中藥提取罐是中草藥常規提取用得最多的關鍵設備 ,其性能的好壞,不僅能夠關系到中草藥材的提取率、中藥的提取時間、成品的質量,還關系到中草藥加工的產量和成本。目前,國內生產 的多功能提取罐的種類有兩種,一種為直筒形 ,另一種為錐形 ,其中錐形可以分成兩種分別為正錐和斜錐。不論哪一種,他們的基本結構基本上是相同的,夾套通加熱介質。對于大直徑 、長度比較長的多功能提取罐設備 ,在提取過程中, 藥液的徑向是從外到內 ,在軸向存在由上向廠溫度逐漸降低的梯度。讓提取罐里面的每個部位的提取都不均勻。為了讓提取罐里面每個地方的的溫度和濃度 ,在提取的過程中 ,盡快達到均勻 ,合理采用強化手段,對設計新的和改造現有的多功能提取罐 ,都十分有必要 。
1 強化方法
1.1 攪拌強化
在多功能提取罐內安裝框式攪拌漿 ,提取過程中,攪拌漿將藥材和萃取液充分攪拌混合 ,同時使罐壁上 的藥液不斷更新 ,形成強制對流,強化了傳熱傳質效果 ,保證了罐內各處的溫度和藥液的濃度均勻。該方法主要需控制好攪拌漿的尺寸和攪拌轉速 ,一般攪拌轉速控制在30-80r/min 。
1.2 泵循環強化
利用提取罐的藥液排出泵 ,作為循環泵。在泵的出口 ,增加一個三通 ,其中一個出口為藥液排出口 ,另一個出口為循環口 ,在該接口接一條回流管到罐頂部液體分布器上 ,泵的兩個出口由閥門隔開。提取時 ,將藥液排出口閥門關閉 ,打開循環口閥門 ,啟動循環泵 ,罐底部溫度低的液體不斷被泵輸送到罐頂部 ,通過液體分布器 ,將藥液均勻噴灑在罐內液面上 ,底部形成液體空洞 ,上層藥液在重力作用下及時填補空洞,罐內整個藥液形成一個強制循環過程 ,從而使傳質、傳熱效果大為改善。
使用后對一個1m3的多功能提取罐進行了改進 ,結果發現投入同樣的藥材量 ,在同樣的提取時間內,改進后出膏率提高了7%一12% ,或得到同樣的出膏率 ,投料量可以減少 ,或提取時間縮短約三分之一 ,提取效率大幅提高 ,成本明顯下降。這主要是因為改進前 ,提取罐內各處的溫度和濃度存在梯度 ,提取結束時 ,某些地方的藥液濃度已處于飽和或過飽和狀態,而其它地方可能還遠未達到飽和 ,藥材的利用率不高 ,提取時間要求較長。雖然對于該方法而言 ,泵的流量越大 ,循環越快 ,強制對流混合作用越好 ,但耗能和設備成本也會相應比較大 ,選擇合理的泵流量很關鍵。根據經驗 ,我們認為泵每小時流量為罐的容積的 5 - 7 倍 比較合適。
1.3 壓力循環
配一個容積與多功能提取罐裝液體積相當的緩沖容器 ,該容器位于多功能提取罐的上方 ,底部用管路通過控制電磁閥與多功能罐底部相連 ,容器頂部終通大氣。多功能提取罐的頂部裝有排空控制閥。提取時 ,多功能提取罐頂部排空閥關閉 ,罐內壓力隨夾套不斷供熱而增大 ,當上 升到一定的表壓 ,通常為0.05Mpa左右時 ,連通控制閥打開,由于兩容器之間存在壓差 ,提取罐內的藥液就進人緩沖容器 ,待藥液完全進入后 ,連通控制閥關閉 ,同時排空控制閥打開 ,提取罐內恢復常壓 ,打開連通控制閥 ,緩沖罐內的藥液在重力作用下 ,又自動全流回提取罐內,關閉連通控制閥和排空閥 ,完成一次藥液循環 過程。該系統就是利用兩個容器間的壓力差 ,通過電磁閥自動控制,使藥液往復循環于 兩個容器之間 ,起到攪拌混合的作用 ,藥液不斷與藥材和罐壁做相對運動 ,從而使罐內各處的溫度和濃度趨于相同,藥材中的有效成分得以加快充分溶出。
2 優缺點比較
上述三種強化方法均能很好地強化提取效果。其中前兩種屬動力強化 ,需額外消耗一定的能量 ,且泵循環強化 ,對泵的軸封要求較高;第三種無需消耗額外的能量但需增加一個緩沖容器一般對于新設計的大容量的多功能提取罐采用攪拌式強化比較好 ;對于現用的大容量提取罐 ,最好采用泵循環強化;對于新設計和現用的小容量提取罐 ,最好采用壓力循環強化。其中泵循環和 壓力循環強化對現用設備的改進工作量較小 ,不用動提取罐的主體。
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