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中藥提取罐是中草藥常規(guī)提取用得最多的關(guān)鍵設(shè)備 ,其性能的好壞,不僅能夠關(guān)系到中草藥材的提取率、中藥的提取時間、成品的質(zhì)量,還關(guān)系到中草藥加工的產(chǎn)量和成本。目前,國內(nèi)生產(chǎn) 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(jié)構(gòu)基本上是相同的,夾套通加熱介質(zhì)。對于大直徑 、長度比較長的多功能提取罐設(shè)備 ,在提取過程中, 藥液的徑向是從外到內(nèi) ,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(dá)到均勻 ,合理采用強(qiáng)化手段,對設(shè)計(jì)新的和改造現(xiàn)有的多功能提取罐 ,都十分有必要 。
1 強(qiáng)化方法
1.1 攪拌強(qiáng)化
在多功能提取罐內(nèi)安裝框式攪拌漿 ,提取過程中,攪拌漿將藥材和萃取液充分?jǐn)嚢杌旌?,同時使罐壁上 的藥液不斷更新 ,形成強(qiáng)制對流,強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)效果 ,保證了罐內(nèi)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(zhuǎn)速 ,一般攪拌轉(zhuǎn)速控制在30-80r/min 。
1.2 泵循環(huán)強(qiáng)化
利用提取罐的藥液排出泵 ,作為循環(huán)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(huán)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(guān)閉 ,打開循環(huán)口閥門 ,啟動循環(huán)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(nèi)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(bǔ)空洞,罐內(nèi)整個藥液形成一個強(qiáng)制循環(huán)過程 ,從而使傳質(zhì)、傳熱效果大為改善。
使用后對一個1m3的多功能提取罐進(jìn)行了改進(jìn) ,結(jié)果發(fā)現(xiàn)投入同樣的藥材量 ,在同樣的提取時間內(nèi),改進(jìn)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?yàn)楦倪M(jìn)前 ,提取罐內(nèi)各處的溫度和濃度存在梯度 ,提取結(jié)束時 ,某些地方的藥液濃度已處于飽和或過飽和狀態(tài),而其它地方可能還遠(yuǎn)未達(dá)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(huán)越快 ,強(qiáng)制對流混合作用越好 ,但耗能和設(shè)備成本也會相應(yīng)比較大 ,選擇合理的泵流量很關(guān)鍵。根據(jù)經(jīng)驗(yàn) ,我們認(rèn)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(huán)
配一個容積與多功能提取罐裝液體積相當(dāng)?shù)木彌_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(guān)閉 ,罐內(nèi)壓力隨夾套不斷供熱而增大 ,當(dāng)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(nèi)的藥液就進(jìn)人緩沖容器 ,待藥液完全進(jìn)入后 ,連通控制閥關(guān)閉 ,同時排空控制閥打開 ,提取罐內(nèi)恢復(fù)常壓 ,打開連通控制閥 ,緩沖罐內(nèi)的藥液在重力作用下 ,又自動全流回提取罐內(nèi),關(guān)閉連通控制閥和排空閥 ,完成一次藥液循環(huán) 過程。該系統(tǒng)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(fù)循環(huán)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(yùn)動 ,從而使罐內(nèi)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(yōu)缺點(diǎn)比較
上述三種強(qiáng)化方法均能很好地強(qiáng)化提取效果。其中前兩種屬動力強(qiáng)化 ,需額外消耗一定的能量 ,且泵循環(huán)強(qiáng)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(shè)計(jì)的大容量的多功能提取罐采用攪拌式強(qiáng)化比較好 ;對于現(xiàn)用的大容量提取罐 ,最好采用泵循環(huán)強(qiáng)化;對于新設(shè)計(jì)和現(xiàn)用的小容量提取罐 ,最好采用壓力循環(huán)強(qiáng)化。其中泵循環(huán)和 壓力循環(huán)強(qiáng)化對現(xiàn)用設(shè)備的改進(jìn)工作量較小 ,不用動提取罐的主體。
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