中药材是关系国计民生的战略性资源，影响着中华民族的长久发展。随着经济水平的提高，健康养生理念深入人心，中药材成为人们调整亚健康状态的首选，中药材产业兼具农业增效、农民脱贫增收和中医药传承发展等多重目标，发展前景十分广阔^[1]。

在国家政策的大力支持下，我国中药材产业得到了快速发展。中药材产业中的加工环节对提升中药材本身价值至关重要，但中药材加工在整个产业链中处薄弱环节^[2]。目前，中药材加工企业多以中小规模为主，存在生产分散、设备自动化水平低、规模效应不足等问题^[3]；同时，行业在质量标准体系、过程控制技术、技术平台建设及创新能力方面仍显不足，缺乏市场竞争力^[4]。

山西省素有“北药”之称，有着丰富的中药材资源^[5]。然而，当前山西省在中药材加工方面存在明显短板和不足^[6]。2017年全国通过 GMP 认证的药企共有 1 217 家，山西省中药饮片行业仅有 28 家通过该认证，全省中药饮片工业总产值及市场规模均达不到全国的0.1%，可见产品技术水平较低。山西省每年中药材加工率不足30%，其余70%以原材料的形式销往了全国各地^[6-10]。加工水平低严重制约了山西省中药材产业发展，导致这一问题的主要因素在于加工设备不足，特别是现代化中药材提取设备与智能化生产系统^[11]。中药有效成分的提取是决定产品品质的关键环节^[12]。目前，国内中药提取过程仍普遍依赖人工或者半自动控制，主要依靠操作有经验的工人进行判断和生产，存在着提取率低、原料浪费严重、杂质多、分离工续复杂、有机溶剂消耗大、提取工艺流程长等问题，造成较大的材料浪费和二次污染^[13]。因此，迫切需要研发一套一体化新设备，以提高中药材原料的利用率，降低生产成本，提升中药材行业的整体竞争力。

（一）整体结构

中药的提取工艺及其设备对中药的研究和开发至关重要，直接影响原液的品质及其经济性。 研制的智能型中药材原液制备一体化装置，深 度融合现代自动化技术和传统中药提取工艺， 实现了从中药材预处理到有效成分高效提取的全流程智能化自动控制。其结构主要包括切片机、提取罐、加热系统、防沉底循环系统、控制系统及多重安全保护系统。

整体装置结构图见图 1。

（二） 技术参数

智能型原液制备一体化装置采用不锈钢制造，实现一体化生产和全流程自动化，减少人工干预，设备实时采集温度、压力、流量等参数，确保了生产过程的稳定性。

主要技术参数见表 1。

智能型中药材原液制备一体化装置可根据不同中药材及目标成分的提取工艺要求设定参数，在常压环境下实现全自动提取。工作流程如下：首先，自动进水至设定水位；开启加热状态直到罐内达到设定温度值；人工投送根茎类中药材后切片；直接落入提取罐内蒸篦上，蒸制完成后倾斜蒸篦使中药材落入水中转为水煮模式；启动防沉底循环系统，通过离心泵将提取液从底部抽出并循环，形成一种动态搅拌模式，使上浮的药材快速进入溶液中，罐内的液体均匀受热，提高了药材的提取率；出料过程采用自动出液排渣。采用智能控制一体化生产，在提高设备的自动化、智能化水平的同时，减少了劳动力的投入，降低了运行成本。

智能型中药材原液制备一体机是专门为中药材提取有效成分设计的生产设备。设备的整个提取过程在密闭的循环系统内完成，将中药材原料进行切片、蒸、煮等常压提取，按照不同种类的中药材和所提取有效成分的要求设定工艺参数，一次性完成中药材原液制备，实现了各加工工序的设备一体化，完成中药材有效成分的高效提取。该装置解决的关键技术及创新点如下：

1）原料切片后自动加料到提取装置，减少了污染。

2）原料在提取装置中先蒸后煮，无需进行浸泡，节约时间的同时提高了提取率。

3）增加一套防沉底系统，使得提取罐内液体循环，形成动态搅拌模式，保证罐内提取液受热均匀，高效析出中药材有效成分。

智能型中药材原液制备一体机样机见图 2。

（一）切片机

中药材切片环节采用立式涡轮多功能切片机，可任意调节切片的厚薄，并支持斜片、横片和直片3种切割形状。该设备能够确保片形平整度、片厚均匀度、表面光洁度，同时有效降低破损率。原料切片后自动输送到提取装置，全程减少与外界环境接触，从而避免污染。

切片机及药材切片过程见图 3。

（二）蒸篦装置

提取罐内增设了蒸篦装置，药材切片完成后在篦子上进行蒸汽加热，加热结束后，转动蒸篦使中药材落入蒸煮罐内，然后进行熬煮。

蒸篦结构见图 4。

（三）防沉底循环系统

通过离心泵将提取液经底部抽回并形成循环，形成动态搅拌模式，可使上漂浮的药材快速进入溶液中，罐内的液体受热均匀，避免了底部无热源造成的提取物加热死角，充分利用了热能，提高了药材的提取率。

防沉底循环系统见图 5。

（四）固液分离装置

提取液与药渣的分离过程通过过滤装置和离心泵自助完成，此分离装置过滤精度高、能有效去除药渣和杂质，确保提取液的纯净度。出渣门采用气缸驱动实现罐盖自动启闭，并设有保险装置，可防止意外操作，提高安全系数。系统还可根据提取罐内原液的容量及离心泵的额定流量，自动设定离心泵运行时间，防止因空转而烧毁电机。

固液分离装置见图 6。

（五）控制系统

控制系统采用西门子 PLC 控制程序，配备人机交互界面，可精准实现定时切片、自动投料、蒸煮控制及自动出渣出液等功能，操作界面直观易懂，并能实时显示工作动态。

控制柜见图 7。

智能型中药材原液制备一体化装置实现了智能控制一体化生产，提高了中药原液的生产效率、品质稳定性及操作便捷性，减少劳动力的投入，降低了运行成本。通过自动化、信息化和智能化手段，优化了中药材的提取、过滤等关键步骤，解决了传统提取工艺（如水煎、醇沉等） 能耗高、成分损失大、生产标准化难度大等问题。

智能型中药材原液制备一体化装置属于农产品加工技术领域。该装置基于一体化智能控制系统，集切片、蒸、煮、循环、分离等功能于一体。试验表明，使用新工艺先蒸后煮及防沉底系统，提取时间缩短 25%以上。

该设备配备先进的传感器和控制系统，通过自动化控制和优化提取参数（如温度、压力、时间等）实现精准控制，对提取过程的实时监测和自动调节可提高生产的精准度和稳定性。该设备的应用可降低企业运营成本和能耗，自动化操作减少了对熟练工人的依赖，降低人工成本 50%以上。

智能型中药材原液制备一体机装置作为一种高效化、智能化的提取设备，为实现中药材特别是根茎类药材的标准化、自动化提取提供了新的技术路径^[14]。

设备的推广应用范围广泛，在中药生产企业中，可用于高效提取中药材，提升生产效率和产品品质；制药公司可将其用于原料制备，确保生产的标准化和一致性^[15]；中药科研机构则可借助该设备开展中药提取工艺研究及新药开发；此外，在健康产业中，该设备也适用于中药保健品、饮料、药食同源产品、功能食品、中药洗护用品等深加工产品的研发。随着环保要求的提高，智能型提取一体机将持续优化设计，采用更高效的节能技术和环保型材料，进一步减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展^[16]。

该设备的推广与应用，可进一步推动山西省中药材特优产业的高质量发展，提升中药材行业的整体竞争力。该设备的应用可帮助农村地区实现原料本地化加工，延长产业链，提高农产品附加值，增加农民收入，助力乡村振兴^[17-20]。