板蓝根颗粒剂提取车间设计说明书

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除杂板蓝根原药材清洗切厚片干燥紫外消毒提取区域润药程图药图2：板蓝根水提方框工艺流程图图3：板蓝根醇沉方框工艺流程图五、工艺流程图见附图（1）。三十万洁净区上清液浓缩液60%工业乙醇离心除蛋白浓缩回收乙醇减压浓缩罐浓缩浸膏收集车装密封容器冷库储存三十万级洁净区提取罐2水提净板蓝根提取罐1水提过120目筛外循环浓缩器浓缩存放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：10000/30033.3333W吨；每批投入药材量：'/311.1111WW吨；每批有效工作时间：6.6667h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：'1/33.7037WW吨；第一次煎煮每次操作加水量：11622.2222SW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：'1125%369.4444LWS吨；每批药材可得药渣量：'175%14.8148ZW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：21/62.4691WZ吨；第二次煎煮每次操作加水量：2249.8765SW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：2125%659.9997LZS吨；每批药材可得药渣量：2195%14.0741ZZ吨。（废渣）则经过水提工段后，每批药材产生的总的药液量为：12129.4441LLL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：312(36)/=125.9256mVSS水；此时药液密度为：=/1.0279LV药水。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3125.9256m，则要求浓缩设备的总生产能力为318.8889m/h。由于要求浓缩后药液相对密度为1.25，则需蒸去3111.8496m,浓缩液的体积为314.076m，质量为17.595吨。（三）醇沉工段每批处理药液量为314.076m，则需加工业乙醇321.114m使乙醇含量为60%，且醇沉设备的总生产能力不得小于35.28m/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317.59m，减压浓缩罐的总生产能力不得小于32.64m/h。要求经此工段后浓缩液相对密度1.26—1.28，则需蒸去约34.6m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：654321QQQQQQ式中1Q------物料带入设备的热量.KJ2Q------加热剂或冷却剂传给设备所处理物料的热量.KJ3Q------过程热效应.KJ4Q------物料离开设备所带走的热量.KJ5Q------加热或冷却设备所消耗的热量.KJ6Q------设备内环境散失的热量.KJ在热量衡算过程中的2Q，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cW。因为板蓝根提取过程中无化学反应，仅发生物理变化，故3Q=0。1、2Q的计算设基准温度0t0，物料进料温度为1t25C，出料温度为2t95C查资料得01tt之间的平均温度下的定压比热容：板蓝根的比热容11.5/(kg)pCKJC，水的比热容24.195/(kg)pCKJC。按公式计算1Q：111102101(t-t(t-tPPQWCCS））=3.707×1000×1.5×25+22.2222×1000×4.195×25=2469565.725KJ/批查资料得02tt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p34.174/(kg)CKJC，34.174/(kg)pCKJC。95C下水蒸汽的汽化潜热r=2270.9/kgKJ则按公式计算4Q：411203206()()PpQWCttLCttWr=3.707×1000×1.5×95+43.15×1000×4.174×95+937.5×2270.9=17641725.4KJ/批根据经验，板蓝根提取工艺计算（56QQ）一般为（456QQQ）的10%，即56456()10%QQQQQQ5+Q6=0.1/0.9×Q4=408370.276KJ/批由公式123456QQQQQQ得：24561QQQQQ=3675332.487+408370.276-408906.58=3674796.183KJ/批2、提取加热蒸汽用量W蒸的计算提取加热用蒸汽在10.475par2119.3/kgPKKJ汽化潜热按公式计算加热蒸汽用量W蒸：2rQW蒸W蒸=3674796.183/2119.3=1733.97kg/批3、提取冷凝水用量cW的计算平均温度下C352/2545t的定压比热容为4.174/(kg)KJC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：)(226ttCWrWPc由式子得冷凝水消耗量:Wc=937.50×2270.9/4.174/(45-25)=25502.74kg/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1M，第二效蒸发量为2M，则1212xMMMMM，推出：12x1x1xMMMM，，同理可推出第一效进料量1x1xFF，浓缩液出量1x1xLL,第二效进料量21xFF，浓缩液出量21xLL,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）123456QQQQQQ由于本操作属于纯物理操作故30Q，设基准温度0t0，物料进料温度1t25℃由于浓缩真空度为0.03~0.05Mpa，取P=0.04Mpa，物料出料温度275tC。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14.195/(kg)CKJC。其中12110()QFCtt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24.174/()CKJkgC，75℃时蒸汽的汽化热22312.2/rKJkg212QMr4222022()QLCttMr根据经验56456()10%QQQQQ则211012222022t-tMrLt-tMr10.10.9FCC（）（）（）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）=1842.893kg/批第二效加料量F2=F-F1=3416.670-1842.893=1573.777kg/批第一效蒸发量M1=xM/（1+x）=1709.018×1.171/（1+1.171）=921.815kg/批第二效蒸发量M2=M-M1=1709.018-921.815=787.203kg/批第一效浓缩量L1=xL/（1+x）=1707.652×1.171/（1+1.171）=921.078kg/批第二效浓缩量L2=L-L1=1707.652-921.078=786.574kg/批2、浓缩加热蒸汽用量D蒸的计算提取加热用蒸汽在10.475pa150Cr2119.3/kgPKKJ，饱和温度约，汽化潜热第一效能量衡算式：123456QQQQQQ（30Q）11110()QFCtt4122012()QLCttMr根据经验56456()10%QQQQQ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21QDr蒸蒸汽用量D蒸=2495353.380/2119.3=1177.442KJ/批3、浓缩冷凝水用量的计算平均温度下t4525/235C的定压比热容为4.174/(kg)KJC，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:2221()cPMrMCtt由式子可得冷凝水消耗量：Mc=787.203×2312.2/4.174/(45-25)=21803.675kg/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