如何正确选择原料药提取工艺与设备

··医药工程设计2009年　第30卷　第5期　10月20日出版Pharmaceutical&EngineeringDesign2009,30(5)如何正确选择原料药提取工艺与设备李志贤　孟令海　何葵东(天津大明制药成套技术有限公司，天津市　300380)从原料药提取结构分析与生产数据采集的角度，对传统与现代提取工艺多方面进行了实验对比和论述。选择；提取设备；提取工艺中图分类号：TQ460.6文献标识码：A文章编号：1008-455X(2009)05-0001-04HowtoSelectProcessandEquipmentforRawDrugExtractionLiZhixian,MengJinhai,HeKuidong(TianjinDaMingPharmaceuticalIntegralTechnologyCo.,LtdTianjin,300380)Abstract:Withrespecttotheextractedstructureanalysisofrawdrugandthecollected.productiondata,thecomparisonofexperimentswithtraditionalandcontemporaryextractionprocesseswassummarized.Keywords:select;extractionequipment;extractionprocess关键词摘要收稿日期：2009-06-15作者简介：李志贤(1954-)，男，总经理，主要从事植物药设备制造、安装、调试、经营及工程设计工作。Tel：[phone]　　E-mail：[e-mail]　单元设备设计提取（leaching），又名浸取、浸出、沥取、固液萃取。用溶剂或化学试剂浸渍处理固体物料，以提取其中有用的组分。它是一种非均相传质的单元操作过程。根据固体物料（矿石或植物）的不同，有物理浸取、化学浸取或生物浸取。物理浸取是一种简单的溶解过程，即将有用组分溶于水、醇类或其它有机溶剂的过程。化学浸取是以酸碱溶液通过化学反应使有用组分形成可溶性化合物而溶解。生物浸取则一般用于湿法冶金，用某些硫细菌的氧化作用处理硫化矿物，也称细菌浸取。在中药原料生产过程中提取是物理浸取的一个溶解过程，是原料药生产的主要设备，如何正确的选择？在国内很多的专家都有过论述，在这里我也想发表一下我的观点。1　为什么要选择性价比高的提取工艺与设备1.1　正确选择提取工艺与设备是一个科学的、综合性较强的问题（1）正确的选择能够大幅度的提高生产能力；（2）正确的选择能够大幅度的提高提取率（提高一个百分点就能给企业带来很大的效益）；（3）正确的选择能够有效的降低生产运行中的各项能耗（汽、电、水等）；（4）正确的选择能够有效的减少人力成本、降低设备维修率。由上可见，正确的选择将能够为企业创造巨大的经济效益（见表2，对产能、收率、能耗、成本做了详细分析）。1.2　不容忽视的性价比大多数用户选择设备时往往只注重外观和价位，而忽视了设备结构及性能的差异。1.2.1　性能比：目前国内提取方式很多，有间歇与连续之分。市场上采用连续提取工艺的较少，主要是传统工艺决定着提取产业的现状。一般采用间歇生产工艺方式较为普遍，间歇方式也有常规和现代之分。提取设备结构也有不同，形状可分为蘑菇式、锥式、直筒式，结构不同其性能也不同，给生产带来的效益也不一样。（1）提取效率：提取是否完全是考核提取效率的关键，这和设备结构、生产工艺密不可分。采用先进的工艺和设备会提高提取率、降低生产成本，··医药工程设计2009年　第30卷　第5期　10月20日出版Pharmaceutical&EngineeringDesign2009,30(5)从而给企业带来很大的经济效益。（2）工作效率：如何有效利用生产时间完成有效的提取生产，选择设备时要对其结构进行分析。如投料门的结构、出渣、出液形式、溶媒进、出的管径大小等都对生产有很大的影响。提取生产工时可分为有效和辅助工时。投料、加溶媒、出渣、清洗等为辅助工时。比如运料、投料35分钟；加溶媒30分钟；出液40分钟；出渣、运渣40分钟；清洗15分钟这些就要占用工作时间近3个小时，加上提取生产时间4小时，总计7个小时。如果是设备结构选择不合理不仅会增加劳动强度，延长辅助工时，影响到本班次的生产时间，而且还影响到下一班次的正常生产；同时，也延长了公共系统的运行时间，浪费能源，增加生产成本，降低生产效率；（3）生产成本：药材价格、人工费、提取率、能耗、维修费等组成生产基本成本，其中人工成本、提取率和能耗是受人为因素影响可改变的，关键在于原始设计过程及设备结构选型。这就需要我们选择设备时一定要综合性考虑问题。1.2.2　价格比不同的结构就有不同的成本，通过结构比可以看出其性价比(见图和表1)。（1）设备价格主要是由制造成本（含材料、水电、耗材、商品件、加工件及人工费等）、管理费用、税金、利润、经营费用等组成。其中材料成本比较直观，不同的结构成本不同，即：主材、耗材、商品件、加工件等。一般以设备的重量及市场主要材料的价格就能粗略的估算出来，有规模的企业大都注重于成本管理，用户了解并不难；（2）技术含量：技术也是价格组成的一部分，能够持续改进、不断发明创新是企业技术实力的体现。一个新的技术问世是需要不断的研发、试制，需要投入大量的人力和物力才能将一项成熟的先进技术推向市场为用户服务；（3）服务体系：制造厂家的服务也是价格组成的一部分，完善的服务体系应包含售前、售中、售后三个阶段，服务质量的好坏和快慢、培训是否到位、易损件及关键部件供货是否及时以及能否提供终身维护指导等等都是一个企业综合实力的体现，需要资金的有力支持。我们经过多年的开发和研制（大明研发中心进行的试验），对不同提取工艺及设备采集的各项数据表1　提取结构、性能对比形式蘑菇式提取直筒式提取直锥式提取直锥式提取正锥式提取结构特点蘑菇形状直筒形状直锥形状斜锥形状正锥形状它是由封头、筒体、变径、夹套、投料门、出渣门、气缸等组成。筒体上大：缓冲空间大，不易爆沸，气动开闭出渣门。筒体下小：直径小，受热传递快，加热沸腾时间短，出渣门密封好。切线循环进液：形成动态效果，快速溶解漂浮药材，提高提取效率。清洗球：减轻劳动强度，全方位旋转自动清洗。符合GMP。中心加热鼓在中心加热，维沸效果好，中心出液套增大了出液面积。它是由封头、筒体、夹套、投料门、出渣门、气缸等组成。筒体较长、上下通径适应于渗漉提取，气动开闭出渣门。直径小，受热传递快，加热沸腾时间短沸腾快，出渣门密封好。切线循环：形成动态搅拌效果，快速溶解漂浮药材。清洗球：减轻劳动强度，全方位旋转自动清洗。中心加热鼓在中心加热，维沸效果好，中心出液套增大了出液面积。它是由封头、筒体、锥体、夹套、投料门、出渣门、气缸等组成。筒体直径大，加热面积大。气动开闭出渣门。出渣门小，出渣门密封好。易搭桥，出渣困难。底部无热源，提取过程有死角。进液为上进液方式，漂浮的药材浸润较慢。清洗球：减轻劳动强度，全方位旋转自动清洗。它是由封头、筒体、锥体、夹套、投料门、出渣门、气缸等组成。筒体直径大，加热面积大。气动开闭出渣门。出渣门小，易搭桥，出渣困难。出渣门密封好。底部无热源，提取过程有死角。进液为上进液方式，漂浮的药材浸润较慢。清洗球：减轻劳动强度，全方位旋转自动清洗。它是由封头、锥体、夹套、投料门、出渣门、气缸等组成。筒体上小、下大：出液顺畅，出渣便利。适应于外循环提取生产。旋转出渣门；出渣门密封好，适应加压提取。底部无热源，静态提取过程有死角。清洗球：减轻劳动强度，全方位旋转自动清洗。夹套加热，沸腾时间短。容易形成压力。易堵塞二次蒸汽管道。加热形式夹套和出渣底部加热、利用底部加热维沸。节能、安全性较好。夹套和出渣底部加热、利用底部加热维沸。能够避免生产爆锅现象。夹套加热，直径大受热传递慢。生产容易出现爆锅现象。夹套加热，直径大受热传递慢。生产容易出现爆锅现象。夹套加热，直径大受热传递慢，瞬间易爆沸形成压力，不易掌控。出渣效果出渣顺畅，无阻力。出渣顺畅，无阻力。底部出液面积小，不易出液及出渣。底部出液面积小，不易出液及出渣。出渣顺畅，无阻力。生产方式可进行多种溶媒回流、渗漉、双向动态循环、逆流热回流等提取。可进行回流、渗漉（效果好）、热回流、双向循环逆流提取。常规提取和回流提取。常规提取和回流提取。适应于外循环、可进行回流、热回流、多罐逆流提取。制做加工蘑菇段内外过渡的压制，筒体保温等制造相应较难、成本较高。制造加工容易、成本较低。占用厂房空间较大。制造加工难度一般、成本较低。制造加工难度一般、成本较低。制造加工较难、成本较高。劳动强度出渣不用人工辅助出渣，劳动强度小，较为安全。出渣不用人工辅助出渣，劳动强度小，较为安全。出渣采用人工辅助出渣，劳动强度大，不安全。出渣采用人工辅助出渣，劳动强度大，不安全。劳动强度一般，不易掌控。商业回报利用三项专利，提高提取效率，减少人力成本，回报快。利用三项专利，提高提取效率，减少人力成本，回报快。提取不完全，不节能，回报率低。提取不完全，不节能，回报率低。提取方式不同，属于低温提取，回报率较高。··医药工程设计2009年　第30卷　第5期　10月20日出版Pharmaceutical&EngineeringDesign2009,30(5)（现代）正锥式提取直筒式提取（现代）（传统）直锥式提取zfa1w1m斜锥式提取（传统）蘑菇式提取（现代）底部夹层加热底部中心鼓加热切线进液方式旋转清洗球提取结构、性能对比图进行对比（见表2），采用“双罐技术”从产能、收率、能耗、成本等几方面给企业带来的效益远远超过设备的一次性投资，其优良的性价比是其它提取设备及工艺无法比拟的，而且效益是逐年递增的。2　如何正确选择原料药提取工艺与设备2.1　提取工艺的选择表2　6立方双罐提取表(按双罐对比)项目TQM-V6双罐技术传统技术对比值单价总价备注每天（班次）每年（天）每天（班次）每年（天）12501250处理能力(kg)18004500001200300000150000根据物料特性而定，以根茎类为例说明由此可看出生产能力提高了50%。有效生产时间（不含生产辅助工时）375041000250最大处理能力(kg)540013500002400600000750000加上辅助工时双罐比单罐每天能够多产一班,产能提高了750t。生产用工(含投料、出渣)2500410005007017500生产用工减少了一倍,降低了人力成本。蒸汽耗量（kg）kg/hkg/班每年kg/hkg/班每年70021005250001100440011000005750000.1751E+05由此可看出减少蒸汽用量487.5t，大大降低了生产成本。电力（kw/h）kW/hkW/班每年kW/hkW/班每年5153750520500012501.51875提取生产用电(2台2.2kW离心泵、设备照明、空压机)。溶媒（水）耗量（kg）kg/班每年kg/班每年公共系统的范围就很多了，冷却泵用电、水、厂房通风、照明等等。16200405000021600540000013506.58775在管理科目中拖延生产不是简单的几个工时，设备折旧等很多的管理成本都要进行摊销。加大生产成本是多方面的。提取率（草本类3-11%）21%每年13%每年378945001563900055500通过以上的数据可以看出先进的设备逐年给企业带来的效益远远大于前期投资，是无法可比的。蘑菇型双罐双效热回流与单罐单效热回流对比综述（不同提取物价值不同，按丹参每kg浸膏300元计算每年创造的价值就要上千万）1.设备结构及性价对比，双罐技术形成的报价比单罐技术的报价要高出3~6万元；2.双罐热回流技术年最大生产能力为1350t比单罐热回流技术产能高出2.5倍；等于又投资2条线；3.双罐热回流技术每年按一个班次比单罐热回流技术最大产能高出150t；4.双罐热回流技术比基尼单罐热回流技术提取率（草本类的）高出3