中药蒸发浓缩设备的应用

（中国药科大学制药工程系，南京210009）吕少华，于颖，张立，陈乐清，王传礼（中国药科大学制药工程，南京210009） : 介绍了中药（TCM）的基本原理，成分，蒸发浓缩设备. 简要介绍了根据热敏度选择合适的浓缩设备，在工业上的应用. 最后，对蒸发浓缩设备的温度控制，均匀比重浓缩产物位（CIP）进行了预测. 关键词: 蒸发浓缩设备中药提取粘度热敏性CIP蒸发浓度不仅可以保持中药的特性，而且对中药的品种具有很强的适应性. 它是中药药学最早，使用最广泛的药物.

蒸发和浓缩过程的温度和加热时间是影响精矿质量的关键因素. 从1970年始，根据进料室中进料液的运动，蒸发浓缩设备的蒸发浓缩设备可分为夹套式浓缩设备，膜式蒸发器和外循环蒸发器. 2.1夹套式浓缩设备的工作原理: 夹套式浓缩设备将热量从夹套传递到液态物料，并在壁面上产生气泡，形成气泡状沸腾，使液态物料蒸发达到浓缩目的. . 设备主要包括敞开的夹心锅，真空浓缩器等. 结构: 敞开的夹层锅主要包括蒸发器和夹套等. 真空浓缩器主要包括浓缩器，冷凝器，气液分离器，冷却器，液体接收桶等部件. 特点: 开放式三明治盘与液体和大气接触. 在常压下操作，设备简单，操作方便，液体的粘度适应性广，浓缩液的比重可达到1.35〜1.40，但加热面积有限，传热系数大相对较低. 低，液态物料长时间加热，液态物料易受大气污染，其废气影响生产环境；真空浓缩罐在真空条件下运行，且蒸发温度低，特别适用于热敏材料[2,9] 2.2膜式蒸发器2.2.1升膜式蒸发器的工作原理: 升膜式蒸发器（图1）是在加热室内被加热并汽化的原料液体，所产生的二次蒸汽在管中高速螺旋上升，从而附着原料液体. 内壁形成薄膜蒸发表面，薄膜上升，并且在加热室的顶部可以达到所需的浓度. 完井液从分离室的底部排出，产生的二次蒸汽安装在上部分离板组中，以去除气泡，水珠和杂质，成为下一效的热源.

特点: 运行稳定，传热效果好，传热面积大，适合生产. 使用二次蒸汽可以减少能源消耗，从而形成多种效果. 适用对象: 适用于蒸发量大，热敏性低，粘度低的加工溶液，不适用于粘度高，易结晶，易结垢的溶液. 从那时起，开发并应用了各种类型的中药提取物蒸发浓缩装置. 这些设备包括: 夹套浓缩器[1-2]，膜式蒸发器[1-9]和外部循环蒸发器[1-12]总结了三种类型的蒸发浓缩器的结构，工作原理和特性，并结合了阐述了中药提取物的性质，以选择合适的蒸发浓缩设备. 蒸发原理及其基本要求1.1蒸发基本原理根据分子运动学原理，加热溶液时，受热面附近分子获得的动能要好于分子之间的吸引力，因此逃逸到液体表面空间并变成自由分子. 这称为气化. 如果逃逸到该空间后没有除去由于气化而产生的蒸汽，则蒸汽和溶液将逐渐达到平衡，从而使气化无法继续进行. 因此，蒸发的必要条件是连续提供热能和连续消除产生的蒸汽. 在蒸发过程中，溶液中溶剂的气化可以分为沸点的气化和沸点的气化，或者可以在常压或减压下进行. 用于真空蒸发. 真空蒸发是制药行业中常用的方法，因为真空蒸发具有以下优点: （1）降低了物料的沸腾温度，可以避免或减少由物料的高温引起的质变； （2）降低沸腾温度，提高热交换温度差增加传热强度； （3）随着物料沸点的降低，蒸发器的热损失减小.

1.2基本要求无论哪种类型的蒸发器都必须满足以下基本要求: （1）足够的加热热源，以保持溶液的沸腾并补充溶剂汽化带走的热量； （2）保证溶剂蒸汽，即迅速去除二次蒸汽； （3）一定的换热面积，以确保传热. 升膜蒸发器图膜蒸发器升膜蒸发器图法林膜蒸发器[收稿日期] 2012-02-27 [作者简介]吕少华（1987-），男，湖北人，硕士，主要研究方向是中药浓缩设备. *通讯作者，于莹（1968-），女，博士，副教授，主要从事制药工艺技术和装备技术研究. To]文章描述了中药蒸发浓缩设备的工作原理，结构和特点，并简要说明了如何根据中药提取物的粘度，热敏性和其他特性选择合适的浓缩设备，从而为中药提供合适的蒸发浓缩设备. 中药制药企业提出了温度控制的前景，糊料比重的均匀性和清洗的参考，供参考. [关键词]蒸发浓缩设备；中药提取物；粘度热敏性清洗[中文图书馆分类号] TH [文件标识号] A [商品号] 1007-1865（2012）05-0175-02设计和设备2.2 .2降膜蒸发器的工作原理: 降膜蒸发器中的液体（图2）是从蒸发器的顶部添加的，液体在其自身重力的作用下沿着加热管的内壁向下流动.

由于向下流动期间的热量，液膜蒸发. 产生的二次蒸汽与液体一起从加热管底部进入蒸发室，然后分别排出. 特点: 该设备在真空，低温条件下连续运行，具有蒸发量大，节能，低耗，运行成本低等优点，可以保证蒸发过程中物料的不变性，特别适合于高热敏性. 蒸发浓缩和高粘度的材料，但仍不能处理易结晶，易结垢或具有很高粘度的液体材料. 2.2.3刮板式薄膜蒸发器的工作原理: 刮板式薄膜蒸发器的液体通过进料口切线进入，或通过固定在转轴上的分配器在内壁周围均匀分布. 设备. 由于重力和刮刀的离心力，进料液体的作用是在内壁上形成螺旋状上升或下降的液膜，从而形成膜状沸腾. 在上升或下降过程中，液膜会蒸发，从而使进料液浓缩. 特性: 突出优点是对材料的适应性强，停留时间短，通常为几秒或几十秒，具有较高的传热系数，较高的蒸发强度，可在低温下蒸发，因此可适应高粘度（如如单宁提取物，蜂蜜等），易结晶，结垢，热敏性材料. 刮板式薄膜蒸发器分为固定式刮板式和活动式刮板式，例如转子刮板式蒸发器和固定间隙式刮板汽蒸. 2.2.4离心式薄膜蒸发器的工作原理: 离心式薄膜蒸发器的蒸发面由多组固定它由在转鼓上旋转并随空心轴旋转的锥形盘组成. 液体材料从蒸发器的顶部进入，并且液体材料通过分配管均匀地喷涂到每个锥形盘的蒸发表面上. 高速旋转产生的离心力用于分散液态物料，使其蒸发成均匀的膜，从而使液态物料迅速蒸发.

特性: 离心薄鳞片，使其适合于高粘度物料的浓缩. 2.3外循环蒸发器2.3.1传统双效浓缩器的工作原理双效浓缩器（图3）: 真空泵在真空下抽空，连续抽出物料储液罐中的液体，并通过一个单一的容器加热. 效管加热器被加热，热量用于使化学液体在第一效管加热器和蒸发室之间循环，产生的二次蒸汽通过真空管进入第二效加热器的壳体，并且第二效管中的物料未加热. 消耗的第一效次要蒸汽和第二效次要蒸汽通过冷凝器冷凝并进入液体接收罐. 在此过程中，化学液体不断浓缩直至密度达到要求. 该浓缩器的设计充分利用了系统产生的二次蒸汽余热，大大节省了原蒸汽的消耗，减少了冷凝的负担，还减少了冷却水的消耗. 结构: 一效加热室，一效蒸发室，二效加热室，二效蒸发室，冷凝器，冷却器等组成. 特点: （1）优点: 运行稳定，操作方便，传热效率高，物料液体在加热室内不沸腾，不易结垢，传热面积大，适合生产. （2）缺点: 加热作用和蒸发作用的温度过高，不利于保护材料中的热敏性成分. 通常，对于热敏材料，将75视为变性温度. 当蒸发温度超过75℃时，材料的热敏成分将发生变化. 因此，控制浓缩过程中初效的蒸发温度尤为重要.

但是，一些中药厂使用的双效浓缩装置的第一效加热温度为110-120，蒸发温度为80-90，大大超过了热敏材料的变性温度. 另外，其提取物的提取仅达到1.2. 如果需要更高的比重，则只能使用球形浓缩器和其他设备来收集浆料. 如果将糊状物收集在双重效果中，则可能导致加热管烧焦和阻塞[13-14]工作原理: 热泵双重效果浓缩器（图4）利用了高压喷射蒸汽的原理压力为（0.55〜0.7 MPa），通过喷嘴后产生超音速，从而使高压喷射蒸汽产生负压，同时部分产生第一效的二次节水和混合形成混合蒸气. 混合蒸汽的升温首先被用作热源，减少了蒸汽的消耗，达到了节能的目的. 此外，利用前后效果加热室之间的压力差，并使用闪蒸蒸汽将初效中产生的蒸汽（占水的2.5％的闪蒸蒸汽）用作蒸汽的热源. 第二效加热室. 同时，热压机噪声低，噪声为75 dB（A），可以节省负压集中所需的机械能. 冷凝水容易排出. 由于冷凝水的级联自蒸发结构，不仅冷凝水中的热量得以回收，而且每个效果之间都存在液封，以防止效果之间的空气泄漏，并且由于该设备没有活动部件，因此无需维护是必须的. 易于使用. 它可以通过一套设备完成具有不同比重的提取物的生产，并且操作更加方便[12，15-16]结构: 热泵双效浓缩器由蒸汽喷射热泵，效加热室和蒸发室，二效加热室和蒸发器. 由一效冷凝水等压排水装置和二效冷凝水等压排水装置组成.

特点: 加热温度和蒸发温度低，热能压缩机噪声低，一套设备对萃取比重的不同要求，操作简便等. 这种设备是浓缩中药提取物的更新产品. 是国内中药提取物浓缩装置中一种更加节能，先进的设备. [16]热泵双效浓缩器图. 双效浓缩器热泵中药提取物的浓度为中药. 药学中的重要过程之一. 目前，存在浓缩温度高，浓缩时间长，有效成分和成分损失，单步浓缩难以达到较高的相对密度质量要求，设备易结垢，废液被排出等问题. 中药提取系统非常复杂，包括水提取液和酒精提取液. 除活性成分外，提取液还包含一定量的杂质，例如单宁，蛋白质，树胶，糖和树脂. 了解它们各自的特性，适应性，工艺和技术成熟度等，从而选择保持中药的特性并具有很强的适应性[17]因此，对中草药提取物进行了研究以确认其是否含有热量. 敏感活性成分并评估浓度损失对产品质量的影响，研究药物溶液粘度随浓度变化的规律，确定共晶点，使用夹套式浓缩设备，薄膜蒸发器，外循环蒸发器进行小测试，然后根据实际情况选择合适的浓缩设备. . （1）如果提取物中没有热敏性成分和成分，或者使用常规浓缩方法造成的损失不足以损害产品质量，请使用常规浓缩方法减压蒸发浓缩，生产效率更高[18,23]（2）如果提取物包含对热敏感的活性成分，但对热的敏感性不高，或者没有其他有效方法可用，则可以分批浓缩提取物（浓缩物将在每次浓缩时释放出来）或在单独的罐中释放，最后抽回罐中并充分混合[18-23]（3）对于粘度小于10 cp且蒸发量大的蒸发过程，可以使用升膜蒸发器；流体粘度在10至100 cp之间，且蒸发量较小，出口蒸汽为传统的双效浓缩器. 图. 传统的双效浓缩器2.3.2热泵中混合溶液介质的化学成分（wt％）和工作条件双效浓缩器热交换器Tab.3化学成分混合物溶液热交换器设备腐蚀速率不同材料mm / y Ti 316不锈钢化学镀Ni-P涂层Menel Incenel 304不锈钢Cl / ppm Fe / ppmpH DCP HClO H2O TCP 0.0170.027 0.034 0.082 0.209 1.253 4.1 2.8 86.7 0.32 908 3.29 1.5 60结论与措施根据对环氧氯丙烷生产设备腐蚀失效的上述调查和分析，导致单元设备腐蚀失效的原因是热交换器内部的强腐蚀环境和换热材料的耐蚀性差是协同效应的结果.

应力腐蚀开裂和HCl HClO在304不锈钢壁上的共同作用导致了设备的腐蚀穿孔. 为了最大程度地减少或避免发生类似的腐蚀失效事件，可以考虑采取以下措施: （1）降低二氯丙醇混合溶液中的Cl浓度，并提高溶液的pH（2）化学镀Ni-P，可以考虑使用钛和钛合金，316不锈钢和其他保护技术来保护生产设备的生产材料或原始材料. （3）在综合考虑设备及其准备材料的使用环境的基础上，加强对混合溶液中腐蚀产物含量的跟踪检测，定期清理设备中腐蚀产物的积聚，避免发生了腐蚀破坏趋势和腐蚀破坏现象的积累. 2.3材料选择失重测试结果列于表中. 由此可知，试验材料在二氯丙醇中的耐蚀性由强到弱依次为: 钛> 316不锈钢>化学镀Ni-P层>内衬>内衬> 304不锈钢. 图中显示了化学镀Ni-P涂层的腐蚀形态. 304不锈钢化学镀Ni-P涂层的腐蚀程度比未镀覆304不锈钢的腐蚀程度更轻（见图1）. 尽管随着腐蚀的进行，涂层逐渐溶解并变得粗糙，但是涂层仍然更加均匀和致密，并且腐蚀介质不会穿透涂层而形成裂纹或穿孔. 前者的良好耐蚀性与其组织结构有关，也与其表面化学特性密不可分.

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