼或艾柱。

由上可见，该方式下能够制作成无纸无菌的低烟稳态可燃的医用卫生艾条、艾饼或艾柱等艾灸临床耗材。

附图说明

图1为本发明艾草的全价高质利用加工工艺方法实施例的工艺流程框图。

图2为本发明艾草的全价高质利用加工工艺方法实施例中的标准水煎剂指纹图谱。

图3为本发明艾草的全价高质利用加工工艺方法实施例中萃取物的检验报告。

具体实施方式

艾草的全价高质利用加工工艺方法实施例

参见图1，本发明的艾草的全价高质利用加工工艺方法以全艾高质创新应用为目的，工艺过程中能够产出清洁鲜艾叶、清洁干艾叶、艾精油、清洁酵陈医用艾绒、微纳米分子态/离子态精华素和纤维材料，过程中除了产出用于制作核心产品艾条、艾饼或艾柱的清洁酵陈医用艾绒外，过程中挥发油、艾粉和艾杆原料以及其他下脚料均得以回收利用，能够通过再次加工成为原料而应用到洗消美妆产品以及作为抑菌健康新材料。

艾草的全价高质利用加工工艺方法如下：

首先对收割的艾草原料进行杆叶分离处理而得到艾叶原料和艾杆原料，艾杆原料阴干储存备用，艾叶原料进入后工序。

然后对艾叶原料进行清洁处理而获得清洁鲜艾叶。最优实施例中采用高压空气风淋清洗技术对艾叶原料进行清洁处理，将艾叶原料放入高压空气风淋管道内湍流清洗，高压空气风淋管道S型旋转递进延伸传送总行程2米至5米之间，高压空气风淋管道内提供负压在0.6Pa至3Pa之间，气流从多个通道进入高压空气风淋管道内，相比起现有的水洗方式，风淋清洗避免艾叶原料成分流失，且能够同时完成高压风淋清洗和杀青预干燥。其中，高压空气风淋清洗技术所用设备参考多功能果蔬清洗机、高压喷淋式气泡大枣枸杞山药清洗机和臭氧洗菜机。

随后对清洁鲜艾叶进行干燥处理而获得清洁干艾叶。采用红外干燥技术、冻干技术或高压风干技术对清洁鲜艾叶进行干燥处理，最优实施例中采用红外干燥技术进行干燥处理，将清洁鲜艾叶放置到封闭的管道中或缶群后，采用8至15微米的生命光线进行加热干燥处理，加热过程在10-30分钟区间，随后能够得到含水量在5％至8％之间的清洁干艾叶。其中，红外干燥技术所用设备参考常州市益球中亚干燥设备有限公司所销售的中药饮片烘干机和褐藻素专用DW带式干燥机。

随后将获得的清洁干艾叶送入流化床气流粉碎装置进行粉碎处理。流化床气流粉碎装置内设置特斯拉阀单向湍流气道，从多个方向引入高速气流并在流化床气流粉碎装置的密闭装置内形成旋流，对密闭装置的气流压力从300Pa到3000Pa之间连续变化调整。流化床气流粉碎装置参考山东埃尔派粉体科技、四川德维微纳科技有限公司以及四川巨子粉体设备有限公司的气流磨设备。

通过气流压力的连续高低变化调整能够获得挥发产生的部分艾精油，且气流粉碎的粉碎粒径在60目到120目之间，过程中能够完成大部分的绒粉分离，能够分离出大部分的艾粉和含有艾粉占比不少于15％的粉碎物料。

其他实施例中，在气流粉碎机中，被气流粉碎物料可随气流一起经过喷嘴而加速，或者物料不经过喷嘴而从喷嘴出来的射流吸入周围的物料而随之加速。物料的碰撞、摩擦以及剪切、撕裂可以只发生在物料颗粒之间，如采用对喷式气流粉碎机或汇聚式气流粉碎机，物料间的碰撞、摩擦以及剪切也可以发生在物料颗粒和靶板之间，如采用靶式气流粉碎机；物料间的碰撞、摩擦以及剪切还可以同时发生在物料颗粒之间和物料颗粒与粉碎室内壁之间，如扁平式气流粉碎机或循环管式气流粉碎机。压缩空气经过冷冻、过滤、干燥后，经喷嘴形成超音速气流射入粉碎室，使物料瞬间降温并呈流态化，被加速的物料在数个喷嘴射入气流交汇点汇合，产生剧烈的碰撞、摩擦、剪切而达到颗粒的超细粉碎和细胞破壁。破壁粉碎后的物料被上升的气流输送至叶轮分级区内，在分级轮离心力和风机轴力的作用下，实现粗细粉的分离，粗粉根据自身的重力返回粉碎室继续粉碎，合格的细粉随气流进入旋风收集器。微细粉尘由袋式除尘器收集，净化的气体由引风机排出。

现有通过水蒸馏提取或通过超临界萃取加分子蒸馏获得艾精油的工艺中，艾精油含量较低，下脚料并不能进一步萃取艾绒，资源利用率比较低。传统艾绒萃取要求艾叶陈放三年，旨在使艾草挥发油在自然发酵过程中丧失殆尽，实际上无法获得利用。本发明利用流化床式气流粉碎机粉碎艾叶后，进一步采用真空低压技术，并通过合适的气流和气压变化，萃取获得艾草挥发油，且能够完成大部分的绒粉分离，从而获得大部分的鲜艾粉以及混合不少于15％艾粉的粗艾绒，保证粗艾绒发酵过程中所需要的原生态环境，且保证副产物艾粉的系统化高效利用。

随后采用震荡筛对全艾叶粗艾粉艾绒混合物料进行精筛分处理，能够分别获得鲜艾粉和含有艾粉占比小于或等于15％的粗比例艾绒。然后将获得的鲜艾粉和粗比例鲜艾绒分包备用。震荡筛参考河南省圆振机械设备有限公司的超声波振动筛分机。

然后对获得的粗比例鲜艾绒进行加速酵陈处理。将粗比例鲜艾绒送入发酵缶，进行添加菌种和不添加菌种，以及有氧和无氧的序贯梯度发酵环节，获得无菌优质的酵陈医用艾绒。其中一种酵陈处理工艺公开于申请号为201910235270.3、发明名称为“一种清洁酵陈医用艾绒制品及其制备工艺”的中国发明专利申请中的发酵步骤S3中。

获得作为主要目标产物的清洁酵陈医用艾绒后，可进一步放入烘箱中进行红外(生命光线)高温干燥及灭菌处理，其中温度峰值为170℃，干燥时间为2h，后续降至130℃，继续干燥6h。通过高温干燥和灭菌处理，去除了原料中的水分和细菌，可以进一步提高艾灸耗材的强度和质量，同时，经过高温灭菌后的艾灸耗材，达到了医用艾绒无菌卫生的效果，提高了艾灸耗材的使用安全性，减污增效作用明显。

进一步可见医用艾绒挤压或者粘合成艾条或将清洁酵陈医用艾绒热压成艾饼或艾柱。该方式下能够制作成无纸无菌的低烟稳态可燃艾条、艾饼或艾柱。

而粉碎处理步骤后以及在筛分处理步骤后获得的鲜艾粉进行萃取、浓缩和干燥处理，获得微纳米艾叶保性精华素和下脚料。其中，萃取设备参考中科分子生物(广东)股份有限公司的设备产品，萃取处理中，将鲜艾粉放入高压萃取缶罐群，以超高压水刀激流携带鲜艾粉物料，形成旋流对冲，利用剪切、破碎、撕裂等多维度力量实现低温下的艾叶细胞破壁萃取，更具体地，对粉碎后的鲜艾粉采用1000Pa到3000Pa的高压水刀进行射流、湍流和对冲而进行破壁萃取，后续对破壁溶液采用不同分子粒径的陶瓷膜或者大孔树脂进行连续的梯度过滤，梯度过滤的主要目的在于将目标物质分次过滤，例如，重金属、农残、化残、已确定的杂质或者有害成分。具体的是采用逆向工程，分阶段梯度萃取：首阶段主要萃取有毒有害物质，例如重金属、农残、化残、以及已明确的杂质或者有害成分，根据其不同的分子量选择适合的陶瓷膜分子筛或者大孔树脂分离萃取，并对获得的限量物质成分进行无害化处理后排放。

第二阶段进一步取分离液，将其中的活性成分进行过滤筛分，包括微滤、超滤以及纳滤的步骤，环境温度为25～35℃。

其中，微滤为过滤孔径为5～10μm的中药精华素；其中，超滤为过滤分子量为20000～30000Dal的中药精华素；其中，纳滤为过滤分子量为300～500Dal的中药精华素。

对照图2所示的标准水煎剂指纹图谱的主要活性成分以及图3所示的检验报告，把有用和可能有用的成分都保留在萃取液中，艾草保性精华素保性萃取物指纹图谱与标准水煎剂的符合率应该超过90％以上，基本实现保性萃取的基本目标。

随后对萃取液进行低温真空浓缩和干燥处理，萃取液采用真空低温浓缩设备加压完成快速浓缩过程，最后选择低温真空(-0.02～-0.5MPa)浓缩干燥分层分组的超长轨道传输带结构装备，完成精华素萃取物的低温洁净干燥，得到微纳米艾叶保性精华素。

微纳米艾叶保性精华素能够进一步提供作为速释缓释先进制剂，能够支持即用即效的洗消、美妆、药械以及食健等多类产品的丰富应用。

第三阶段采用高速离心加快速红外干燥设备，对有机食品级的微纳米副产品进行低温脱水干燥处理，可以直接得到微纳米级的有机食品饲料添加剂或者兽药添加剂，可广泛用于鸡鸭猪羊旳饲养、也可以作为进一步萃取艾草纤维素、石墨烯和多功能纤维的原料，和艾杆原料合并后，进入后续工艺处理环节。

目前对艾粉主要作为饲料添加剂加以利用，价值极低，动物饲养的病害安全风险较高。而本发明中，工业化的超高压物理先进萃取技术具有保性、清洁和纳米材料等显著特性，很好地实现了变废为宝和进一步的高价值利用。

最后，艾杆原料和萃取微纳米精华素后的下脚料提取纤维材料，纤维材料能够广泛应用到艾草石墨烯、生物膜材料、印泥、活性炭、纺织品、玩具、水泥和室内功能性装饰、汽车功能性抑菌健康新材料。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种艾草的全价高质利用加工工艺方法，包括：

对艾草原料进行杆叶分离处理，获得艾叶原料和艾杆原料；

对所述艾叶原料进行清洁处理，获得清洁鲜艾叶；

对所述清洁鲜艾叶进行干燥处理，获得清洁干艾叶；

其特征在于，所述加工工艺方法还包括：

对所述清洁干艾叶进行粉碎处理获得粉碎物料，进一步对所述粉碎物料进行低温真空处理，获得艾精油；

对萃取艾精油后的所述粉碎物料进行筛分处理，获得粗比例鲜艾绒和鲜艾粉；

获得所述粗比例鲜艾绒后，对所述粗比例鲜艾绒进行酵陈处理和灭菌处理，获得清洁酵陈医用艾绒；

获得所述鲜艾粉后，对所述鲜艾粉依次进行超高压水刀破壁萃取、连续多级分子梯度筛选吸附、真空浓缩和低温干燥结晶处理，获得微纳米艾草保性精华素和下脚料；

对所述艾杆原料和所述下脚料进一步提取艾草粗纤维材料。

2.根据权利要求1所述的艾草的全价高质利用加工工艺方法，其特征在于：

对所述艾叶原料进行清洁处理的步骤中：

采用高压空气风淋清洗技术对所述艾叶原料进行清洁处理。

3.根据权利要求2所述的艾草的全价高质利用加工工艺方法，其特征在于：

所述采用高压空气风淋清洗技术对所述艾叶原料进行清洁处理的步骤中，包括：

将所述艾叶原料放入高压空气风淋管道内湍流清洗，所述艾叶原料在高压空气风淋管道内蜿蜒延伸且总行程在2米至5米之间，所述高压空气风淋管道内提供负压在-0.02Pa至-0.6Pa之间，气流从多个通道进入所述高压空气风淋管道内。

4.根据权利要求1所述的艾草的全价高质利用加工工艺方法，其特征在于：

对所述清洁鲜艾叶进行干燥处理的步骤中：

采用红外干燥技术、冻干技术或低温高压风干技术对所述清洁鲜艾叶进行干燥处理。

5.根据权利要求3所述的艾草的全价高质利用加工工艺方法，其特征在于：

所述采用红外干燥技术对所述清洁鲜艾叶进行干燥处理的步骤中，包括在封闭容器中采用8至15微米频谱的远红外生命光线，在低于或等于65℃下加热风干处理10至30分钟；

所述清洁干艾叶的含水量在5％至8％之间。

6.根据权利要求1所述的艾草的全价高质利用加工工艺方法，其特征在于：

对所述清洁干艾叶进行粉碎处理的步骤中：

利用气流粉碎机对所述清洁干艾叶进行粉碎处理。

7.根据权利要求6所述的艾草的全价高质利用加工工艺方法，其特征在于：

对所述清洁干艾叶进行粉碎处理获得粉碎物料，进一步对粉碎物料进行低温真空处理，获得艾精油的步骤中，包括：

在流化床式气流粉碎机中对气流压力从300Pa到3000Pa之间连续变化调整，获得所述粗比例鲜艾粉；

对所述粗比例鲜艾粉在-1Pa至-2Pa的真空负压条件下萃取所述艾精油。

8.根据权利要求1所述的艾草的全价高质利用加工工艺方法，其特征在于：

对所述对萃取艾精油后的所述粉碎物料进行筛分处理，获得粗比例艾绒和鲜艾粉全艾叶粗艾粉进行筛分处理的步骤中：

采用震荡筛对所述粉碎物料粉碎后全艾叶进行筛分处理，获得的所述鲜艾绒粗比例艾绒含有艾粉占比小于或等于15％。

9.根据权利要求1至8任一项所述的艾草的全价高质利用加工工艺方法，其特征在于：

获取所述微纳米艾叶精华素艾草保性精华素后，对剩余的所述下脚料脱水干燥后，可获得符合有机食品标准的饲料或者兽药添加剂、也可用作有机食品级的食用菌培养基、可用作高等级清洁饲料添加剂或兽药添加剂。

10.根据权利要求1至8任一项所述的艾草的全价高质利用加工工艺方法，其特征在于：

获得所述清洁酵陈医用艾绒后，还包括以下的至少一项：

将所述清洁酵陈医用艾绒加入所述艾草纤维素材料粘合常压成无纸无菌纯艾艾条、艾饼或艾柱。

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