1 概述
中药提取是中药生产过程中至关重要的环节,提取物的质量直接影响中药制剂的品质。中药提取车间工艺设计的优劣对提取生产起着决定性的作用,工艺设计主要包括生产工艺流程和车间工艺布局两大部分。提取车间一般均为多功能车间,可满足企业生产多个品种,提取最常用的溶剂是水和乙醇,单独只做水提的企业少之又少,因此提取车间大多都被定性为甲类火灾危险性。对于甲类车间,不管从总图规划,还是车间布局,同时在设备选型、环境保护等方面要求相对都比较严格,设计时方方面面都要尽量考虑周全,下面从工艺选择、总图规划、车间布局、设备选型、环境保护、节能设计六个方面逐一进行论述。
2 工艺选择
2. 1 提取工艺
常用的提取方法较多,不同方法适用于不用类型或不同成分中药材的提取。常用的提取方法有:浸渍法、煎煮法、渗漉法、水蒸气蒸馏法、连续回流提取法、酶解法、化学处理法、超临界萃取法、超声萃取法、微波辅助提取法等。
设计时要根据所使用中药材的理化性质,选用最适合的的提取方法。目前中药提取多采用搅拌提取或通过泵将提取液打循环进行动态提取,由于提取液处于动态,随着原药材内外浓度差的增大,药材毛细管内端压力大于外端压力,使药材内部的浸提液不断通过毛细管流入提取溶媒中,从而大大提高了提取速率,同时也增强了提取效果,最大限度将药材中有效成分浸出。
2. 2 精制工艺
精制指的是提取液的除杂即纯化。中药提取液纯化最常见的方法为水提醇沉法和醇提水沉法, 固液分离大多采用过滤、离心分离法。常见的纯化方法还有膜分离法、透析法、盐析法、离子交换法、大孔树脂吸附法、层析法、聚酰胺吸附法、分子蒸馏法、酶解法等。由于中药所含成分相当复杂,含量高低不一,应根据药材所含有效成分的理化性质、后续制剂工序所采用的剂型等要求综合考虑,选用合适的纯化方法,最终达到精制目的。
2. 3 浓缩干燥工艺
中药提取液浓缩大多采用减压蒸发,亦称为真空蒸发。过去中药提取液浓缩通常采用常压操作,即采用敞口浓缩锅,浓缩速度慢,耗能高。目前较为经济的浓缩方法是多效节能浓缩, 即双效、三效等,但并不是效数越多越好,多效蒸发的效数受到经济和技术上的限制,效数超过一定值则经济上不合理;同时效数过多,蒸发操作将难以进行,实际的多效蒸发过程, 效数并不很多,通常为 2~3 效,但真正适合的效数,还需要通过计算来确定。根据中药提取生产厂家使用经验,水提液浓缩采用双效浓缩器效果较好,醇提液浓缩采用单效浓缩器效果较好。中药提取生产中最常用的干燥方法有真空干燥、喷雾干燥、微波干燥、冷冻干燥等, 但并非每一种干燥方式都适用于所有的中药浸膏干燥,具体采用哪种干燥方式,则应根据中药浸膏所含成分的理化性质来确定,比如具有热敏性的中药浸膏则适合采用冷冻干燥,采用其他加热干燥方式就会破坏浸膏中的有效成分。
3 总图规划
提取原料为经过预处理的干净中药材,干净中药材来源有两个:一是企业自行对原药材进行前处理、炮制得到;二是直接购买净药材。总图规划时较好方法是将前处理工序与提取车间规划在一个建筑内,使得工艺流程顺畅,物料输送路线最短;同时应设置净药材库,提取车间应靠近净药材库,减少物料运输距离;条件允许的情况下,将前处理工序、净药材库、提取布置在一个建筑内最好,既缩短了物料输送距离,又最大限度利用了土地面积。 另外, 提取车间应尽量靠近溶剂库(即乙醇库),一是减少乙醇输送距离,二是溶剂库火灾危险性亦为甲类,将同类火灾危险性建筑集中布置,最大程度缩减危险区域。
4 车间布局
4. 1 整体布局
随着中药提取技术的不断发展,行业竞争愈发激烈,人力成本价格却持高不下,通过合理的车间布局,减少企业所需操作人员,降低人力成本,必然会受到企业的青睐。目前较为科学的提取车间设计理念是以提取罐为主体进行竖向设计,实现生产流程垂直化,常见的以三层和四层厂房为主。三层厂房整体工艺分区:一层为收膏后精烘包工序、出渣区,二层为提取、 浓缩、醇(水)沉区,三层为投料、前处理区;四层厂房整体工艺分区:一层为收膏后精烘包工序、药渣接收区,二层为浓缩、自动出渣区,三层为提取、醇(水)沉区,四层为前处理、投料区。自动出渣系统的应用可大大减少人员操作强度,正在被越来越多的企业所采用, 因此,四层厂房设置将日渐成为主流。
4. 2 前处理区布局
前处理区应设置与生产相适应的原药材和净药材暂存间; 毒性药材应设置独立的生产区域, 并应设置人员职业健康防护措施;炮制工序宜靠外窗布置,减小炮制工序散发热量对整个生产区域所造成的影响。
4. 3 提取、醇(水)沉区布局
提取罐应布置在厂房两侧道路人流量较少的一侧,以减少万一发生爆炸危险所造成的损失; 醇(水)沉罐集中布置,尽量靠近浓缩区或上下层相对应,做到物料输送线路最短,同时便于设置事故排风系统,保证车间生产环境安全。
4. 4 出渣区、精烘包工序布局
出渣区应与生产区域最大限度隔离,降低对生产区域的污染风险。目前比较流行的做法是出渣区直接对外敞开,一是便于药渣及时被运走,二是敞开环境有利于有机气体及时扩散,生产环境更加安全,无需设置排风系统,既节能又环保。
收膏后精烘包工序主要完成浸膏的干燥、粉碎、混合、包装。根据生产需要,流浸膏总有一部分需要暂存,因此需设置浸膏冷藏间,冷藏间最好与收膏间相邻,若的确不能相邻也要距离很近,以缩短转运距离,最大限度降低转运过程造成交叉污染的风险;干燥设备散热量大, 应尽量靠外墙布置,降低洁净空调运行负荷。
5 主要设备选型
提取设备日臻更新,必须选择技术先进的生产设备,方才具备生产出好产品的先决条件。随着中药市场需求的不断增长,中药提取物需求量也在日益增加,10m3 多功能提取罐已逐渐成为企业新建提取车间的首选;生产实践证明,水提液浓缩选用双效浓缩器效果较好,醇提液浓缩采用单效浓缩器效果较好,对于特殊产品需要进一步浓缩则可选用球形浓缩器、刮板浓缩版器等,浓缩器的规格根据生产规模计算确定;药渣的收集、运输和暂存宜设置自动出渣系统,从而大大降低人工操作强度。
6 环境保护
前处理工序产尘较多,小范围产尘应设置除尘罩,若范围较大则应设局部区域排风至集中收尘间;投料时产尘较大,应将投料区与其他区域尽可能隔离,同时采取捕尘措施;提取区域为甲类区,应设置事故排风系统,兼具机械通风功能,并设置有机气体探测装置与事故排风连锁;有机溶剂贮罐呼吸管道应集中排放,排放前应经回收处理,排放总管上需安装阻火器和止回阀;生产废水应经厂区内污水站处理达到国家排放标准后排至市政管网,严禁不达标排放。
7 节能设计
提取生产过程中提取、浓缩及浸膏干燥工序都大量使用蒸汽,会产生大量蒸汽冷凝水,冷凝水应考虑回收应用,可用于锅炉补充水。
8 结束语
一个优秀的提取车间工艺设计,既有利于企业,也有利于社会。对于企业来讲,良好的车间设计必然能降低生产能耗,保证产品质量,增强企业竞争优势,为企业创造丰厚的经济效益。 企业将安全、除尘、污水处理等设施按照设计要求设置到位,对社会环境自然而然就起到了保护作用。行动来源于意识,力争将每一个新建提取车间设计成为绿色环保节能的车间, 希望所有设计同行都能够将这个理念真正的贯穿到设计工作当中, 为企业着想, 为社会着想, 为改善我们的生存环境尽一份微薄之力。
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