年处理100吨茯苓提取浓缩工段工艺设计
摘 要本设计目的在于选用合理的提取工艺，提高茯苓有效成分茯苓多糖的提取率，提高茯苓多糖的治疗效果，降低毒副作用。本课题是设计年处理100吨茯苓提取浓缩工段的工艺流程，最终确定提取工段工艺采用水提醇沉法，水提2次，分别加入12倍、8倍量药材的水，浸泡，煎煮，过滤合并滤液得到提取液；浓缩工段采用双效浓缩器进行浓缩，使有效成分浓度增加；醇沉工段加75%乙醇至醇含量40%，单效浓缩回收乙醇得到茯苓多糖，本设计囊括了工艺过程的物料衡算、热量衡算、设备选型，按GMP规范要求设计车间工艺流程图、编写设计说明书。 另外，对车间提取浓缩工段每道工序做了简要介绍。任务书中规定的年处理100吨茯苓药材提取车间提取浓缩工段工艺设计的设计任务，一年按250个工作日计算，一日2班次，每班次8个小时。同时，在符合GMP标准规定下根据生产需要，保证茯苓多糖产率相对较高的情况下采用先进的设备和生产方法使企业成本降低。 目 录
1 概述
1.1 设计背景及意义 1
1.2 茯苓概述 1
1.3 茯苓化学成份 1
1.4 茯苓的作用 2
1.4.1 药理作用 2
1.4.2 茯苓食疗保健 2
1.5 茯苓提取、浓缩机理及方法 3
2 茯苓提取、浓缩工艺过程
2.1 生产工艺简介 4
2.2 茯苓提取工艺设计条件 4
3 物料衡算
3.1 茯苓提取工段物料衡算 6
3.2 茯苓浓缩工段物料衡算 7
3.3 茯苓醇沉工段物料衡算 8
4 热量衡算
4.1 茯苓提取工段热量衡算 9
4.1.1 Q2的计算 9
4.1.2 提取加热蒸汽用量W蒸的计算 10
4.1.3 提取冷凝水用量WC的计算 10
4.2 茯苓浓缩工段热量衡算 11
4.2.1 进料比的计算 11
4.2.2 浓缩加热蒸汽用量D蒸的计算 12
4.2.3 浓缩冷凝水用量的计算 12
5 工艺设备选型
5.1 主要设备工艺计算 13
5.1.1 提取罐 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
0
4.1.3 提取冷凝水用量WC的计算 10
4.2 茯苓浓缩工段热量衡算 11
4.2.1 进料比的计算 11
4.2.2 浓缩加热蒸汽用量D蒸的计算 12
4.2.3 浓缩冷凝水用量的计算 12
5 工艺设备选型
5.1 主要设备工艺计算 13
5.1.1 提取罐 13
5.1.2 提取液储罐 13
5.1.3 冷凝器 14
5.1.4 双效浓缩器 14
5.1.5 醇沉罐 15
5.2 管路工艺计算 15
5.2.1 物料管径的计算 16
5.2.2 蒸汽管径的计算 16
5.2.3 冷凝器进出水管径计算 17
结论 18
参考文献 19
谢辞 21
1 概述
1.1 设计背景及意义
目前，对茯苓的研究是主要是其化学成分和药理作用。茯苓多糖具有的抗肿瘤和提高免疫力等活性一直是研究的重点，中药的提取浓缩工艺是许多中成药制剂的首要一环，关系到产品的内在质量、经济效益及GMP的实施。但是，关于茯苓提取车间浓缩工段工艺设计研究较少，因此提取、浓缩工艺路线及设备的合理选择是新建或技改提取车间的至关重要的一环。而且茯苓的作用很广泛，改进工艺可以使茯苓应用于食品行业、保健品行业等。同时，对浓缩工段工艺设计的改进还可以节约用料、节约设备减少投资等。我国茯苓资源丰富，结合现代化学与药理研究成果，对茯苓有效成份加以开发利用，对茯苓提取车间的浓缩工艺进行改进，将对传统中药茯苓的开发与应用有现实意义。
1.2 茯苓概述
【别名】茯灵、云苓、松苓。
【来源】多孔菌科真菌茯苓的菌核。
【性味】甘、淡、平。
【功能主治】渗湿利尿、健脾和胃，宁心安神，抑菌，增强机体抗病能力等[1]。用于水肿尿少，痰饮眩悸，脾虚食少，便溏泄泻，心神不安，惊悸失眠
1.3 茯苓化学成份
多聚糖类主要为茯苓聚糖，含量最高可达75%，为一种具有β（1→6）吡喃葡萄糖聚糖支链的β（1→3）吡喃葡萄糖聚糖，切断支链成β（1→3）葡萄糖聚糖，称茯苓次聚糖，常称为茯苓多糖（PPS），具抗肿瘤活性。羧甲基茯苓糖具有促进免疫及抗肿瘤作用[2]。
三萜羧酸茯苓酸[3]、土莫酸、齿孔酸、松苓新、松苓酸等。有报道可证明含7，9（11）去氢茯苓酸、7，9（11）去氢土莫酸、多孔菌酸C及3，4裂环羊毛甾烷型三萜类化合物等。多孔菌酸是外用于肝脏，具有细胞毒作用。此外，含组氨酸、腺嘌呤、胆碱、β茯苓聚糖酶、蛋白酶、辛酸、月桂酸、棕榈酸、脂肪、卵磷脂、麦角甾醇、磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺等。
1.4 茯苓的作用
1.4.1 药理作用
(1) 抑菌作用[4]：体外抗菌试验表明茯苓煎剂对金黄色葡萄球菌、结核杆菌、变形杆菌等均有抑制作用。
(2) 利尿作用[5]：25%茯苓醇浸剂给正常兔腹腔注射0.5g/kg，实验记录显示有明显的利尿作用。用切除肾上腺的大鼠实验证明，利尿作用与影响肾小管Na+的吸收有关。
(3) 免疫作用[6]：茯苓多聚糖对正常及荷瘤小鼠的免疫功能有增强作用，能增强小鼠巨噬细胞吞噬细胞的能力。
(4) 镇静作用[7]：茯苓煎剂腹腔注射一定量后，对降低小鼠自发活动具有很明显的效果，并能对抗咖啡因所致小鼠过度的兴奋和戊巴比妥钠的麻醉作用有明显的协同效果。
(5) 对心血管系统作用[8]：在离体心脏的灌流实验中，茯苓的各种提取物能使土拔鼠和蟾蜍的心肌收缩力增强，心率加快。茯苓苏还可以抑制毛细血管的通透性，增加小鼠心肌Rb的摄取。
(6) 对消化系统作用[9]：抑制大鼠幽门结扎所致溃疡具有很好的效果，并能降低胃液分泌的游离酸含量。茯苓可降低谷丙转氨酶（ALT）含量，防止肝细胞坏死，具有保肝作用。
(7) 对肿瘤的作用：茯苓次聚糖对小鼠肉瘤S180有抑制作用， 抑制率达96.88%．自人工深层培养获得的茯苓菌丝体中，可提取到茯苓多糖F1和H11, 具有明显的抗肿瘤生物活性[10]。
1.4.2 茯苓食疗保健
茯苓含茯苓多糖、葡萄糖、蛋白质、氨基酸、有机酸、脂肪、卵磷脂、腺嘌呤、胆碱、麦角甾醇、多种酶和钾盐。
茯苓能增强机体免疫功能；茯苓多糖具有明显的抗肿瘤作用；有利尿消肿作用，能增加尿中钾、钠、氯等电解质的排出；有镇静及保护肝脏、抑制溃疡的发生、降血糖、抗放射等作用。茯苓还用作茯苓饼、茯苓酥和茯苓酒等。有的国家将茯苓作为海军常用药物及滋补品的原料。在温度较大的地区和场所，茯苓可作为重要的食疗品种，经常食用可健脾，助消化，壮体质[11]。
1.5 茯苓提取、浓缩机理及方法
中药提取原理是将中药材中（细胞）的有效成分（绝大部分为植物细胞的次生代谢产物），通过浸润、溶解、扩散的过程，将其从细胞壁一侧的原生质中转至细胞壁另一侧的提取溶剂中。
细胞是构成中药材的基本单元，为了使有效成分茯苓多糖从固体原药材中快速充分地提取出来，中药材需经过预处理加工成中药饮片：如切片、粉碎、研磨或加工成型。茯苓多糖主要存在于茯苓细胞壁中，按照溶解度的不同又分为水溶性茯苓多糖和碱溶性茯苓多糖。通常采用的提取方法[12]有水提醇沉法、碱提醇沉法、酶+热水浸提法、?微波、超声波辅助提取法、发酵醇沉法、二氧化碳超临界萃取法等。而本设计采用水提醇沉法对茯苓进行提取浓缩工艺设计。
水提醇沉法：称取适量茯苓→热水浸提→滤过→滤液→双效浓缩→加75%乙醇沉淀（含醇量达40%）→上清液单效浓缩→茯苓多糖。该法采用水作为溶剂，具有价廉、无毒、操作安全等优点。
水溶性多糖的提取主要与提取次数、时间、固液比及温度等因素有关[13]。随着提取次数增多，多糖的浸出率明显增高，但提取次数不宜过多，一般为两次，否则，将造成后期工作量增大，提取成
1 概述
1.1 设计背景及意义 1
1.2 茯苓概述 1
1.3 茯苓化学成份 1
1.4 茯苓的作用 2
1.4.1 药理作用 2
1.4.2 茯苓食疗保健 2
1.5 茯苓提取、浓缩机理及方法 3
2 茯苓提取、浓缩工艺过程
2.1 生产工艺简介 4
2.2 茯苓提取工艺设计条件 4
3 物料衡算
3.1 茯苓提取工段物料衡算 6
3.2 茯苓浓缩工段物料衡算 7
3.3 茯苓醇沉工段物料衡算 8
4 热量衡算
4.1 茯苓提取工段热量衡算 9
4.1.1 Q2的计算 9
4.1.2 提取加热蒸汽用量W蒸的计算 10
4.1.3 提取冷凝水用量WC的计算 10
4.2 茯苓浓缩工段热量衡算 11
4.2.1 进料比的计算 11
4.2.2 浓缩加热蒸汽用量D蒸的计算 12
4.2.3 浓缩冷凝水用量的计算 12
5 工艺设备选型
5.1 主要设备工艺计算 13
5.1.1 提取罐 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
0
4.1.3 提取冷凝水用量WC的计算 10
4.2 茯苓浓缩工段热量衡算 11
4.2.1 进料比的计算 11
4.2.2 浓缩加热蒸汽用量D蒸的计算 12
4.2.3 浓缩冷凝水用量的计算 12
5 工艺设备选型
5.1 主要设备工艺计算 13
5.1.1 提取罐 13
5.1.2 提取液储罐 13
5.1.3 冷凝器 14
5.1.4 双效浓缩器 14
5.1.5 醇沉罐 15
5.2 管路工艺计算 15
5.2.1 物料管径的计算 16
5.2.2 蒸汽管径的计算 16
5.2.3 冷凝器进出水管径计算 17
结论 18
参考文献 19
谢辞 21
1 概述
1.1 设计背景及意义
目前，对茯苓的研究是主要是其化学成分和药理作用。茯苓多糖具有的抗肿瘤和提高免疫力等活性一直是研究的重点，中药的提取浓缩工艺是许多中成药制剂的首要一环，关系到产品的内在质量、经济效益及GMP的实施。但是，关于茯苓提取车间浓缩工段工艺设计研究较少，因此提取、浓缩工艺路线及设备的合理选择是新建或技改提取车间的至关重要的一环。而且茯苓的作用很广泛，改进工艺可以使茯苓应用于食品行业、保健品行业等。同时，对浓缩工段工艺设计的改进还可以节约用料、节约设备减少投资等。我国茯苓资源丰富，结合现代化学与药理研究成果，对茯苓有效成份加以开发利用，对茯苓提取车间的浓缩工艺进行改进，将对传统中药茯苓的开发与应用有现实意义。
1.2 茯苓概述
【别名】茯灵、云苓、松苓。
【来源】多孔菌科真菌茯苓的菌核。
【性味】甘、淡、平。
【功能主治】渗湿利尿、健脾和胃，宁心安神，抑菌，增强机体抗病能力等[1]。用于水肿尿少，痰饮眩悸，脾虚食少，便溏泄泻，心神不安，惊悸失眠
1.3 茯苓化学成份
多聚糖类主要为茯苓聚糖，含量最高可达75%，为一种具有β（1→6）吡喃葡萄糖聚糖支链的β（1→3）吡喃葡萄糖聚糖，切断支链成β（1→3）葡萄糖聚糖，称茯苓次聚糖，常称为茯苓多糖（PPS），具抗肿瘤活性。羧甲基茯苓糖具有促进免疫及抗肿瘤作用[2]。
三萜羧酸茯苓酸[3]、土莫酸、齿孔酸、松苓新、松苓酸等。有报道可证明含7，9（11）去氢茯苓酸、7，9（11）去氢土莫酸、多孔菌酸C及3，4裂环羊毛甾烷型三萜类化合物等。多孔菌酸是外用于肝脏，具有细胞毒作用。此外，含组氨酸、腺嘌呤、胆碱、β茯苓聚糖酶、蛋白酶、辛酸、月桂酸、棕榈酸、脂肪、卵磷脂、麦角甾醇、磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺等。
1.4 茯苓的作用
1.4.1 药理作用
(1) 抑菌作用[4]：体外抗菌试验表明茯苓煎剂对金黄色葡萄球菌、结核杆菌、变形杆菌等均有抑制作用。
(2) 利尿作用[5]：25%茯苓醇浸剂给正常兔腹腔注射0.5g/kg，实验记录显示有明显的利尿作用。用切除肾上腺的大鼠实验证明，利尿作用与影响肾小管Na+的吸收有关。
(3) 免疫作用[6]：茯苓多聚糖对正常及荷瘤小鼠的免疫功能有增强作用，能增强小鼠巨噬细胞吞噬细胞的能力。
(4) 镇静作用[7]：茯苓煎剂腹腔注射一定量后，对降低小鼠自发活动具有很明显的效果，并能对抗咖啡因所致小鼠过度的兴奋和戊巴比妥钠的麻醉作用有明显的协同效果。
(5) 对心血管系统作用[8]：在离体心脏的灌流实验中，茯苓的各种提取物能使土拔鼠和蟾蜍的心肌收缩力增强，心率加快。茯苓苏还可以抑制毛细血管的通透性，增加小鼠心肌Rb的摄取。
(6) 对消化系统作用[9]：抑制大鼠幽门结扎所致溃疡具有很好的效果，并能降低胃液分泌的游离酸含量。茯苓可降低谷丙转氨酶（ALT）含量，防止肝细胞坏死，具有保肝作用。
(7) 对肿瘤的作用：茯苓次聚糖对小鼠肉瘤S180有抑制作用， 抑制率达96.88%．自人工深层培养获得的茯苓菌丝体中，可提取到茯苓多糖F1和H11, 具有明显的抗肿瘤生物活性[10]。
1.4.2 茯苓食疗保健
茯苓含茯苓多糖、葡萄糖、蛋白质、氨基酸、有机酸、脂肪、卵磷脂、腺嘌呤、胆碱、麦角甾醇、多种酶和钾盐。
茯苓能增强机体免疫功能；茯苓多糖具有明显的抗肿瘤作用；有利尿消肿作用，能增加尿中钾、钠、氯等电解质的排出；有镇静及保护肝脏、抑制溃疡的发生、降血糖、抗放射等作用。茯苓还用作茯苓饼、茯苓酥和茯苓酒等。有的国家将茯苓作为海军常用药物及滋补品的原料。在温度较大的地区和场所，茯苓可作为重要的食疗品种，经常食用可健脾，助消化，壮体质[11]。
1.5 茯苓提取、浓缩机理及方法
中药提取原理是将中药材中（细胞）的有效成分（绝大部分为植物细胞的次生代谢产物），通过浸润、溶解、扩散的过程，将其从细胞壁一侧的原生质中转至细胞壁另一侧的提取溶剂中。
细胞是构成中药材的基本单元，为了使有效成分茯苓多糖从固体原药材中快速充分地提取出来，中药材需经过预处理加工成中药饮片：如切片、粉碎、研磨或加工成型。茯苓多糖主要存在于茯苓细胞壁中，按照溶解度的不同又分为水溶性茯苓多糖和碱溶性茯苓多糖。通常采用的提取方法[12]有水提醇沉法、碱提醇沉法、酶+热水浸提法、?微波、超声波辅助提取法、发酵醇沉法、二氧化碳超临界萃取法等。而本设计采用水提醇沉法对茯苓进行提取浓缩工艺设计。
水提醇沉法：称取适量茯苓→热水浸提→滤过→滤液→双效浓缩→加75%乙醇沉淀（含醇量达40%）→上清液单效浓缩→茯苓多糖。该法采用水作为溶剂，具有价廉、无毒、操作安全等优点。
水溶性多糖的提取主要与提取次数、时间、固液比及温度等因素有关[13]。随着提取次数增多，多糖的浸出率明显增高，但提取次数不宜过多，一般为两次，否则，将造成后期工作量增大，提取成
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