年处理10000吨槐花米提取车间基本工艺设计.doc
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1、制药工程课程设计设计题目:年解决500吨槐花米中药提取车间工艺设计专业班级:制药工程09-1班指引教师:$ $ $ #姓 名: # *设计成员:*李*设计时间:.06.25-.07.13目录制药工程专业课程设计任务书(第七组)4设计题目一:年解决500吨槐花米中药提取车间工艺设计4设计内容和规定:4设计成果:4 工艺概述51.1 前言51.2 工艺简述61.2.1槐花米前解决工艺61.2.2槐花米提取工艺选取61.3 工艺流程91.3.1槐花米提取流程框图:91.3.2工艺流程阐明91.4设计思想:102 操作时间和批次拟定生产制度12生产制度123 物料衡算133.1 前解决车间物料衡算13
2、3.2 提取车间物料衡算133.2.1芦丁粗提取物料衡算133.2.2芦丁精制物料衡算154 能量衡算174.1碱溶罐能量衡算174.2酸沉罐能量衡算195 重要设备选型及阐明205.1 前解决车间设备选型205.1.1挑选设备205.1.2清洗设备205.1.3干燥设备215.1.4粉碎筛分设备225.2 中药提取车间设备选型245.2.1碱溶罐245.2.2过滤设备265.2.2.1碱溶后过滤设备265.2.2.2酸沉后过滤设备275.2.3酸沉罐285.2.4聚酰胺树脂295.2.4.1聚酰胺树脂简介295.2.4.2层析机理305.2.4.3洗脱机理305.2.4.4聚酰胺树脂参数30
3、5.2.4.5树脂用法315.2.5球形浓缩罐325.2.5JH系列酒精回收塔335.3泵345.3.1碱溶泵(CPN型无堵塞碱泵)345.3.2酸沉泵(FB型耐腐蚀泵)355.3.3CD-300高品质真空泵365.4储罐365.5工艺重要设备一览表376 重要管材及管径选取396.1 管材选取396.2 重要管径计算396.2.1蒸汽出口管径计算396.2.2提取罐夹套进蒸汽管径计算396.2.3提取罐夹套出蒸汽管径计算406.2.4饱和石灰水进料总管406.2.5水输入总管406.2.6碱溶罐进出料口管径406.2.7盐酸进料口管径406.2.8酸沉罐进料口管径417 芦丁纯度检查427.
4、1办法:427.2仪器与试剂:427.3操作环节:428 三废解决448.1 废水解决448.1.1基本流程简介448.1.2详细流程458.2 废渣解决468.2.1药渣解决468.2.2药渣生物发酵工艺478.2.3焚烧478.3 废气解决479 投资估算与经济效益分析489.1投资估算489.1.1工程费用489.1.2专项费用489.1.3预备费用499.1.4其她费用499.2经济效益分析499.2.1总成本和其她各项成本计算499.2.2 利润499.3年解决500吨槐花米中药提取车间工艺经济分析509.3.1基本数据509.3.1.1 实行进度519.3.1.2总投资估算及资金来
5、源519.3.1.3.工资及福利费估算529.3.2产品成本估算529.3.2.1 成本估算529.3.2.2 利润总额及分派529.3.2.3 财务赚钱能力分析539.3.2.4 不拟定性分析549.3.3 综合效益分析549.3.3.1 间接经济效益549.3.3.2 社会效益及环境效益549.3.4 评价结论5410 车间工艺平面布置阐明5611 车间技术规定5811.1 前解决车间技术规定5811.2 提取车间技术规定5812 附图5912.1工艺平面布置图(1:100)5912.2提取罐安装图(1:50)5912.3工艺管道仪表流程图5913 设计感想6014 万能粉碎机综述6114
6、.1 工作原理6114.2 构造6114.3 国内外发呈现状6214.4 展望62参照文献64制药工程专业课程设计任务书(第七组)成员:专业:制药工程 班级:09-1班 姓名:设计题目一:年解决500吨槐花米中药提取车间工艺设计设计内容和规定:1按制药工程专业实验所得工艺进行设计,考虑提取前解决;2拟定并绘制中药提取工艺管道流程及环境区域划分;3物料衡算、能量衡算和设备选型;结合工艺对选用设备,如中药材粉碎设备、提取罐、冷却结晶釜、离心机或板框压滤机、真空(或冷却)干燥设备等进行工程分析,此外,每人详细阐述其中一类或一台设备工作原理、构造构成及关于此设备国内外现状、研究前沿。4年解决500吨槐
7、花米车间工艺平面布置(涉及精烘包区域)和侧立面布置(给出标高);5紧扣GMP规范规定;6编写设计阐明书。设计成果:1设计阐明书一份,涉及工艺概述、物料衡算、能量衡算、工艺设备选型阐明、工艺重要设备一览表、车间工艺平面布置阐明、车间技术规定,以及安全、环保、技术经济分析;每位同窗设备详细综述。2工艺平面布置图一套(1:100);3水提罐安装图(向视图1:50);4带控制点工艺管道流程图。5车间、工艺系统三维设计与漫游展示。 工艺概述1.1 前言槐花米广义是为豆科植物槐干燥花蕾及花。中华人民共和国各地区产,以黄土高原和华北平原为多。夏季花未开放时采收其花蕾,称为“槐花米”;花蕾卵形或椭圆形,长26
8、mm,直径约2mm。花萼黄绿色,下部有数条纵纹。萼上方为黄白色未开放花瓣。花梗细小。体轻,手捻即碎。无臭,味微苦涩。采收后除去花序枝、梗及杂质,及时干燥,生用、炒用或炒炭用。具备凉血止血,清肝泻火功能。用于治疗便血、痔血、血痢、崩漏、吐血、衄血、肝热目赤、头痛眩晕。槐花米所含重要成分为芦丁,又称为芸香苷,即槲皮素3-O-芸香糖苷,槲皮素为5,7,3,4-四羟基黄酮。其构造式如下:芦丁为浅黄色粉末或极细针状结晶,具有3分子结晶水,熔点为174178,无水物188190。芦丁溶解度在冷水中1:10000,沸水中1:200,沸乙醇中1:60,沸甲醇中1:7,可溶于乙醇、吡啶、甲酰胺、甘油、丙酮、冰乙
9、酸、乙酸乙酯中,不溶于苯、乙醚、氯仿、石油醚。芦丁分子中具备较多酚羟基,显弱酸性,易溶于碱液中,酸化后又析出,因而可以用碱溶酸沉办法提取芦丁。芦丁分子中因具有邻二酚羟基,性质不太稳定;暴露在空气中能缓缓氧化变为暗褐色,在碱性条件下更容易被氧化分解。硼酸盐能与邻二酚羟基结合,达到保护目,故在碱性溶液中加热提取芦丁时,往往加入少量硼砂。有7-OH、4-OH,酸性强,可用于提取。芦丁可溶于沸水(1:200),微溶于冷水(1:10000)此性质可用于提取与精制。芦丁具备维生素P样作用。能维持血管正常通透性,减低血管脆性,缩短流血时间,可作为高血压病辅助治疗剂。亦可用于防治因缺少芦丁所致其她出血症。1.
10、2 工艺简述1.2.1槐花米前解决工艺1. 槐米挑选:a. 非药用某些去除;b. 杂质去除;2. 清洗:除去粘附在药材表面杂质;3. 烘干:槐米在60C条件下烘干。药材通过挑选、水洗后,此时药材含水量较高,为微生物生长繁殖提供了有利条件,且增长了药材韧性。这给药物质量保证及粉碎带来了不利,因此需要粉碎药物必要先进行干燥;4. 粉碎过筛:槐米粉碎后过24目筛。目是a. 增长药物表面积,增进药物溶解于吸取,提高生物运用度。b. 便于调剂与服用c. 加速药材中有效成分浸出或溶出d. 为制备各种剂型奠定基本;5. 紫外线解决:粉末状槐米在紫外灯下照射24h(粉末不厚于5mm),灭活水解酶。由于芦丁与芸
11、香酶共存与槐米中芦丁在槐米晾晒、洗涤、粉碎、提取等过程中易受芸香酶催化而水解,本环节重要是由于芦丁邻二酚羟基在酸性或碱性条件下都不稳定,此法可使芸香酶灭活或者活性减少来防止芦丁母核被氧化;1.2.2槐花米提取工艺选取槐花米中芦丁提取办法惯用可分为三种:水提法、碱提酸沉法、有机溶剂回流法。查资料文献知,用15g槐花米作为原料,在实验室中最佳操作条件下对例如下:水提法:芦丁提取办法可采用沸水提取法,即取15g槐米粗粉加10倍热水煮沸2030分钟,过滤,再加水煮12次,合并几次煮提液,冷却放置数小时后即可析出芦丁粗品,过滤,用水重结晶一次,可得水精制品芦丁,再用甲醇重结晶一次,可得纯度更高芦丁。碱提
12、法:碱提酸沉法为惯用芦丁提取办法,可用于生产。取15g槐花米于研钵中研成粉状物,置于250mL烧杯中,加入150mL饱和石灰水溶液,于石棉网上加热至沸,并不断搅拌,煮沸15min后,抽滤,滤渣再用100mL饱和石灰水溶液煮沸10min,抽滤。合并两次滤液,然后用15盐酸(约5mI)中和,调节pH为34。放置1h2h,使沉淀完全,抽滤,沉淀用水洗涤2次3次,得芦丁粗品。将粗品芦丁置于250mL烧杯中,加水150mI。于石棉网上加热至沸,不断搅拌并慢慢加入约50mI。饱和石灰水溶液,调节溶液pH为89,待沉淀溶解后,趁热过滤。滤液置于250mL烧杯中,用15盐酸调节溶液pH值为45,静置30min
13、,芦丁以浅黄色结晶析出。抽滤,产品用水洗涤1次2次,烘干后约重1.5g,熔点183C190(不含结晶水)。碱水提取是运用芦丁在碱水中成盐而增大溶解,能力、加酸酸化后可析出结晶原理进行。需注意是碱提时,碱性一定不可太强(pH89),如pH太高,则构造有也许降解,而使收率减少,甚至构造完全破坏。此外,芦丁经碱提酸沉后制得粗品,可配成乙醇溶液,用聚酰胺树脂进行吸附,然后再用高浓度乙醇洗脱,洗脱液经挥发后可得纯度较高芦丁产品。有机溶剂法:将15g粉状槐花米与碳酸氢钠、酒精于回流装置中,加热至沸,待芦丁全溶后,取出过滤,进行蒸馏浓缩,至粘稠状时,加入蒸馏水及2活性炭,调节pH为7.58,加热煮沸20ra
14、in,趁热过滤,滤液调pH一7,自然冷却,结晶析出,烘干,称重得产品。3种办法收率比较:办法水提法碱提法乙醇法收率5.39.610.1酸度与产品质量关系pH10987产品质量/g1.251.511.461.10综合考虑,用水提法虽然操作简朴,但产率太低,不适合于工业化生产;有机溶剂乙醇回流法,产率较高,但用乙醇回流时需要五个多小时,时间长,工业化时单位时间生产批次少,经济效益不明显。相对而言,考虑到生产成本与最后产品纯度等因素,本设计中,对芦丁粗提取采用碱提酸沉办法,重要因素是该办法所需原料成本较低,易于获取,且最后产生废渣,废液对环境污染小,以便解决。并且23小时就能进行一批生产,经济效益明
15、显。并且精制选用聚酰胺树脂先吸附,再洗脱办法重要有如下长处:第一、聚酰胺树脂吸附率与洗脱率都较高,最后可获得纯度很高芦丁产品。第二、吸附洗脱过程中用到乙醇可以回收运用,减少生产成本。故,本设计槐花米提取环节为:1. 碱溶:向槐米中加入8倍量(质量)水煮沸,用硼砂缓冲液饱和石灰水调pH至89,在90C下提取30min,重复提取3次,滤液合并放冷;5549kg2. 过滤:将碱溶后物质过滤,滤渣重复碱溶3次,滤液合并。3. 酸沉:滤液用盐酸调pH至4,6070C保持10min,加入0.25OP一10,沉淀60min。4. 静置、过滤:结晶用盐酸洗涤1次,用冷水洗涤23次得芦丁。5. 大孔吸附树脂:将
16、芦丁粗品转移至大孔吸附树脂中,先用水洗脱,后用50%乙醇洗脱。中药提取纯化是变化中药制剂“大、粗、黑”和服用剂量过大核心,大孔吸附树脂为其中一种良好操作技术。6. 蒸干:将精制芦丁在80C下恒温蒸干,乙醇回收运用。1.3 工艺流程1.3.1槐花米提取流程框图: 表达D级干净区1.3.2工艺流程阐明本工艺采用槐花米提取和制备芦丁。先将购买槐花米进行挑选,以除去非药用某些,再经清洗,清洗后槐花米用干燥设备进行干燥,干燥完全后,将其放入粉碎机中进行粉碎,同步用24目筛过筛,得到槐花米细粉。槐花米前解决完毕之后,将槐花米细粉放入提取罐中,并加入10倍药材量石灰水,以及5%药材量硼砂,在加热煮沸、pH为
17、89条件下搅拌30分钟,该环节重复3次,以达到充分提取有效成分目,然后进行过滤,收集滤液,滤液进入酸沉罐,加HCl调节pH至34;静置1.5小时后,晶体充分析出,过滤即得粗提物,粗提物中有效成分占53%。将粗提物溶于30%乙醇,通过聚酰胺互换树脂进行吸附,再用70%乙醇进行洗脱,收集洗脱液,乙醇蒸发回收后,获得精制芦丁。最后提取率可达89.3%。本工艺选用根据:1) 能保证产品达到预定质量和规定。2) 充分运用原料,以获得较高收率。3) 积极采用成熟新技术、新工艺、新设备,结合详细条件优化生产线。对尚未持续化生产品种,其工艺流程尽量按流水线排布,使产品在生产过程中停留时间最短,以避免产品变色、
18、变质。4) 积极慎重地采用先进可靠工艺指标,在能达到该工艺指标条件下,尽量减少工艺流程来回过程,以减少输送。5) 充分预计到生产中也许发生故障,设计工艺流程时考虑到调节也许性,使生产能正常进行。6) 减少环境污染和有助于综合运用。7) 有助于保证药物卫生,避免药物在生产过程中受到污染。8) 能保证操作人员安全生产和向操作人员提供较好操作条件。1.4设计思想:洋葱头模型:(1)选取拟定每个独立工序;(2)选取各独立工序相应设备与装置;(3)连接各独立工序构成符合规定完整系统,绘制工艺流程图;作为工艺设计,其基本程序是依照(生产)设计任务选取并设计技术方案,然后进行物料能量衡算,再进行设备选型和条
19、件设计,最后绘制工艺流程图和厂区及车间布置图,并编制设计阐明书。当工艺流程图比较牢固地拟定后来,才干开始详细工艺设计、设备设计、净化分区和建筑等设施设计。这时必要添加控制系统,并进行详细危险性可操作分析,然后完毕其她设计任务,最后形成优化总体设计。总体设计重要任务:一定、二平衡、三统一、四协调和五拟定。根据开发技术选取适当工艺路线边设计边进行工艺工程方案优化完毕工艺设计。2 操作时间和批次拟定生产制度生产制度前解决车间:年工作日250天,一天一班制,每班8h。提取车间:年工作日250天,一天两班制,每班8h。按照文献中提届时间,在前解决阶段,通过挑选,洗药,烘干,粉碎过筛,在一天一班,每班8h
20、,能满足提取车间工作进度。在提取阶段,3次碱溶,每次0.5h;酸沉需1.5h;大孔树脂吸附洗脱,经计算需历时1.25h;由于是工业化持续生产,取操作中最长时间并加上时间余量为生产一批时间。因此,咱们设定期间余量为0.5h,供加料卸料以及某些时间耗费,故单批生产时间为2h。故在提取车间,一天两班,一班四批,每批2h。3 物料衡算3.1 前解决车间物料衡算年解决量槐花米为280吨,即280000kg,年工作时间为280天,每天工作周期为8小时,每天解决3批,则每天解决量为:每批解决量为: 由于槐花米自身比较小,在采购原材料时,里面供挑选杂物少,损耗少,忽视不计;粉碎是槐花米前解决损耗重要来源,咱们
21、设定损耗按原材料0.8%;3.2 提取车间物料衡算3.2.1芦丁粗提取物料衡算由每天前解决量知:提取车间每天解决8批,每批解决量;依照文献数据,槐花米中芦丁有效成分占14%16%,考虑粗提取过程中物料损失,每批250kg槐花米可获得70.8kg芦丁粗品,粗品中有效成分含量占53%。每一批次解决槐花米250kg,需要药材量10倍石灰水,故石灰水用量石灰水中各组分含量如下:水质量:饱和石灰水含量:第一次碱溶时需加入硼砂,依照文献数据,硼砂用量为药材质量5%,故所需硼砂用量:以上为第一次碱溶时所需各种物料量,第一次碱溶后滤渣要再进行第二次碱溶,第二次碱溶滤渣再进行第三次碱溶。第二、三次碱溶不需加入硼
22、砂,故其所需各物料用量如下:第二次碱溶:石灰水用量;第三次碱溶:石灰水用量;最后滤渣剩余量为179.2kg。将三次碱溶滤液收集,共5170L,依照文献数据,酸沉过程需使溶液pH维持34,故需要体积分数15%盐酸溶液。经静置,结晶,过滤等环节,可获粗品,废液为5270L。整体物料衡算框图以及物料衡算图如下所示:3.2.2芦丁精制物料衡算将70.8kg粗品溶于30%乙醇,依照文献数据,所需乙醇体积。将所得溶液通过聚酰胺互换树脂。吸附完毕后,改用70%乙醇进行洗脱,洗脱需用乙醇体积,将洗脱液收集后,乙醇挥发,回收,最后得到精制芦丁33.5kg。按槐花米中芦丁含量为15%计算,250kg槐花米中含芦丁
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