[能源化工]年处理1000吨丹皮提取丹皮酚车间工艺设计

[能源化工]年处理1000吨丹皮提取丹皮酚车间工艺设计内容摘要：

物，结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑（孔径多在 20～ 30μm），这些小蚀坑称为孔蚀核，亦可理解为蚀孔生成的活性中心。 氯离子的存在对金属的钝态起到直接的破坏作用。 ） 所以本设计选择加硫酸钠浸润 水蒸气蒸馏法。 提取过程中，适宜 pH范围的选择以及确保溶液贮存过程中的稳定性是关键。 在多个文献上都提到了二次蒸馏的方法，但二次提取的丹皮酚产率很低，一次提取已经提取了丹皮 中大部分的丹皮酚，二次提取中也要消耗大量的水蒸气而且还需要一套提取设备，占有很大的厂房面积。 我们经过经济计算，二次提取的丹皮酚带来的经济价值远小于它的能量和设备的经济损失，故本设计采用一次蒸馏的方法。 提取工艺条件 研究结果表明，水蒸汽蒸馏法提取丹皮酚的最佳工艺条件为： 制药工程课程设计 9 粒径：取过 标准筛的丹皮粉末。 药材粉末的粒度愈小，溶剂与牡丹皮粉末的接触面积也就越大，单位体积有效扩散表面积就越大，溶剂渗透和溶质从颗粒内向外扩散的路径愈短，溶质的扩散速率就愈大，愈有益于增大提取效率，但粒度也不宜过细。 浸泡时间 ：应选择 180min 为宜。 浸泡时间对丹皮酚提取率影响极大，太短还未充分润湿，过长会使丹皮酚损失量增大。 浸泡温度：温度为 40℃。 浸泡温度对丹皮酚提取影响比较复杂，刚开始，随着温度升高其提取率也随之增加，但是超过 45℃ 后，丹皮酚挥发损失量增大而提取率减少。 浸泡 pH： pH 为 6。 牡丹皮在酸性中除了活性成分丹皮酚外，还含有一定浓度的丹皮甙，丹皮甙在酸性条件下水解能力强于在碱性条件，其酸性介质条件下牡丹皮中丹皮酚的提取率高于碱性条件下丹皮酚的提取率。 加 Na2SO4 量：药材量的 10%。 加浸泡水量：为药材量 3 倍。 收集馏出液的量：为药材量的 10 倍。 蒸馏液流速： 100 g 药材为 3 mLmin，蒸馏。 蒸馏液流出管口的温度：保持在 2530℃ 最佳。 必须严格控制蒸馏液流出管口时的温度，既保证了蒸馏完全，又避免了丹皮酚由于温度过低而堵塞管道的现象发生。 制药工程课程设计 10 工艺流程 工艺流程框图 清 洗 烘 干 粉 碎 浸 润水 蒸 气蒸 馏气 相 蒸 出液 冷 藏过 滤干 燥产 品原 料 丹 皮结 晶 物饮 用 水 、N a2S O4釜 底 药渣 处 理滤 液 工艺流程说明 本工艺采用牡丹的茎提取和制备丹皮酚。 先将购置的牡丹皮进行臭氧灭菌处理，以除去部分，再经人工净选后进行洗药、切药 ，将切好的药用整体式太阳能干燥设备进行干燥，干燥完全后，将其放入粉碎机中进行粉碎，同时用 40 目筛过筛，得到大约为 的丹皮细粉。 丹皮前处理完成之后，将丹皮细粉放入提取罐中，并加入 12 倍药材量的蒸馏水，以及 10%药材量的 Na2SO4，在浸泡温度为 40℃ 、 pH 为 6 的条件下浸泡 3 个小时，达到浸润的目的，然后进行水蒸汽蒸馏，收集馏出液（注意：要严格控制蒸馏液流出管口时的温度 30℃ ）， 4℃ 冷藏 24h，过滤得结晶物；干燥即得粗提物，提取率可达 %。 本工艺选取的依据： （ 1）能保证产品达到预定的质量和 要求。 制药工程课程设计 11 （ 2）充分利用原料，以获得较高的收率。 （ 3）积极采取成熟的新技术、新工艺、新设备，结合具体条件优化生产线。 对尚未连续化生产的品种，其工艺流程尽可能按流水线排布，使产品在生产过程中停留时间最短，以避免产品变色、变质。 （ 4）积极慎重地采用先进可靠的工艺指标，在能达到该工艺指标的条件下，尽量减少工艺流程的往返过程，以减少输送。 （ 5）充分估计到生产中可能发生的故障，设计工艺流程时考虑到调整的可能性，使生产能正常进行。 （ 6）减少环境污染和有利于综合利用。 （ 7）有利于保证药品的卫生，避免药品在生产过程 中受到污染。 （ 8）能保证操作人员的安全生产和向操作人员提供较好的操作条件。 设计思想 洋葱头模型： （ 1）选择确定每个独立的工序； （ 2）选择各独立工序对应的设备与装置； （ 3）连接各独立的工序构成符合要求的完整系统，绘制工艺流程图； 作为工艺设计，其基本程序是根据（生产）设计任务选择并设计技术方案，然后进行物料能量衡算，再进行设备选型和条件设计，最后绘制工艺流程图和厂区及车间布置图，并编制设计说明书。 当工艺流程图比较牢固地确定以后，才能开始详细的工艺设计、设备设计、净化分区和建筑等设 施的设计。 这时必须添加控制系统，并进行详细的危险性可操作分析，然后完成其他设计任务，最终形成优化的总体设计。 总体设计主要任制药工程课程设计 12 务：一定、二平衡、三统一、四协调和五确定。 依据开发的技术选择合适的工艺路线 边设计边进行工艺工程方案的优化 完成工艺设计。 制药工程课程设计 13 2 操作时间和批次的确定生产制度 生产制度 前处理车间：年工作日 255 天，一天两班制，每班 8h。 提取车间：年工作日 255 天，一天三班制，每班 8h。 按照文献中提到的时间 6 小时估算蒸馏的时间为 6 小时 根据协调，进出料的时间各取 ，再加上一小时的余量，两批之间相差的时间为： 6 h 0 .5 h 0 .5 h 1 h 8 ht     总 第一批所用的时间是： 1 3 h 6 h 2 4 h 2 h + 3 h 3 8 ht      按照每年生产 255 天，每天生产 24h，总共生产的批次为： ( 2 5 5 2 4 3 8 ) 7 6 0 .2 58 hN h 确定每年生产 760 批。 每批处理的丹皮的量为： 1000 tmt， 按照每 100g 物料蒸出水的速度为 3mL/min,处理 的馏出液的速度为： 31. 32 3 60 2. 35 8100vq m s    要蒸出的水量为： 3 3101 .3 2 1 3 .2mV t mt   所用的时间为： 331 3 .2 5 .6 02 .3 5 8vVmthq m s  ， 原先选择的时间是合理的，即蒸馏时间为 6h，两批之间的时间差是 8 小时。 制药工程课程设计 14 3 物料衡算 前处理车间物料 衡算 挑选 1。 洗药（净选损失按原料药的 6％计算）。 切药（洗药损失按原料药的 4％计算）。 烘干（切药损失按原料药的 1％计算）。 粉碎筛分（烘干损失按原料药的 2％计算）。 处理后药材（筛药损失按原料药的 1％计算 ）。 提取车间物料衡算 丹皮酚年产量及批产量 丹皮酚的提取率： 根据实验室小试，第一次提取每 1000g 丹皮提取到丹皮酚 ，第二次提取到 ，由于本工艺经过经济衡算得重蒸得不偿失，故只进行一次蒸馏，这样丹皮酚的提取率为： = 2g Kg 年处理 1000t 丹皮得丹皮酚的产量： = 72m= 2 3 . 70 21 0 0 ty g Kg t   因丹皮酚的密度为 ,且较其他物料来说，丹皮酚的含量非常小，为方便计算，近似取其密度为 1 g/cm3。 制药工程课程设计 15 每批丹皮酚的产量为： y= m = 2 3 .7 2 t 7 6 0 = 3 1 .2 1N gm K批 辅料用量 辅料 Na2SO4 的用量： 依据文献， Na2SO4 的用量为药材质量的 10% ，原预计将每批的放料均将压滤后所得含有 Na2SO4 的滤液重新回收用作下一批浸润水，但由于丹皮中含有丹皮多糖的量较多，造成药渣粘度较大，回收 Na2SO4 所耗能源得不偿失。 每批消耗 Na2SO4 的量为 10%t =132Kg Na2SO4 的年用量：24 1 3 2 7 6 0 1 0 0 3 2 0 1 0 0 . 3 2yN a S Om K g K g t    药渣排出量 根据相关药材的吸水性，经板框压滤后的药材通常含有药材一倍量的水，每批投药材量为 ， 则每批产生药渣量为： 31 .3 2 2 2 .6 42 .6 4m t tVm  批批 每年产生药渣量为： 3332 .6 4 7 6 0 2 .0 1 1 02 .0 1 1 0ym m N t tV y m     批 物料衡算图 333 1 . 2 1= = 0 . 0 3 1 2 11 0 0 0 /KgV m mK g m 批 批332 3 . 2 7 2 3 . 7 21/yy tV m mg c m  制药工程课程设计 16 原 材 料1 5 1 4 k g拣 选 切 药 烘 干粉 碎筛 分浸 润蒸 馏冷 凝结 晶过 滤过 滤干 燥1 4 2 8 . 4 k g1 3 7 3 k g1 3 5 9 k gN a2S O41 3 2 k g3 倍 水3 9 6 0 k g5 2 8 0 k g冷 凝液1 3 2 0 0k g滤 液 回 收5 1 8 0 k g3 2 1 4 3 k g产 品1 3 2 0 k g滤 渣 处 理1 3 2 0 k g水蒸气1 1 8 8 0 k g滤 渣 制药工程课程设计 17 4 主要设备选型及说明 前处理车间设备选型 洗药机选型 XY洗药机目前主要有三种型号： 500/720/900。 用于区分每小时的清洗量以及转速。 本文选用 XY500洗药机。 XY500洗药机对中药、蔬菜、水果的表面泥沙、杂质、细菌具有良好的洗涤作用。 适用于 3 mm以上的根茎类、皮类、种子类、果实类、贝壳类、矿物类、菌藻类的清洗，是各类饮片、中药厂、医院理想的洗净设备。 根据本设计所需处理的丹皮为根茎类中药材的性质，以及此设备的优良性能 ，故选用 XY500 洗 药 机 ， 且 符 合 GMP 要求。 工作原理：该机采用整体旋转式，并全部采用不锈钢制成，配有高压水泵喷淋，水源选用自来水源，直接水源二用，采用内螺导板推进物料，实行连续生产，自动出料，对特殊品种，可反复倒顺洗净。 取代了传统手工操作方法，改善了劳动强度和场地污染，真正做到了省时、省力、功效高、清洗快、质量好，具有功效高、噪音底、筒体旋转稳定、维修方便等特点，符合 GMP 要求。 XY洗药机技术参数： 型号 洗涤量 （ kg ／h） 滚筒转速 (r／ min) 电机功率 (kw) 外形尺寸 (长宽高 ) (mm) 整机重量 (kg) 冲洗时间 (s) XY500 100300 12 27007001150 600 60100 由以上物料衡算可知，洗药机所需处理的物料量为 ，则选用一台XY500洗药机即可满足要求。 制药工程课程设计 18 切药机选型 选用 QY 系列高速裁断往复式切药机。 QY 系列高速裁断往复式切药机适用于所有叶、皮、藤、根、草、花类和大部分果实，种子类药材或农副产品的切制加工，可切制 、段、条等一般饮片和。 本设计所需处理的为中药材丹皮，符合以上要求，故选用 QY500 型切药机，切口平整，片形好，整机易清洗、维护易操作、不污染物料，符合 GMP 要求。 主要原理： 特制的输送带（聚氨脂输送带）和压料机构将物料按设定的距离，做步进移动，直线运动的切刀机构直接在输送带上切断物料。 往复式切药机主要技术参数 : 型号 生产能力（ kg／ h） 裁断长度 (mm) 整机功率 (kw) 刀门宽度 (mm) 外形尺寸 (mm) 整机重量 (kg) QY ﹣500 50﹣ 400 464 172011301300 700 由以上物料衡算可知，切药机所需处理的物料量为 kg/h，故选用一台此切药机即可满足要求。 烘干设备选型 选用 HG 系列翻板式烘干机。 HG 系列翻板式烘干机主要用于中药材、水产品和农副产品的烘干。 热源可用煤、油、蒸汽、电。 可进行自动上料，连续作业，无级变速，效率高，符合GMP 要求 本设计所需处理的为丹皮中药材，采用 HG 系列翻板式烘干机比较合适。 工作原理：产生干净热空气经送风器分配给烘箱内的的多层翻板，物料由输送装置进入烘箱，自上而下连续翻滚，经热 空气对物料的热传导和辐射使之干燥。 制药工程课程设计 19 HG 系列翻板式烘干机主要技术参数： 型号 烘干面积 （ m2） 生产能力 （ kg ／h） 整机功率。