制药工程课程设计--年处理500吨槐花米的中药提取车间工艺设计

制药工程课程设计--年处理500吨槐花米的中药提取车间工艺设计内容摘要：

...........................................................................60 结构 .................................................................................................................60 国内外发展现状 ...............................................................................................61 展望 .................................................................................................................61 参考文献 .........................................................................................................................63 4 制药工程专业课程设计任务书（第 七 组） 成员： 专业： 制药工程 班级： 102 班 姓名： 设计题目一：年处理 500 吨 槐花米的中药提取车间工艺设计 设计内容和要求： 1．按 制药工程专业实验所得工艺进行设计 ，考虑提取的前处理； 2．确定并绘制中药提取工艺管道流程及环境区域划分； 3．物料衡算、能量衡算和设备选型；结合工艺对选用的设备 ， 如中药材粉碎设备、提取罐、冷却结晶釜、离心机或板框压滤机、真空（或冷却）干燥设备等进行工程分析，另外，每人详细阐述其中一类或一台设备的工作原理、结构组成及关于此设备国内外的现状、研究前沿。 4．年处理 500 吨 槐花米 的车间工艺平面布置（包括精烘包区域）和侧立面布置（给出标高）； 5．紧扣 GMP 规范要求； 6．编写设计说明书。 设计成果： 1．设计说明书一份，包括工艺概述、物料衡算、能量衡算、工艺设备选型说明、工艺主要设备一览表、车间工艺平面布置说明、车间技术要求 ，以及安全、环保、技术经济分析 ；每位同学的设备详细综述。 2．工艺平 面布置图一套（ 1:100）； 3．水提罐的安装图（向视图 1:50）； 4．带控制点工艺管道流程图。 5 １ 工艺概述 前言 槐 花 米广义是为豆科植物槐的干燥花蕾及花。 中国各地区产，以黄土高原和华北平原为多。 夏季花未开放时采收其花蕾，称为 “ 槐 花 米 ” ；花蕾卵形或椭圆形，长 2—6mm，直径约 2mm。 花萼 黄绿色，下部有数条纵纹。 萼的上方为黄白色未开放的 花瓣。 花梗 细小。 体轻，手捻即碎。 无臭，味微苦涩。 采收后除去花序的枝、梗及杂质，及时干燥，生用、炒用或炒炭用。 具有 凉血止血，清肝泻火 的功效。 用于 治疗 便血、痔血、血痢、 崩漏 、 吐血 、 衄血 、肝热目赤、头痛眩晕。 槐花米 所含主要成分为芦丁，又称为芸香苷，即槲皮素 3O芸香糖苷 ， 槲皮素为 5， 7，3′， 4′四 羟基 黄酮。 其结构式如下： OH OO HO ROO HO H芦 丁 ： R = G lc (6 1 ) G lc 芦丁为浅黄色粉末或极细的针状结晶，含有 3 分子的结晶水，熔点为 174~178℃，无水物 188~190℃。 芦丁溶解度在冷水中 1:10000，沸水中 1:200，沸乙醇中 1:60，沸甲醇中 1:7，可溶于乙醇、吡啶、甲酰胺、甘油、丙酮、冰乙酸、乙酸乙酯中，不溶于苯、乙醚、氯仿、石油醚。 芦丁分子中具有较多酚羟基，显弱酸性，易溶于碱液中，酸化后又析出，因此可以用碱溶酸沉的方法提取芦丁。 芦丁分子中因含有邻 二酚羟基 ，性质不太稳定；暴露在空气中能缓缓氧化变为暗褐色，在碱性条件下更容易被氧化分解。 硼酸盐能与邻二酚羟基结合，达到保护的目的，故在碱性溶液中加热提取芦丁时 ，往往加入少量硼砂。 有 7OH、 4′OH，酸性强，可用于提取。 芦丁可溶于沸水（ 1： 200），微溶于冷水（ 1： 10000）此性质可用于提取与精制。 芦丁具有维生素 P 样作用。 能维持血管的正常通透性，减低血管的脆性，缩短流血时间，可作为高血压病的辅助治疗剂。 亦可用于防治因缺乏芦丁所致的其他出血症。 6 工艺简述 槐花米 的前处理工艺 1. 槐米的挑选： a. 非药用部分的去除； b. 杂质的去除； 2. 清洗：除去粘附在药材表面的杂质； 3. 烘干：槐米在 60186。 C 条件下烘干。 药材经过挑选、水洗后，此时药材的含水量较高，为微生物 的生长繁殖提供了有利条件，且增加了药材的韧性。 这给药物的质量保证及粉碎带来了不利，所以需要粉碎的药物必须先进行干燥； 4. 粉碎过筛：槐米粉碎后过 24 目筛。 目的是 a. 增加药物的表面积，促进药物的溶解于吸收，提高生物利用度。 b. 便于调剂与服用 c. 加速药材中有效成分的浸出或溶出 d. 为制备多种剂型奠定基础； 5. 紫外线处理：粉末状的槐米在紫外灯下照射 24h（粉末不厚于 5mm），灭活水解酶。 由于芦丁与芸香酶共存与槐米中芦丁在槐米晾晒、洗涤、粉碎、提取等过程中易受芸香酶催化而水解，本步骤主要是由于芦丁的邻二酚羟基在酸性或碱性条件下都 不稳定，此法可使芸香酶灭活或者活性降低来防止芦丁母核被氧化； 槐花米 的 提取 工艺 的选择 槐花米中芦丁的提取方法常用的可分为三种：水提法、 碱提酸沉法 、有机溶剂回流法。 查资料文献知，用 15g 槐花米作为原料，在实验室中的最佳操作条件下对比如下： 水提法： 芦丁的提取方法 可采用 沸水提取法，即取 15g 槐米粗粉加 10 倍热水煮沸 20～30 分钟，过滤，再加水煮 1～ 2 次，合并几次煮提液，冷却放置数小时后即可析出芦丁粗品，过滤， 用水重结晶一次，可得水精制品芦丁，再用甲醇重结晶一次，可得纯度更高的芦丁。 碱提法： 碱提酸沉法 为常用 的芦丁提取方法，可用于生产。 取 15g 槐花米于研钵中研成粉状物，置于 250mL 烧杯中，加入 150mL 饱和石灰水溶液，于石棉网上加热至沸，并不断 7 搅拌，煮沸 15min 后，抽滤，滤渣再用 100mL 饱和石灰水溶液煮沸 10min，抽滤。 合并两次滤液，然后用 15％盐酸 (约 5mI)中和，调节 pH 为 3～ 4。 放置 1h~2h，使沉淀完全，抽 滤，沉淀用水洗涤 2 次～ 3 次，得芦丁粗品。 将粗品芦丁置于 250mL 的烧杯中，加水 150mI。 于石棉网上加热至沸，不断搅拌并慢慢加入约 50mI。 饱和石灰水溶液，调节溶液 pH 为 8～ 9，待沉淀溶解后，趁热过滤。 滤液置于 250mL 的烧杯中，用 15％盐酸调节溶液的 pH 值为 4～5，静置 30min，芦丁以浅黄色结晶析出。 抽滤，产品用水洗涤 1 次～ 2 次，烘干后约重 ，熔点 183C～ 190℃ (不含结晶水 )。 碱 水提取是利用芦丁在碱水中成盐而增大溶解，能力、加酸酸化后可析出结晶的原理进行的。 需注意的是碱提时，碱性一定不可太强 （ pH8～ 9），如 pH 太高，则结构有可能降解，而使收率降低，甚至结构完全破坏。 另外，芦丁经碱提酸沉后制得的粗品，可配成乙醇溶液，用聚酰胺树脂进行吸附，然后再用高浓度乙醇洗脱，洗脱液经挥发后可得纯度较高的芦丁产品。 有机溶剂法：将 15g 粉状槐花米与碳酸氢钠、酒精于回流装置中，加热至沸，待芦丁全溶后，取出过滤，进行蒸馏浓缩，至粘稠状时，加入蒸馏水及 2％的活性炭，调节 pH 为 ～8，加热煮沸 20rain，趁热过滤，滤液调 pH 一 7，自然冷却，结晶析出，烘干，称重得产品。 3 种方法的收率比较： 方法 水提法 碱提法 乙醇法 收率 酸度与产品质量的关系 pH 10 9 8 7 产品质量 /g 综合考虑，用水提法虽然操作简单，但产率太低，不适合于工业化生产；有机溶剂乙醇回流法，产率较高，但用乙醇回流时需要五个多小时，时间长，工业化时单位时间生产批次少，经济效益不明显。 相对而言，考虑到生产成本与最终产品的纯度等因素，本设计中，对芦丁的粗提取采用碱提酸沉的方法，主要原因是该方法所需原料的成本较低，易于获取，且最终产生的废渣，废液对环境污染小，方便处理。 而 且 2~3 小时就能进行一批生产，经济效益明显。 并且精制选用聚酰胺树脂先吸附，再洗脱的方法主要有以下优点：第一、聚酰胺树脂的吸附率与洗脱率都较高，最终可获得纯度很高的芦丁产品。 第二、吸附洗脱过程中用到的乙醇可以回收利用，降低生产成本。 故，本设计槐花米的提取步骤为： 1. 碱溶：向槐米中加入 8 倍量（质量）的水煮沸，用硼砂缓冲液饱和的石灰水调 pH 至 8～ 8 9，在 90176。 C 下提取 30min， 反复提取 3 次 ,滤液合并放冷； 5549kg 2. 过滤：将碱溶后物质过滤，滤渣重复碱溶 3 次，滤液合并。 3. 酸沉：滤液用盐酸调 pH至 4， 60～ 70176。 C 保持 10min,加入 ％的 OP 一 10,沉淀 60min。 4. 静置、过滤：结晶用盐酸洗涤 1 次 ,用冷水洗涤 2～ 3 次得芦丁。 5. 大孔吸附树脂：将芦丁粗品转移至大孔吸附树脂中，先用水洗脱，后用 50%乙醇洗脱。 中药提取纯化是改变中药制剂“大、粗、黑”和服用剂量过大的关键，大孔吸附树脂为其中一种良好的操作技术。 6. 蒸干：将精制的芦丁在 80176。 C 下恒温蒸干，乙醇回收利用。 工艺 流程 槐花米的提取的流程框图： 挑 选槐 花 米清 洗烘 干粉 碎 过 筛紫 外 线 处 理煎 煮碱 溶水水硼 砂 缓 冲 液饱 和 石 灰 水过 滤滤 液酸 沉静 置 、 过 滤粗 品大 孔 吸 附树 脂乙 醇 回 收浓 缩蒸 干包 装乙 醇水废 液 处 理滤 液 静 置结 晶过 滤废 液 处 理盐酸冷水残 渣（ 重 复 2 次 ）废 液 处 理加 盐 酸 调p H0 . 2 5 %O P 1 0D 级 洁 净 区 一 般 生 产 区年 处 理 量 5 0 0 t 槐 花 米 中 药 提 取 工 艺 流 程 图 9 工艺流程说明 本工艺采用 槐花米 提取和制备 芦丁。 先将购置的 槐花米 进行 挑选 ，以除去 非 药用 部分，再经 清洗 ， 清洗后的槐花米 用干燥设备进行干燥，干燥完全后，将其放入粉碎机中进行粉碎，同时用 24 目筛过筛，得到 槐花米 细粉。 槐花米 前处理完成之后，将 槐花米 细粉放入提取罐中，并加入 10 倍 药材量的 石灰 水，以及 5%药材量 的硼砂 ，在 加热煮沸 、 pH 为 8~9 的条件下 搅拌 30 分钟 ， 该步骤重复 3 次，以 达到 充分提取有效成分 的目的，然后进行 过滤 ，收集滤液，滤液进入酸沉罐，加 HCl 调节 pH至 3~4； 静置 小时后，晶体充分析出，过滤 即得粗提物 ，粗提物中有效成分占 53%。 将粗提物溶于 30%的乙醇，通过聚酰胺交换树脂进行吸附， 再用 70%的乙醇进行洗脱，收集洗脱液，乙醇蒸发回收后，获得精制的芦丁。 最终 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。 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。