中藥提取工藝節(jié)能降耗設(shè)計(jì)探討

謝松林

（中國醫(yī)藥集團(tuán)聯(lián)合工程有限公司廣州分公司，廣東廣州 510641）

中藥提取工藝節(jié)能降耗設(shè)計(jì)探討

謝松林

（中國醫(yī)藥集團(tuán)聯(lián)合工程有限公司廣州分公司，廣東廣州 510641）

中藥提取的能耗在中藥生產(chǎn)中占主要部分。當(dāng)前，能源消耗、環(huán)境污染問題與中藥企業(yè)快速發(fā)展存在的矛盾越來越大。我國提出醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)集約化發(fā)展，作為能耗大戶的中藥企業(yè)節(jié)能降耗意義重大。對中藥提取工藝節(jié)能降耗必要性進(jìn)行了論述，分析了中藥提取過程中的主要能耗，從中藥提取工藝中節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用、節(jié)能工藝的應(yīng)用以及生產(chǎn)管理等方面對提取節(jié)能降耗措施進(jìn)行了詳細(xì)探討，為設(shè)計(jì)節(jié)約技術(shù)型中藥企業(yè)提供思路。

中藥提??；提取工藝設(shè)備；工藝設(shè)計(jì)；節(jié)能降耗

中藥產(chǎn)業(yè)是我國醫(yī)藥工業(yè)的重要組成部分，對保護(hù)和增進(jìn)人民健康、提高生活質(zhì)量及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有十分重要作用。近幾年中藥快速發(fā)展的同時(shí)，能耗高、環(huán)境污染、生產(chǎn)成本高等問題日益突出。新修訂的《環(huán)境保護(hù)法》自2015年實(shí)施以來，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，環(huán)保監(jiān)督檢查日益加強(qiáng)，對中藥產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展提出新要求，環(huán)保及能耗問題的解決既要開源，又需要節(jié)流。中藥提取在中藥生產(chǎn)中的能耗占比非常大，降低中藥提取能耗對企業(yè)的意義非常重大。基于先進(jìn)的工藝技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備以及管理，使得提取工藝的能耗降低，既降低成本，又保護(hù)環(huán)境，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

1 中藥提取節(jié)能降耗的必要性

1.1 中藥提取節(jié)能降耗適應(yīng)中藥企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需要

伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高，對能源的需求日益增加。我國能源資源有限，特別是天然氣、石油等能源存在結(jié)構(gòu)性短缺，很多中藥生產(chǎn)企業(yè)的動(dòng)力蒸汽由燃煤或燃油鍋爐轉(zhuǎn)為燃天然氣鍋爐生產(chǎn)，中藥提取生產(chǎn)企業(yè)受到天然氣供應(yīng)緊張影響特別大。另外，過去政府從片面追求GDP 的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在人類與自然環(huán)境和諧可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境問題逐漸成為決定中藥企業(yè)生存的關(guān)鍵因素之一。因此，節(jié)能降耗對于中藥企業(yè)而言意義重大，為中藥企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

1.2 中藥提取節(jié)能降耗能夠使得中藥企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提高

中藥提取生產(chǎn)過程中，中藥提取的能耗成本占整個(gè)中藥生產(chǎn)非常高，可達(dá)70 %左右，控制好能耗至關(guān)重要。因此節(jié)能降耗使得企業(yè)的成本降低，提升中藥企業(yè)在日趨激烈的醫(yī)藥市場中的競爭力具有深遠(yuǎn)的意義。

1.3 中藥提取節(jié)能降耗對環(huán)境保護(hù)有利

中藥提取節(jié)能能夠使得能源的消耗降低，使得鍋爐尾氣的排放減少。通過增加有機(jī)溶媒回收及減少有機(jī)廢氣廢液的排放，有利于減輕環(huán)保處理壓力和成本。因此，在保護(hù)環(huán)境和增加效益方面節(jié)能降耗的作用巨大。

2 中藥提取工藝的能耗分析

通常，中藥提取工藝可分為提取、過濾、分離、濃縮、醇沉、干燥以及收粉包裝等環(huán)節(jié)。其中提取、濃縮需要使用大量的蒸汽以及循環(huán)冷卻水，是中藥提取能耗最大最集中的生產(chǎn)工序，能否降低提取濃縮的能耗直接影響到中藥生產(chǎn)企業(yè)的效益。中藥生產(chǎn)過程中的能耗主要包括兩方面，一方面，理論最小功，受工藝限制的最小功，是為了使生產(chǎn)推進(jìn)得到保證產(chǎn)生的推動(dòng)力，這部分能耗不能控制，當(dāng)前也缺乏相應(yīng)節(jié)能措施[1]。另外一方面，中藥提取生產(chǎn)過程中，因?yàn)槁浜蟮脑O(shè)備裝備、不合理的生產(chǎn)工藝以及不規(guī)范的人為操作等原因造成的能耗損失及污染物排放，基于對生產(chǎn)設(shè)備改進(jìn)、生產(chǎn)工藝的改善、強(qiáng)化人員管理等措施使得能量損耗降低。

3 中藥提取節(jié)能降耗的措施

3.1 中藥提取節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用

第一，水提濃縮工藝過程中MVR（機(jī)械式蒸汽再壓縮技術(shù)）的應(yīng)用。濃縮設(shè)備是中藥提取必不可少的重要設(shè)備，從能耗方面來看，濃縮工序一直也是中藥提取能耗的最大部分。MVR是利用設(shè)備蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)蒸汽壓縮機(jī)壓縮做功，二次蒸汽的熱能提升，并循環(huán)向蒸發(fā)系統(tǒng)供熱，從而降低對外界能耗需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)[2]。MVR技術(shù)已成功應(yīng)用于中藥提取濃縮，通過壓縮原料液蒸發(fā)出來的二次蒸汽，提升二次蒸汽熱焓后進(jìn)入蒸發(fā)器加熱原料液，這樣不但可以回收余熱、降低能耗，而且整個(gè)蒸發(fā)過程溫和，能夠最大限度的保證藥品質(zhì)量。MVR系統(tǒng)只需要在預(yù)熱物料啟動(dòng)時(shí)消耗少量蒸汽，且對比真空濃縮消耗的冷卻水小的多，相比傳統(tǒng)中藥提取的單效濃縮蒸發(fā)器，可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用70 %以上；對于雙效濃縮蒸發(fā)器，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用60 % ～ 70 %；對于三效濃縮蒸發(fā)器，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用約40 %[3]，MVR具有顯著的節(jié)能效果。

第二，醇（沉）提濃縮工藝過程中CLHPE（閉環(huán)式熱泵蒸發(fā)機(jī)組）的應(yīng)用。MVR蒸發(fā)裝置的出現(xiàn)雖然可以在一定程度上降低能耗，但由于MVR的壓縮機(jī)采用高速離心式壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)，對于常見的中藥醇提或醇沉藥液濃縮則存在較大的防爆安全隱患，現(xiàn)行業(yè)內(nèi)也尚沒有MVR直接蒸發(fā)有機(jī)溶媒的成功案例。針對現(xiàn)有蒸發(fā)裝置的不足，CLHPE利用壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)工質(zhì)在閉合循環(huán)過程釋放和吸收的能量作為原料蒸發(fā)和二次蒸汽冷凝所需能量，也即工質(zhì)冷凝時(shí)釋放的能量作為原料蒸發(fā)時(shí)吸收的能量，原料蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝時(shí)釋放的能量為工質(zhì)蒸發(fā)時(shí)吸收的能量。系統(tǒng)通過工質(zhì)吸熱放熱不斷進(jìn)行熱力循環(huán)，實(shí)現(xiàn)原料蒸發(fā)濃縮及二次蒸汽的冷凝。閉環(huán)式熱泵蒸發(fā)機(jī)組適合各種液體原料的蒸發(fā)濃縮，特別是含乙醇等有機(jī)溶媒的中藥濃縮工藝，低能耗、低成本、清潔環(huán)保，成本低，與常規(guī)單效濃縮蒸發(fā)器比較，2.5 m3/h的閉環(huán)式熱泵蒸發(fā)機(jī)組每年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用70 % ～ 80 %，節(jié)能增效優(yōu)勢明顯。

第三，隨著中藥干燥設(shè)備發(fā)展，傳統(tǒng)能耗大的廂式干燥設(shè)備已慢慢被新式干燥設(shè)備取代，目前主流選用的干燥設(shè)備為噴霧干燥和真空干燥兩種，特別是真空帶式干燥因在真空條件下降低物料蒸發(fā)溫度，既能避免高溫對藥物質(zhì)量的影響，也能減少加熱能耗，在中藥提取收膏干燥生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛。

第四，有機(jī)溶媒真空濃縮過程中的干泵應(yīng)用。醇（提）沉液常規(guī)采用單效濃縮器，醇沉液產(chǎn)生的二次乙醇蒸汽經(jīng)列管冷凝器冷凝后，一部分乙醇被冷凝下來，一部分被真空抽走當(dāng)尾氣排走，由于傳統(tǒng)采用的水環(huán)真空機(jī)組，含乙醇的尾氣不能被回收，既增加溶劑損耗也增加環(huán)保處理壓力。相比使用水環(huán)真空機(jī)組，采用干泵使被真空抽走的乙醇經(jīng)壓縮后冷凝回收，乙醇回收率理論上基本可達(dá)百分之百，增加了乙醇的回收利用率和減少有機(jī)廢液的排放。

3.2 中藥提取節(jié)能工藝的應(yīng)用

3.2.1 提取工藝優(yōu)化

目前中藥提取環(huán)節(jié)最常用的提取設(shè)備為多功能提取罐，該裝置密封性好、廢渣排放方便而應(yīng)用最廣，但也存在能耗大，溶劑使用多等缺點(diǎn)。熱回流提取濃縮機(jī)組用于中藥材的提取濃縮工序，改變了傳統(tǒng)先提取后濃縮的工藝。該設(shè)備視提取物的種類不同，最多可縮短生產(chǎn)時(shí)間50 %左右，節(jié)約蒸汽50 %以上，減少溶劑投入量50 %左右，收膏比率比傳統(tǒng)工藝提高10 % ～ 20 %[4]。

3.2.2 提取溶媒回收重復(fù)利用

中藥提取使用大量溶媒使藥用成分從中藥溶解出來，如水提中藥與水的比例為1∶( 10 ～ 25 )不等，傳統(tǒng)落后的提取工藝除了需花費(fèi)大量能耗濃縮有效中藥成分外，分離出的溶媒因含有一些提取物成分，直接排放既加大溶媒損耗，也大大增加污水環(huán)保處理壓力，如對這些溶媒進(jìn)行收集處理，達(dá)到提取溶媒的標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)GMP驗(yàn)證不影響產(chǎn)品質(zhì)量的條件下重復(fù)回收利用，既減排又降成本。

3.2.3 加大蒸汽加熱過程中的冷凝水回收

中藥提取車間的飽和蒸汽使用量大，使用點(diǎn)比較集中，蒸汽基本都是通過設(shè)備換熱器進(jìn)行換熱，產(chǎn)生的冷凝水比較干凈，有利于冷凝水回收利用，達(dá)到節(jié)能減耗增效目的。

3.2.4 提取工藝優(yōu)化布局

根據(jù)中藥提取工藝，車間垂直化布置，利用重力輸送物料及料液，減少各個(gè)環(huán)節(jié)之間物料，時(shí)間以及動(dòng)力的損耗。減少真空使用點(diǎn)，輸送泵的使用數(shù)量和管道的橫穿，既符合物料輸送路程宜短的原則也達(dá)到節(jié)能的宗旨[5]。提取濃縮等設(shè)備散熱大的區(qū)域，在工藝布局時(shí)盡量使散熱設(shè)備靠外墻，或把車間設(shè)計(jì)成南北通透，充分利用自然補(bǔ)風(fēng)散熱，降低機(jī)械排風(fēng)帶來的能耗，也減少通排風(fēng)管路。

3.3 加強(qiáng)中藥提取生產(chǎn)管理

中藥企業(yè)對新設(shè)備、新技術(shù)的使用，基于生產(chǎn)工藝的進(jìn)步使得能耗降低。中藥生產(chǎn)企業(yè)的新設(shè)備改進(jìn)、新工藝的應(yīng)用都是通過人的操作實(shí)現(xiàn)，因此，中藥生產(chǎn)中需要重視管理工作，強(qiáng)化人員的培訓(xùn)，提升員工綜合素質(zhì)，增強(qiáng)生產(chǎn)人員的專業(yè)技術(shù)水平，從而減少或避免中藥生產(chǎn)過程中人員操作失誤，減少能耗損失與廢棄物排放，同時(shí)也保證了中藥生產(chǎn)質(zhì)量的一致性要求。制定崗位責(zé)任執(zhí)行，做到權(quán)責(zé)明確，規(guī)范中藥生產(chǎn)過程中的管理，建立科學(xué)完善的獎(jiǎng)懲制度，使得中藥企業(yè)生產(chǎn)人員生產(chǎn)積極性提高，從而提高生產(chǎn)人員對中藥過程節(jié)能降耗的支持。

4 結(jié)束語

中藥提取生產(chǎn)企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，在滿足GMP規(guī)范要求的同時(shí)改善中藥企業(yè)的生產(chǎn)工藝，構(gòu)建技術(shù)型、節(jié)約型企業(yè)。將傳統(tǒng)中藥的優(yōu)勢特色與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，降低中藥企業(yè)生產(chǎn)過程中的能耗，一方面降低經(jīng)營成本，另外一方面，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高經(jīng)濟(jì)與社會效益。中藥生產(chǎn)中新設(shè)備、新技術(shù)以及新工藝應(yīng)用的同時(shí)，加強(qiáng)對人員的培訓(xùn)管理，實(shí)現(xiàn)中藥生產(chǎn)節(jié)能減排的目的，保證中藥企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]趙峰.化工過程中節(jié)能降耗工藝設(shè)計(jì)探究[J].化工管理，2016（15）：160.

[2]李偉.機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)（ MVR）研究現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代化工，2016（11）：28-29.

[3]侯超.中藥提取液蒸發(fā)濃縮過程采用機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)特性研究[J].現(xiàn)代化工，2016（11）：172-174.

[4]王可.簡述中藥提取車間的設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息，2015（8）：44-47.

[5]王志祥. 制藥工程學(xué)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2003.

Discussion of Energy Saving and Emission Reduction in Design of Chinese Medicine Extraction Process

Xie Songlin
（Guangzhou Branch, SINO PHARMENGIN Corporation, Guangzhou510641）

Energy consumed in extraction is main part of energy consumption in Chinese medicine production. Currently, the contradiction between energy consumption and environment protection is becoming apparent. It was signi fi cant in energy saving as the enterprises with large energy consumption to develop integration of Chinese medicine productions. In this article, the necessity of reducing energy consumption in Chinese medicine extraction process was expounded, and the main energy consumption in the process was analyzed. From the aspects of production management and applying energy saving equipment and processes, the measures of energy saving and emission reduction were discussed in detail, which may be referenced by some Chinese medicine enterprises focused on saving technology.

Chinese medicine extraction; equipment used in extraction process; process design; energy saving and emission reduction

TQ 461

A

2095-817X（2017）06-0053-003

2017-08-28

謝松林（1987—），男，碩士研究生，主要從事醫(yī)藥工業(yè)廠房的工藝設(shè)計(jì)。