板蓝根颗粒剂提取车间

设计说明书

专 业 制药工程

班 级 制药 101 姓 名 梁 楠 学 号 3100822039 指导教师 刘广钧

二零一三 年 七 月

第一部分 设计任务

某药厂拟建年产2.5亿袋（10g/袋，合2500吨/年）板蓝根颗粒剂的提取车间，年工作日300天，三班生产，日有效工作时间20小时。

第二部分 生产工艺选择及流程设计

一、板蓝根的前处理

将板蓝根净选除杂、清洗、润药。处理过的板蓝根切厚片后干燥，再经紫外消毒后去提取区域提取。 二、板蓝根的水提和浓缩

取前处理合格的板蓝根，至多能在提取罐中加饮用水煎煮二次，第一次加药材6倍量饮用水煎煮2小时，第二次加药材4倍量饮用水煎煮1小时，合并煎液，过120目筛。

将滤液用外循环浓缩器（真空度0.06—0.07Mpa，温度70℃--80℃）浓缩至药液相对密度为1.20(50℃)备用。 三、板蓝根的醇沉和粗品浸膏的收集

将浓缩液加工业乙醇使醇含量达60%，离心，除去蛋白质，回收乙醇，并浓缩药液至适量。取上清液经减压浓缩罐（真空度0.06Mpa左右，温度80℃以下）回收乙醇直至药液相对密度为1.26—1.28（70℃--80℃）。

浸膏在浸膏收集车（净化级别为三十万级）中装入密封的容积内。若24小时不能转入下道工序则需要入库贮存，冷库贮存时间不得超过5天。 四、工艺方框流程图

图1：板蓝根前处理方框工艺流程图

润药提取区域 清洗 紫外消毒 除杂 切厚片干燥 板蓝根原药材 净板蓝根 提取罐1水提 过120目筛 提取罐2水提 外循环浓缩器浓缩 存放 三十万级洁净区

图2：板蓝根水提方框工艺流程图

浓缩液 60%工业乙醇 离心除蛋白 浓缩回收乙醇 上 清 液 减压浓缩罐浓缩 三十万洁净区

浸膏收集车装密封容器 冷库储存

图3：板蓝根醇沉方框工艺流程图

五、工艺流程图

见附图（1）。

第三部分 物料衡算和能量衡算

一、物料衡算

由于板蓝根产地不同，提取工艺不同，最后板蓝根多糖的得率也不同。经查阅文献，板蓝根的得率在20%~30%之间。为了方便计算，假设该工艺条件下，板蓝根多糖的得率为25%。

采用水提醇沉法进行工艺设计，板蓝根年生产量2500吨，则年投入药材量（忽略前处理过程药材损失）为10000吨。年工作日为300天，每天三班倒（3批/天），有效工作时间为20小时，则可得出如下数据：

每天投入药材量：W?10000/300?33.3333吨； 每批投入药材量：W'?W/3?11.1111吨； 每批有效工作时间：h?6.6667小时。 （一）水提工段

由于板蓝根至多能在提取罐中加饮用水煎煮二次，因此此工艺采取煎煮两次的方法，第一次加药材6倍量饮用水煎煮2小时，第二次加药材4倍量饮用水煎煮1小时。假设每批有效工作时间内第一次煎煮可操作三次，第二次煎煮可操作六次，则有： 第一次煎煮每次操作投药量：W1?W'/3?3.7037吨； 第一次煎煮每次操作加水量：S1?6W1?22.2222吨。

假设第一次煎煮的提取率为25%,且忽略药渣带走的水分，则第一次煎煮完成后， 每批药材可得药液量：L1?W'?25%?3S1?69.4444吨； 每批药材可得药渣量：Z1?W'?75%?14.8148吨。 由以上数据可知，第二次煎煮的投料和出料数据如下： 第二次煎煮每次操作投药量：W2?Z1/6?2.4691吨； 第二次煎煮每次操作加水量：S2?4W2?9.8765吨。

假设第二次煎煮的提取率为5%,且忽略药渣带走的水分，则第二次煎煮完成后， 每批药材可得药液量：L2?Z1?5%?6S2?59.9997吨； 每批药材可得药渣量：Z2?Z1?95%?14.0741吨。（废渣） 则经过水提工段后，每批药材产生的总的药液量为：L?L1?L2?129.4441吨，假设所提成分在药液中的体积可忽略不计，则

总的药液体积为：V?(3S1?6S2)/?水=125.9256m3；

此时药液密度为：?药=L/V?1.0279?水。 药液过120目筛后可至浓缩工段浓缩。

（二）浓缩工段（外循环浓缩器浓缩）

每批处理药液量125.9256m3，则要求浓缩设备的总生产能力为18.8889m3/h。由于要求浓缩后药液相对密度为1.25，则需蒸去111.8496m3,浓缩液的体积为14.076m3，质量为17.595吨。 （三）醇沉工段

每批处理药液量为14.076m3，则需加工业乙醇21.114m3使乙醇含量为60% ，且醇沉

设备的总生产能力不得小于5.28m3/h。离心，除去蛋白质，蒸发回收乙醇至药液体积一半，此时药液相对密度大约为1.2。 （四）收膏工段

取醇沉工段浓缩液的上清液经减压浓缩罐蒸发回收乙醇。每批处理量约为17.59m3，减压浓缩罐的总生产能力不得小于2.64m3/h。要求经此工段后浓缩液相对密度1.26—1.28，则需蒸去约4.6m3的溶剂。每批可得粗品浸膏约16.5吨。

二、热量衡算

能量衡算是以车间物料衡算的结果为基础进行的，所以车间物料衡算是进行车间能量衡算的首要条件。能量衡算的主要依据是能量守恒定律，其数学表达形式为能量守恒基本方程：

环境输入到系统的能量=系统输出到环境的能量+系统内积累的能量

对于制药车间工艺设计中的能量衡算，许多项目可以忽略，车间能量衡算的目的是要确定设备的热负荷，而且在药品生产过程中热能是最常用的能量表现形式，所以能量衡算可简化为热量衡算。

当内能、动能、势能的变化量可以忽略且无轴功时，根据能量守恒方程式可以得出以下热量平衡方程式：

Q1?Q2?Q3?Q4?Q5?Q6 式中 Q1------物料带入设备的热量.KJ

Q2------加热剂或冷却剂传给设备所处理物料的热量.KJ Q3------过程热效应.KJ

Q4------物料离开设备所带走的热量.KJ Q5------加热或冷却设备所消耗的热量.KJ

Q6------设备内环境散失的热量.KJ

在热量衡算过程中的Q2，即设备热负荷，是衡算的主要目的。

（一）板蓝根提取工段热量衡算

板蓝根的提取工段工艺流程中，需要计算出加热水蒸气的用量W蒸，以及药液沸腾蒸发回流所需冷凝水的量Wc。

因为板蓝根提取过程中无化学反应，仅发生物理变化，故Q3=0。 1、Q2的计算

设基准温度t0?0，物料进料温度为t1?25?C，出料温度为t2?95?C 查资料得t0?t1之间的平均温度下的定压比热容：

板蓝根的比热容Cp1?1.5KJ/(kg??C)，水的比热容Cp2?4.195KJ/(kg??C)。 按公式计算Q1：

Q1?WC(t-t）?S1CP2(t1-t0）1P110 =3.707×1000×1.5×25+22.2222×1000×4.195×25

=2469565.725KJ/批

查资料得t0?t2之间的平均温度下的定压比热容：由于提取液浓度很稀接近于水，则比热容近似为水的比热容为Cp3?4.174KJ/(kg??C)，Cp3?4.174KJ/(kg??C)。95?C下

水蒸汽的汽化潜热r=2270.9KJ/kg

则按公式计算Q4：

Q4?WC(t?t0)?LCp3(t2?t0)?W6r 1P12=3.707×1000×1.5×95+43.15×1000×4.174×95+937.5×2270.9 =17641725.4 KJ/批

根据经验，板蓝根提取工艺计算（Q5?Q6）一般为（Q4?Q5?Q6）的10%， 即 Q5?Q6?(Q4?Q5?Q)6?10 %Q5+Q6=0.1/0.9×Q4=408370.276 KJ/批 由公式Q1?Q2?Q3?Q4?Q5?Q6得：

Q2?Q4?Q5?Q6?Q1

=3675332.487+408370.276-408906.58 =3674796.183 KJ/批

2、提取加热蒸汽用量W蒸的计算

提取加热用蒸汽在P?0.475Kpa汽化潜热r1?2119.3KJ/kg 按公式计算加热蒸汽用量W蒸：

Q2?W蒸r

W蒸=3674796.183/2119.3=1733.97kg/批

3、提取冷凝水用量Wc的计算

平均温度下t?45?25/2?35?C的定压比热容为4.174KJ/(kg??C)

则提取罐中药液沸腾蒸发回流所产生的热量等于冷凝水吸收的热量： W6r?WcCP(t2?t2) 由式子得冷凝水消耗量:Wc=937.50×2270.9/4.174/(45-25)=25502.74 kg/批 （二）板蓝根浓缩工段热量衡算

蒸发浓缩的依据是利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特性使两者实现分离。 1、进料比的计算

以1批为基准,忽略操作过程物料损失，物料以平行方式进料。 设进料比为x，设第一效蒸发量为M1，第二效蒸发量为M2，则 M1M2?x，M1?M2?M

推出：M1?xM1?x，M2?M1?x，

xF1?x同理可推出第一效进料量F1?第二效进料量F2?F1?x，浓缩液出量L1?L1?xxL1?x,

，浓缩液出量L2?,

对第二效进行热量衡算（第二效加热蒸汽为第一效产生的量，过程中无热量补给） Q1?Q2?Q3?Q4?Q5?Q6

由于本操作属于纯物理操作故Q3?0，设基准温度t0?0，物料进料温度

t1?25℃

由于浓缩真空度为0.03~0.05Mpa，取P=0.04Mpa，物料出料温度t2?75?C。 由于提取液浓度很稀接近于水，0~25℃物料平均温度下的比热容近似于水的比热容C1?4.195KJ/(kg??C)。

其中 Q1?F2C(1t?t) 0 1由于浓缩液浓度很稀接近于水，0~75℃物料平均温度下的定压比热容近似于水的比热容C2?4.174KJ/(kg??C)，75℃时蒸汽的汽化热r2?2312.2KJ/kg

Q2?M1r2 Q4?L2C(t?t)?Mr 2 220根据经验 Q5?Q6?(Q4?Q5?Q )6?10 % 则 F2C （t-t）?M1r2??L2C（t2-t0）?M2r2（?1?0.10.9）1102 将数据代入式子：

3416.670/(1+x)×4.195×25+1709.018x/(1+x)×2312.2=[1707.652/(1+x)×4.174×75+ 1709.018/(1+x) ×2312.2] ×(1/0.9)

得： x=1.171 由此可得：

第一效加料量F1=xF/（1+x）=1.171×3416.670/（1+1.171）=1842.893 kg/批 第二效加料量F2= F- F1=3416.670-1842.893=1573.777 kg/批

第一效蒸发量M1= x M/（1+x）=1709.018×1.171/（1+1.171）=921.815 kg/批 第二效蒸发量M2= M- M1=1709.018-921.815=787.203 kg/批

第一效浓缩量L1= x L/（1+x）=1707.652×1.171/（1+1.171）=921.078 kg/批 第二效浓缩量L2= L- L1=1707.652-921.078=786.574 kg/批 2、浓缩加热蒸汽用量D蒸的计算

提取加热用蒸汽在P?0.475Kpa，饱和温度约150?C，汽化潜热r1?2119.3KJ/kg 第一效能量衡算式：Q1?Q2?Q3?Q4?Q5?Q6（Q3?0）

Q1?FC(1t?t) 0 11 Q4?L1C2(t2?t0)?M1r2 根据经验 Q5?Q6?(Q4?Q5?Q )6?10 %带入数据计算出Q2=(921.078×4.174×75+921.815×2312.2)/0.9-1842.893×4.195×25 =2495353.380KJ/批

Q2?D蒸r1 蒸汽用量 D蒸=2495353.380/2119.3=1177.442 KJ/批

3、浓缩冷凝水用量的计算

平均温度下t?45?25/2?35?C的定压比热容为4.174KJ/(kg??C)，

则双效外循环蒸发器中蒸出的水所产生的热量等于冷凝水吸收的热量: M2r2?McCP(t2?t1)

由式子可得冷凝水消耗量：

Mc=787.203×2312.2/4.174/(45-25)=21803.675 kg/批

第四部分 设备选择

按照抗病毒颗粒剂药材的提取要求，处理板蓝根所需的设备：洗药设备、润药设备、切药设备、干燥设备、提取设备、浓缩设备、醇沉设备；设备的选择将依据物料衡算的结果进行，并选择与提取任务匹配的相关设备。 一、洗药设备

综合考虑本设计中物料特点，设备的生产能力，功率消耗，参考设备价格及主要材质，洗药设备采用湖南长沙宏卫制药机械厂的XY系列洗药机。本产品对中草药、蔬菜、水果的表面泥沙、杂技、细菌，具有良好的洗净作用，适用于直径3毫米以上的根茎类、皮类、种子、果实类、藤木类、贝壳类、矿物类，大部份菌藻类的清洗，是大小饮片厂、中药厂、理想的洗净设备。

该机采用整体旋转式，进料口、出料口、筒体全部采用不锈钢板制成，配有高压水泵喷淋，水源可选用自来水源、直接水源二用，一次冲洗，采用内螺导板推进物料，能连续生产，自动出料，对特殊品种，可反复倒顺洗净。 主要技术参数：

型号 外形尺寸（mm） 洗涤量（kg/h） 通体转速（转/分钟） 电机功率（kw） 电压（V） 净度级 耗水(吨/小时) 冲洗时间(秒) 机重 （kg） XG500 2700×700×1150 100-300 8 2.6 380 3-4 0.5-5 60-100 600 XG720 2800×850×1300 300-500 10 3.7 380 3-4 0.5-5 60-100 700 XG900 3150×1200×1850 800-1000 13 4.2 380 3-4 0.5-5 60-100 900

据物料衡算 日处理量为33.3333吨g/天，每班次处理量为11.1111吨/班，每小时处理量为1.6667吨/时，根据所选洗药设备的生产能力和本设计的生产要求，需选用两台XG900型洗药机设备。 二、润药设备

“七分润功，三分切功”，说明了饮片加工中药材软化与切制之间的关系。目前饮片加工中采用的泡润、堆润等方法，存在着有效成份大量流失，工作效率低下，外观质量不稳定，常有霉变现象，切制损耗大，后续干燥能耗高等问题。QRY系列（真空）汽相置换式润药机，采用新型密封结构和快开门结构，方形容器的有效容积率达100%，智能化过程控制，开机（阀门的开闭）、容器的密封、抽真空、真空度控制、充蒸汽、关机等过程自动完成。将药材置于高度密封的高真空箱体内，使药材内部的

微孔产生真空状，通入低压水蒸汽，利用负压和气体具有极强的穿透力的特点，使水蒸汽充满药材内部的微孔，完成“汽――气”置换的过程。其优越性在于：①具有快速性，一般药材的软化时间为30分钟，最长不超过90分钟。②具有均匀性和良好的软化效果，真真做到“药透水尽”。③药材的含水率在20%左右，水分含量可控。④完全避免了药材有效成分的流失，最大限度地减少了药材有效成份的转化。⑤操作过程自动化，技术达到国内领先水平。 主要技术参数

QRY系列（真空）汽相置换式润药机 材质 型号 产地 生产能力(kg/h) 不锈钢 QRY1000 台州春江制药机械有限公司 600--2000 据物料衡算，日处理量为33.3333吨/天，每班次处理量为11.1111吨/班，每小时处理量为1.6667吨/时，根据所选润药设备的生产能力和本设计的生产要求，需选用一台QRY1000型（真空）汽相置换式润药机设备。 三、切药设备

综合考虑本设计中物料特点，设备的生产能力，功率消耗，参考设备价格及主要材质，切药设备选用往复式切药机，它具有体积小、效率高、操作简便、精巧美观,即省电又安全等特点。本机型可以选用单相电机配套,采用高档轴承,并安装四把刀片在刀盘上,速比慢而切片功效高,切片厚薄可以调节,广泛适用于中药房、药店、中药加工场等。

主要技术参数

QYJ-500B/C直线往复式切药机 材质 产地 功 率（kw） 切片次数（片/ min） 电机转数（r/min） 切片厚度(mm) 电 压(V) 外形尺寸(mm) 生产能力(kg/h) 重 量(kg) 碳钢 湖南长沙宏卫制药机械厂 2.22 560 1400 0.7-60 220 1600×1200×1300 30-1200 700 据物料衡算，日处理量为33.3333吨/天，每班次处理量为11.1111吨/班，每小时处理量为1.6667吨/时，根据所选切药设备的生产能力和本设计的生产要求，需选用两台QYJ-500B/C1直线往复式切药机设备。

四、干燥设备

综合考虑本设计中物料特点，设备的生产能力，功率消耗，参考设备价格及主要材质，干燥设备选用热风循环蒸汽烘箱。热风循环蒸汽烘箱由角钢、不锈钢板以及冷钢板构成；保温层则由高密度硅酸铝棉填充，高密度硅酸铝棉保证了烘箱的保温性，也确保了使用者的安全性；加热器安装位置可以是底部、顶部或两侧；用数显智能仪表来控制温度。热风循环蒸汽烘箱空气循环系统采用风机循环送风方式，风循环均匀高效。风源由循环送风电机（采用无触点开关）带动风轮经由加热器，而将热风送出，再经由风道至烘箱内室，再将使用后的空气吸入风道成为风源再度循环，加热使用，确保室内温度均匀性。当因开关门动作引起温度值发生摆动时，送风循环系统迅速恢复操作状态，直至达到设定温度值。

主要技术参数

CF-GIV型热风循环蒸汽烘箱 材质 产地 使用温度 常用蒸汽压力(Mpa) 电压(v) 功率 (KW) 风机功率 (W) 生产能力（kg/h） 不锈钢 南京 蒸汽加热：50-140℃，最高150℃。电、远红外加热温度：50-350℃ 0.02-0.8 380 15 370 1700 据物料衡算，日处理量为33.3333吨/天，每班次处理量为11.1111吨/班，每小时处理量为1.6667吨/时，根据所选干燥设备的生产能力和本设计的生产要求，需选用一台CF-GIV型热风循环蒸汽烘箱干燥设备。 五、提取设备 （一）提取罐

第一次煎煮:

以每次操作为基准，提取罐是用来进行水提取的工艺设备，则其最大盛液量即为最大加水量为：S1?6W1?22.2222吨；

25?C下的水的密度?水?996.95kg/m3

3 则 V水=S1/?水?22.3 m

设药材体积约为0.7m3V总=22.3+0.7?30m3设提取罐的装填系数为0.7，则

V?=30/0.?73，故需要11台4m3提取罐。 42.86m 第二次煎煮:

以每次操作为基准，提取罐是用来进行水提取的工艺设备，则其最大盛液量即为最大加水量为：S2?4W2?9.8765吨；

25?C下的水的密度?水?996.95kg/m3

3 则 V水=S1/?水?9.9 m33设药渣体积约为0.1m。设提取罐的装填系数为0.7，则 V总=9.9+0.1?10mV?=10/0.?7六、浓缩设备

3，故需要3台5m3提取罐。 14.29m综合考虑本设计中物料特点，设备的生产能力，功率消耗，参考设备价格及主要材质，水提液浓缩设备选用DWZF-双效外循环蒸发器，醇提液浓缩设备选用减压浓缩罐。该设备由加热器、蒸发器、分离器等组成，凡与物料接触部件均采用不锈钢制作，其特点是浓缩时间短，蒸发速度快，能较好地保持热敏性物料不被破坏。适用于制药、食品、化工、轻工等行业液体物料的蒸发浓缩。

主要技术参数

DWZF-双效外循环蒸发器 材质 产地 生产能力（t/h） 不锈钢 浙江 5

据物料衡算 ,每小时处理量为18.8889t/时，根据所选浓缩设备的生产能力和本设计的生产要求，需选用四台DWZF-双效外循环蒸发器浓缩设备。 七、醇沉设备

综合考虑本设计中物料特点，设备的生产能力，功率消耗，参考设备价格及主要材质，醇沉设备选用JC-2000型醇沉罐，该设备由标准椭圆形封头、锥形底及桨式搅拌器组成，整体采用不锈钢制作，主要应用于中药、口服液、食品保健品等的酒精沉淀，也适用于其它制药、化工、食品、口服液、保健品、染料等行业悬浮液的冷冻或常温沉淀、固液相分离的工艺操作，是中药厂醇沉工艺的专用设备。

主要技术参数

JC-2000型醇沉罐 生产能力（m3/h） 换热面积（m3） 搅拌功率（kw） 进出水管 外形直径（mm） 筒身高度（mm） 设备重量(kg) 2 6.2 2.2 DN-25 1650 1300 1880

据物料衡算,每小时处理量为5.28m3/时，根据所选醇沉设备的生产能力和本设计的生产要求，需选用三台JC-2000型醇沉罐醇沉设备。

主要设备一览表

序号 1 2 3 3 4 5 6 7 8 9 10 7 8 设备名称 洗药机 （真空）汽相置换式润药机 直线往复式切药机 灭菌柜 热风循环蒸汽烘箱 蝶片式离心机 提取罐 提取罐 双效外循环蒸发器 醇沉罐 乙醇回收装置 药材上料系统 出渣系统(含压渣) 规格型号 XG900 QRY1000 QYJ-500B/C YFQ-WF-22 CF-GIV型 DBP400/20-22-30 4m 5m DWZF JC-2000 JH800 33数量 2台 1台 2台 4台 1台 8台 11台 3台 4台 3台 1套 1套 1套 生产能力 800—1000kg/h 600—2000kg/h 30—1200kg/h 200—250kg/h 1700kg/h 5m/h 3800kg/批 4600kg/批 5000kg/h 2m/h 600kg/h 33产地 长沙 台州 长沙 武汉 南京 南京 温州 天津 浙江 天津 江苏 哈尔滨 哈尔滨