中药提取罐是中草药常规提取用得最多的关键设备 ,其性能的好坏,不仅能够关系到中草药材的提取率、中药的提取时间、成品的质量,还关系到中草药加工的产量和成本。目前,国内生产 的多功能提取罐的种类有两种,一种为直筒形 ,另一种为锥形 ,其中锥形可以分成两种分别为正锥和斜锥。不论哪一种,他们的基本结构基本上是相同的,夹套通加热介质。对于大直径 、长度比较长的多功能提取罐设备 ,在提取过程中, 药液的径向是从外到内 ,在轴向存在由上向厂温度逐渐降低的梯度。让提取罐里面的每个部位的提取都不均匀。为了让提取罐里面每个地方的的温度和浓度 ,在提取的过程中 ,尽快达到均匀 ,合理采用强化手段,对设计新的和改造现有的多功能提取罐 ,都十分有必要 。
1 强化方法
1.1 搅拌强化
在多功能提取罐内安装框式搅拌浆 ,提取过程中,搅拌浆将药材和萃取液充分搅拌混合 ,同时使罐壁上 的药液不断更新 ,形成强制对流,强化了传热传质效果 ,保证了罐内各处的温度和药液的浓度均匀。该方法主要需控制好搅拌浆的尺寸和搅拌转速 ,一般搅拌转速控制在30-80r/min 。
1.2 泵循环强化
利用提取罐的药液排出泵 ,作为循环泵。在泵的出口 ,增加一个三通 ,其中一个出口为药液排出口 ,另一个出口为循环口 ,在该接口接一条回流管到罐顶部液体分布器上 ,泵的两个出口由阀门隔开。提取时 ,将药液排出口阀门关闭 ,打开循环口阀门 ,启动循环泵 ,罐底部温度低的液体不断被泵输送到罐顶部 ,通过液体分布器 ,将药液均匀喷洒在罐内液面上 ,底部形成液体空洞 ,上层药液在重力作用下及时填补空洞,罐内整个药液形成一个强制循环过程 ,从而使传质、传热效果大为改善。
使用后对一个1m³的多功能提取罐进行了改进 ,结果发现投入同样的药材量 ,在同样的提取时间内,改进后出膏率提高了7%一12% ,或得到同样的出膏率 ,投料量可以减少 ,或提取时间缩短约三分之一 ,提取效率大幅提高 ,成本明显下降。这主要是因为改进前 ,提取罐内各处的温度和浓度存在梯度 ,提取结束时 ,某些地方的药液浓度已处于饱和或过饱和状态,而其它地方可能还远未达到饱和 ,药材的利用率不高 ,提取时间要求较长。虽然对于该方法而言 ,泵的流量越大 ,循环越快 ,强制对流混合作用越好 ,但耗能和设备成本也会相应比较大 ,选择合理的泵流量很关键。根据经验 ,我们认为泵每小时流量为罐的容积的 5 - 7 倍 比较合适。
1.3 压力循环
配一个容积与多功能提取罐装液体积相当的缓冲容器 ,该容器位于多功能提取罐的上方 ,底部用管路通过控制电磁阀与多功能罐底部相连 ,容器顶部终通大气。多功能提取罐的顶部装有排空控制阀。提取时 ,多功能提取罐顶部排空阀关闭 ,罐内压力随夹套不断供热而增大 ,当上 升到一定的表压 ,通常为0.05Mpa左右时 ,连通控制阀打开,由于两容器之间存在压差 ,提取罐内的药液就进人缓冲容器 ,待药液完全进入后 ,连通控制阀关闭 ,同时排空控制阀打开 ,提取罐内恢复常压 ,打开连通控制阀 ,缓冲罐内的药液在重力作用下 ,又自动全流回提取罐内,关闭连通控制阀和排空阀 ,完成一次药液循环 过程。该系统就是利用两个容器间的压力差 ,通过电磁阀自动控制,使药液往复循环于 两个容器之间 ,起到搅拌混合的作用 ,药液不断与药材和罐壁做相对运动 ,从而使罐内各处的温度和浓度趋于相同,药材中的有效成分得以加快充分溶出。
2 优缺点比较
上述三种强化方法均能很好地强化提取效果。其中前两种属动力强化 ,需额外消耗一定的能量 ,且泵循环强化 ,对泵的轴封要求较高;第三种无需消耗额外的能量但需增加一个缓冲容器一般对于新设计的大容量的多功能提取罐采用搅拌式强化比较好 ;对于现用的大容量提取罐 ,最好采用泵循环强化;对于新设计和现用的小容量提取罐 ,最好采用压力循环强化。其中泵循环和 压力循环强化对现用设备的改进工作量较小 ,不用动提取罐的主体。
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