CN105126383A - 中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺及工艺装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺及工艺装备。工艺包括提取工艺：根据完成前处理的中药材特性，智能中控系统控制提取系统采用水提方式或醇提方式进行中药材有效成份的提取，并将提取的中药提取液输送到浓缩系统；浓缩工艺：根据中药提取液的性质及蒸发浓缩要求，智能中控系统控制浓缩系统选择匹配的浓缩方式，使中药提取液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值，优选方式还包括干燥工艺。工艺装备包括采用多功能直筒提取罐的提取系统、采用2+1双效MVR乙醇/水蒸发的浓缩系统及智能中控系统，优选方式中包括干燥系统。本发明可用于全部药物生产，集成提取浓缩干燥技术，药物生产过程高效节能。

Description

中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺及工艺装备

技术领域

本发明属于中药制备领域，具体地说，涉及中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺及工艺装备。

背景技术

中医中药是我国璀璨文化瑰宝，数千年来为中华民族的繁衍和健康做出了巨大贡献，一直是我国药物产品类别中的重要组成部分。中药制药过程一般包括提取、浓缩、干燥三大工艺环节。其中，提取具有药用价值的化学成分，既是中药制剂原料成型前的重要环节，也是中药生产过程中重要的单元操作，它直接影响中药质量和临床效果，但目前国内大多数制药厂的中药生产现状却不容乐观。而浓缩工艺一直都是中药提取的能耗大户。单效浓缩锅虽然结构简单、使用方便，但能耗大，已经不适合企业节能减排的发展需要；普通双效浓缩机组虽然比单效节能，但总体能耗还是很大，而且使用一段时间后，生产能力下降严重，浓缩工艺能耗一般占生产车间60％的蒸汽高能耗消耗。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺及工艺装备，根据各种中药的差异性，设计出一套中药高效节能集成提取浓缩成套技术，具有高效节能特点。

为了解决上述技术问题，本发明开了一种中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺及工艺装备。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺，包括：

提取工艺：根据完成前处理的中药材的特性，智能中控系统控制提取系统采用水提方式或以乙醇为溶媒的醇提方式进行中药材有效成份的提取，并将提取的含有有效成分的中药提取液输送到浓缩系统；

浓缩工艺：根据中药提取液的性质、药液的性质及蒸发浓缩要求，智能中控系统控制浓缩系统选择匹配的浓缩方式，使中药提取液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值。

在其中一优选实施例中，浓缩工艺具体包括：

根据中药提取液的性质及蒸发浓缩要求，智能中控系统控制并联的MVR降膜蒸发器及双效降膜蒸发器选择对应的浓缩方式，使中药提取液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值。

在其中一优选实施例中，浓缩工艺还包括：

提取溶媒回收：完成醇提浓缩过程后，智能中控系统控制酒精回收塔回收作为溶媒的乙醇，回收后的乙醇储存入酒精储罐中，后被送入提取系统再次作为醇提中的溶媒。

在其中一优选实施例中，还包括干燥工艺：经过提取工艺及浓缩工艺后的药液进入干燥系统，干燥系统对浓缩后的药液进行干燥，使药液成为干膏药粉。

在其中一优选实施例中，提取工艺具体包括如下步骤：

溶媒选择步骤：完成前处理的中药材投入多功能直筒提取罐中，根据中药材的特性，智能中控系统控制纯化水系统或乙醇储罐向多功能直筒提取罐中注入水溶液或乙醇溶液作为溶媒；

提取步骤：通过传感器的检测反馈结果，智能中控系统控制多功能直筒提取罐中溶媒的加入量、提取温度、提取压力与提取时间，多功能直筒提取罐根据溶媒加入量、提取温度、提取压力与提取时间，完成中药材中的有效成分的提取，有效成分溶入溶媒中形成中药提取液，有效成分之外的其他成分则形成药渣，中药提取液及药渣在多功能直筒提取罐中分离，含有有效成分的中药提取液再经过过滤装置的过滤，过滤完毕后输入药液储罐储存，并从药液储罐中进入浓缩系统。；

根据本发明的第二方面，本发明提供一种中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺装备，包括：

提取系统、浓缩系统及智能中控系统；

提取系统：与智能中控系统及浓缩系统分别连接，用于根据完成前处理的中药材的特性，按照智能中控系统的指示，采用水提方式或以乙醇为溶媒的醇提方式进行中药材有效成份的提取，并将提取的含有有效成分的中药提取液输送到浓缩系统；

浓缩系统：与智能中控系统连接，用于根据中药提取液、药液的性质及蒸发浓缩要求，按照智能中控系统的指示，采用匹配的浓缩方式，使中药提取液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值。

在其中一优选实施例中，浓缩系统包括：

主控设备：并联的MVR降膜蒸发器和双效降膜蒸发器，以及一效气液分离器和二效气液分离器；

以及，

配套设备：与双效MVR降膜蒸发器、双效降膜蒸发器、一效气液分离器及二效气液分离器配套使用的真空系统、泵辅设备、管线、仪表、自动操作控制系统、冷凝水管、冷凝水板式预热器、不凝气板式预热器及生蒸汽螺旋管预热器；

智能中控系统通过感应装置对主控设备及配套设备进行监控，使药液中的水提溶液或乙醇提取溶液浓度从初始浓度值达到预先设置的最优浓度值。

在其中一优选实施例中，还包括：酒精回收系统；酒精回收系统包括酒精回收塔，酒精回收塔连通MVR降膜蒸发器及双效降膜蒸发器。

在其中一优选实施例中，提取系统包括：带冷却器、带搅拌及侧过滤的6000L多功能提取罐、挥发油收集装置、药液储罐、60000L酒精储罐、醇沉罐及双联过滤器。

在其中一优选实施例中，还包括干燥系统：与浓缩系统连接，用于对提取及浓缩后的药液进行干燥，使药液成为干膏药粉；干燥系统包括：静态微波真空干燥机、200M2真空带式干燥机及沸腾微波干燥机。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

1)利用智能中控系统控制提取系统，通过安装的传感器，经过计算机处理，精确控制溶媒加入量、温度、压力与时间4大影响药物提取的关键因素，提高药材的利用率，使提取过程更加高效。

2)利用智能中控系统控制浓缩工艺，对浓缩系统进行智能控制，通过各种感应装置，由计算机集中控制，根据预先设置的最优值，进行监控，使药液到浓缩药液的过程得到最大的利用率。

3)采用的多功能直筒提取罐具有以下优势：a、采用双夹套及底部加热；能节约蒸汽9-11％/次；b、渣门布满滚珠减少摩擦，加快排渣与增加排渣门使用寿命；c、与新型挥发油收集装置如油水分离器结合，提高芳香油回收率；d、新式捕沫器；快开折流板式带过滤装置，易清洗，带过滤装置防止药液进入冷凝器造成冷凝器内部结垢；e、蒸汽不凝气排放口；蒸汽中含不凝气体如不排放会占用加热平面、配了排放口、排放不凝气体增加了加热面积、提高了加热效率；f、采用搅拌提取，缩短时间，提高提取效率及转移率，减少时间，节约能源。

4)采用的2+1双效MVR乙醇/水蒸发浓缩系统，具有如下优势：a、工艺路线成熟：MVR蒸发技术是将系统中产生的二次蒸汽循环利用，对其进行压缩做功升温升压，因此蒸发过程中不消耗生蒸汽，同时也节省了大量的循环冷却水，减少了冷凝器以及配套的冷却塔、水泵等投资；b、节约能效显著：对于蒸发量(乙醇2×3.0T/h+水蒸气3T/h)的MVR系统，MVR部分蒸发每吨水能耗仅为45度电，正常运行不用生蒸汽，按照当地工业用电价格0.8元/度计算，蒸发一吨水的成本为36元，这个运行成本仅是传统三效蒸发器的1/4，同时，该系统年节省运行费用达到477万元；c、系统控制精准、自动化程度高：该系统主体蒸发器为一效降膜蒸发器和二效降膜蒸发器。系统能否稳定运行，自动化控制是关键，该系统的自控部分采用了DCS控制系统，实现各传感信息的采集、传输和回路的自动控制。上位机采用WinCC组态软件，实现工控机远程操作、监控、报警和各种报表等功能。

当然，实施本发明的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例中中药提取浓缩工艺流程图；

图2是本发明实施例中提取浓缩系统结构简图；

图3为本发明实施例中酒精回收塔的工作结构简图；

图4是本发明实施例中双效降膜蒸发器的结构示意图；

图5是本发明实施例中MVR降膜蒸发器工作原理方框图；

图6是本发明实施例中MVR降膜蒸发器控制原理图；

图7是本实施例中静态微波真空干燥机的结构简图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明为满足企业所有药品生产需要，同时考虑中药的差异性，设计出一套中药高效节能集成提取成套技术，以该技术为核心，将企业目前生产的所有药物所需要的工艺进行整合，通过生产工艺流程设计，设备选型与设计，智能中控系统设计，车间布局设计，建立一条中药高效节能自动化集成提取浓缩组合的生产线。该生产线的建立不仅能解决企业生产成本高、中药资源利用率低、生产周期长、提取溶媒消耗量大、高能耗与产品性能差等关键性问题，而且能使企业的产能翻一番，更重要的是生产线符合国家提出的高效节能环保的科学发展大方向。

本发明以“高效·节能”为目标，设计并建立一条中药高效节能自动化集成提取浓缩组合的生产线，通过对整体工艺流程方案设计，设备选型与设计，智能中控系统设计、车间布局设计来实现。本项目分别对“提取系统”、“浓缩系统”、“干燥系统”的选型与设计，智能中控系统设计进行重点的研究，新的生产线选用目前市场上先进的制药设备，经项目负责人廖志钟工程师的研究分析，根据企业生产现状，将不同的提取、浓缩、干燥等制药技术与设备进行组合搭配，并利用智能系统控制生产线。

本发明中的整套高效节能自动化集成提取浓缩工艺及工艺装备生产线可以用于企业全部药物生产，集成提取浓缩干燥技术，并具有高效节能特点。

本发明的具体内容包括：(1)生产工艺流程的设计；(2)提取系统的选型与设计；(3)浓缩系统的选型与设计；(4)干燥系统的选型与设计；(5)智能中控系统的设计；(6)厂房布局的设计。下面，按照上述六方面详细介绍本发明。

1、生产工艺流程的设计

请参考图1，本发明设计的生产工艺流程可处理企业所有的药物生产，是具备中药前处理、炮制、提取、浓缩等多功能的中药前处理及提取生产线。具体包括如下工艺流程：中药材的前处理，包括中药材的挑选、洗药、润药、切药、干燥、粉碎等工序；在前处理工序中，配以饮用水。

(1)提取工艺：完成前处理工序的中药材进入提取工艺，根据完成前处理的中药材的特性，智能中控系统控制提取系统采用水提方式或以乙醇为溶媒的醇提方式进行中药材有效成份的提取，并将提取的含有有效成分的中药提取液输送到浓缩系统。具体的，提取工艺包括如下步骤：

A、溶媒选择步骤：完成前处理的中药材投入多功能直筒提取罐中，根据中药材的特性，智能中控系统控制纯化水系统或乙醇储罐向多功能直筒提取罐中注入水溶液或乙醇溶液作为溶媒；

B、提取步骤：通过传感器的检测反馈结果，智能中控系统控制多功能直筒提取罐中溶媒的加入量、提取温度、提取压力与提取时间，多功能直筒提取罐根据溶媒加入量、提取温度、提取压力与提取时间，完成中药材中的有效成分的提取，有效成分溶入溶媒中形成中药提取液，有效成分之外的其他成分则形成药渣，中药提取液及药渣在多功能直筒提取罐中分离，含有有效成分的中药提取液再经过过滤装置的过滤，过滤完毕后输入药液储罐储存，并从药液储罐中进入浓缩系统。

提取工艺对应提取系统，提取系统与智能中控系统及浓缩系统分别连接，用于根据完成前处理的中药材的特性，按照智能中控系统的指示，采用水提方式或以乙醇为溶媒的醇提方式进行中药材有效成份的提取，并将提取的含有有效成分的中药提取液输送到浓缩系统。提取系统所包括的设备有：52套带冷却器、搅拌及侧过滤的6000L多功能直筒提取罐、6套挥发油收集装置、52套药液储罐及配套设备组成。核心设备多功能直筒提取罐包含水提提取技术与乙醇提取技术，其中，6套配有挥发油收集装置如油水分离器，根据中药材的特性，选择不同的多功能直筒提取罐进行作业。

提取工艺包括：将按处方比粉碎好的中药材，经过投料口投入到6000L多功能直筒提取罐；根据中药材特性，由智能中控系统控制提取系统选用相应提取技术进行提取，通常所用的提取技术包括水提及醇提；此处对应的加入纯化水系统与乙醇储罐，为水提或醇提提供溶媒；提取过程中，多功能直筒提取罐进行中药提取液及药渣的首次分离，大部分药渣被分离，随后，中药提取液经过过滤装置，再次将中药提取液中剩余小部分药渣再次分离，分离后的中药提取液则输送到药液储罐进行存储，完成整个提取工序；整个过程考虑加入智能中控系统控制，通过在工序的设备中安装的传感器，经过计算机处理，精确控制溶媒加入量、温度、压力与时间4大影响药物提取的关键因素，提高药材的利用率，使提取过程更加高效，另外，智能中控系统中还加入安全风险控制程序，为提取工艺过程的安全生产带来极大的保证。

(2)浓缩工艺：根据中药提取液的性质及蒸发浓缩要求，智能中控系统控制浓缩系统选择匹配的浓缩方式，使中药提取液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值。具体地，浓缩工艺包括：根据中药提取液的性质及蒸发浓缩要求，智能中控系统控制并联的MVR降膜蒸发器及双效降膜蒸发器选择对应的浓缩方式，使中药提取液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值。

本发明中，中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺还包括提取溶媒回收：完成浓缩工艺过程后，智能中控系统控制酒精回收塔回收作为溶媒的乙醇，回收后的乙醇储存入酒精储罐中，后被送入提取系统再次作为醇提中的溶媒。

酒精回收塔结构请参考图3，为酒精回收工作原理结构图。稀酒精在卫生泵20作用下流进酒精回收塔，酒精回收塔包括从上至下依次设置的回流塔顶15、塔节三14、塔节二13和塔节一9，在塔节二13和塔节一9之间设置有第一垫片12、第一螺母11和第一螺栓10，回流塔顶15连接顶部预热器16，顶部预热器16连接换热器17，在塔节一9底部设置有蒸馏釜8，蒸馏釜8下方通过第二垫片7和第二螺栓6连接有加热器5，加热器5底部通过第三垫片4、第二螺母3和第三螺栓2连接在酒精回收塔的底部，加热器5还与设置在酒精回收塔底部的塔底预热器1连接，稀酒精经过酒精回收塔回收后，排出的尾气进入中间罐19，经过另一卫生泵20进入冷凝器18中，冷凝后排污。

浓缩工艺对应浓缩系统，浓缩系统与智能中控系统及干燥系统分别连接，用于根据中药提取液的性质及蒸发浓缩要求，按照智能中控系统的指示，采用匹配的浓缩方式，使药液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值，并进入干燥系统。浓缩系统包括的设备有：主控设备：2+1双效MVR乙醇/水蒸发浓缩系统，包括：并联的MVR降膜蒸发器和双效降膜蒸发器，以及一效气液分离器和二效气液分离器；以及，配套设备：与MVR降膜蒸发器、双效降膜蒸发器、一效气液分离器及二效气液分离器配套使用的真空系统、泵辅设备、管线、仪表、自动操作控制系统、冷凝水管、冷凝水板式预热器、不凝气板式预热器及生蒸汽螺旋管预热器；智能中控系统通过感应装置对主控设备及配套设备进行监控，使药液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值。本系统根据上述提取工序提取出来的中药提取液的性质，选用2+1双效MVR浓缩技术与降膜浓缩技术，处理中药提取液。优选例中，还包括：酒精回收系统；酒精回收系统包括与MVR降膜蒸发器及双效降膜蒸发器连通的酒精回收塔。

浓缩工艺包括：药液从药液储罐出来，进入浓缩系统，根据药液的性质，利用2+1双效MVR乙醇/水蒸发浓缩系统与二效降膜浓缩系统组合，同时引入酒精回收塔，重新回收在提取系统中的作为溶媒的酒精，节省酒精消耗量；回收后的酒精进入60000L酒精储罐，再对提取系统供醇，完成整套工序。整个过程考虑引入智能中控系统，对浓缩系统进行智能控制，通过各种感应装置，由计算机集中控制，根据预先设置的最优值，进行监控，使药液到浓缩药液的过程得到最大的利用率，另外，智能中控系统还加入安全风险控制程序，为浓缩系统的稳定工作保驾护航。

(3)干燥工艺：经过提取工艺及浓缩工艺后的药液进入干燥系统，干燥系统对浓缩后的药液进行干燥，使药液成为干膏药粉。干燥工艺对应干燥系统，干燥系统与浓缩系统连接，用于对对提取及浓缩后的药液进行干燥，使药液成为干膏药粉。干燥系统包括：13台静态微波真空干燥机与1台200M2真空带式干燥机。

本发明整个工艺中，中药材通过投料口进入多功能直筒提取罐，加注提取溶媒(水/乙醇)后开始提取，提取完毕后通过双联过滤器将药液与药渣分离，药液进入浓缩系统，在达到最优的浓度值后进入干燥系统，干燥得到的干膏药粉进入中间产品仓库。此工艺流程中，提取罐、浓缩锅、干燥机的选型、厂房布置及自控系统的设计必须与生产工艺流程紧密配合。

本发明依据上述工艺过程，设计的中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺装备的总体结构设计如下：生产线由智能中控系统统一控制，由提取系统、浓缩系统与干燥系统三大工序组成，相互配合，完成从原材料到药品成型的过程。提取系统：与智能中控系统及浓缩系统分别连接，用于根据完成前处理的中药材的特性，按照智能中控系统的指示，采用水提或醇提的方式进行中药材有效成份的提取，并将提取的含有有效成分的中药提取液输送到浓缩系统；浓缩系统：与智能中控系统及干燥系统分别连接，用于根据中药提取液、药液的性质及蒸发浓缩要求，按照智能中控系统的指示，采用匹配的浓缩方式，使中药提取液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值，并进入干燥系统；干燥系统：与智能中控系统连接，用于按照智能中控系统的指示，对浓缩后的药液进行干燥，使药液成为干膏药粉。

如图2所示，为提取浓缩系统连接结构简图，包括药液储罐101、MVR降膜蒸发器102、第一冷却器103、第一冷凝器104、自动排水器105、第二冷凝器106、第二冷却器107、油水分离器108及多功能直筒提取罐109、冷凝液储罐110及双联过滤器111。如图4所示，为双效降膜蒸发器的结构简图，包括：一效加热器201、一效蒸发器202、第一气液分离器203、二效加热器204、二效蒸发器205、第二气液分离器206、一效冷凝器207、二效冷凝器208、受流罐(自动排水)209、缓冲罐210和第三冷却器211。

如图7所示，为干燥系统中静态微波真空干燥机的结构简图，包括干燥箱305，在干燥箱305的侧壁上设置有进气管301及干燥箱门306，在干燥箱305下方设置有电柜308，电柜308下方通过厚度为50mm隔断板分隔为净化区和非净化区，净化区位于隔断板左侧，非净化区位于隔断板右侧，在干燥箱右侧设有与之连通的真空系统307，真空系统307的右侧壁从上至下依次设有进水管302、第二排水管303和第一排水管304。

2、提取系统的选型与设计

A、多功能直筒提取罐的选型

提取系统的核心是提取罐，针对主要提取中药中需要采用加压提取套提工艺，出于成本、生产工艺和实际生产需要，本项目选择了6000L多功能直筒提取罐，多功能直筒提取罐主要由主罐体、泡沫捕集器、热交换器、油水分离器、气液分离器组成。在容积、罐内及夹套设计压力、工作压力、材质厚度相同的条件下，优先选择有效加热面积大、有效加热面分布均匀、药渣排放容易、外径1600mm的直筒型锥面密封多功能直筒提取罐。

6000L多功能直筒提取罐为三层结构，直筒型，顶部配防爆机械搅拌，上部标准形封头，底部快开排渣门，立式支耳安装，夹套换热，硅酸铝保温。该设备具有以下优势：1)采用双夹套及底部加热；能节约蒸汽9-11％/次；2)排渣门布满滚珠减少摩擦，加快排渣与增加排渣门使用寿命；3)新型油水分离器、回收液中(含75％油、25％水、提高芳香油回收率)；4)新式除沫器；快开折流板式带过滤装置，易清洗，带过滤装置防止药液进入冷凝器造成冷凝器内部结垢；5)蒸汽不凝气排放口；蒸汽中含不凝气体如不排放会占用加热平面、配了排放口、排放不凝气体增加了加热面积、提高了加热效率；6)采用搅拌提取，缩短时间，提高提取效率及转移率，减少时间，节约能源。

B、提取系统组成设备，至少包括：52套带冷却器、带搅拌及侧过滤的6000L多功能直筒提取罐；6套挥发油收集装置；52套药液储罐；2套6000L酒精储罐；10套醇沉罐；双联过滤器。

3、浓缩系统的选型与设计

(1)浓缩锅选型

从提取中药材原材料方面来看，由于不同品种的中药提取液在粘稠度、热稳定性、表面活性等方面的差异性较大，浓缩生产工艺必须根据中药提取液的性质与蒸发浓缩的要求，选择适宜的浓缩方法。企业目前使用的两种中药提取液，物料一为浓度为1％、处理量为3.1T/h的乙醇提取溶液；物料二为浓度为1％、处理量为3.1T/h的乙醇提取溶液，物料三为浓度为1％、处理量为3.1T/h的水提溶液，根据以上两种提取的性质与蒸发浓缩要求，应选蒸发浓缩设备。

从能耗方面来看，浓缩工艺一直都是中药提取的能耗大户。单效浓缩锅虽然结构简单、使用方便，但能耗大，已经不适合企业节能减排的发展需要。普通双效浓缩机组虽然比单效节能，但总体能耗还是很大，而且使用一段时间后，生产能力下降严重，考虑到浓缩工序能耗一般占生产车间60％的蒸汽消耗，因此对能耗的控制放在选型考虑的首位因素。通过研究设计，综合考虑物料与能耗因素，设计2+1双效MVR乙醇/水蒸发浓缩系统。

(2)浓缩系统组成设备

2+1双效MVR乙醇/水蒸发浓缩系统设备组合如下：

主要设备：并联的MVR降膜蒸发器和双效降膜蒸发器，以及一效气液分离器和二效气液分离器；

配套设备：真空系统；泵辅设备；管线；仪表；自动操作控制系统；冷凝水管；冷凝水板式预热器；不凝气板式预热器及生蒸汽螺旋管预热器。

另外配备了公用系统：压缩空气；冷却水系统；饱和水蒸汽。

(3)浓缩系统设计思路

综合考虑企业物料与能耗因素，进行如下设计：

A、根据中药提取液特性，为保证乙醇溶液能够连续稳定蒸发，采用两套降膜蒸发器并联的方式对该乙醇溶液进行蒸发操作，乙醇溶液浓度从1％浓缩到30％，每套蒸发器的设计蒸发量为3T/h，总设计蒸发量为6T/h。

B、从一效蒸发出来的乙醇蒸汽进入二效两级降膜蒸发器的加热器壳程，乙醇蒸汽作为加热介质对经过A获得的物料二进行加热，使其由浓度由1％浓缩至30％，二效降膜蒸发器的设计蒸发量为3T/h。

C、采用低温差蒸发，合理选择压缩机温升16℃，双效MVR降膜蒸发器的有效温差均为14℃左右，系统蒸发状体比较温和，设备使用寿命长，另外这样可以降低压缩机压差，降低电耗。

D、设计真空泵站，集中供水。利用软化水作为水环泵的工作液，配置了工作液的收集和冷却装置，使工作液循环使用。这样，一可以减少循环水的使用；二可以有效的防止真空泵结垢；三可以避免工作液污染。

E、采用二效降膜蒸发器，合理选择泵的技术参数，确保二效降膜蒸发器不粘接晶体，不堵管。

F、系统所有的传感器，全部采用进口或国内一线品牌产品，确保系统控制精准，通过智能中控系统，精确控制浓缩工艺过程的各项最佳数据，实现中药高效节能浓缩。

(4)双效MVR降膜蒸发器设计

(1)蒸汽压缩系统设计

这部分是双效MVR降膜蒸发器的核心部分，它由蒸汽压缩机、驱动电机和变频器组成。采用PLC和变频技术，精密控制驱动蒸汽压缩机电机的转速，从而达到压缩机入口的温度和压力的稳定，其控制精度可高达±1C。其工作原理方框图如图5所示。

(2)自控系统设计

请参考图6，双效MVR降膜蒸发器实际上是一个高度智能化的自动化控制设备，因此电气控制系统是双效MVR降膜蒸发器的关键技术。

系统控制模式分为现场控制和远程控制两种模式；控制方式分为上位手动、上位自动两种方式。现场控制可以通过触摸屏进行自动、手动控制，远程监控机也可以进行自动、手动控制。

工控机的控制中心，主要是实时检测变频器、马达、各种泵、电磁阀、电动阀、流量、温度、压力、液位等相关工作参数的信号，确定各部分的工作状态，以达到预热、蒸发、清洗排空、停机等自动操作的目的。双效MVR降膜蒸发器控制中心通过自动报警保护系统设备不受损坏，保持系统的动态平衡。

上位机监控系统采用监控组态软件WinCC，通过此组态软件实现强大组态功能：最合理的完成整个项目总系统图、工艺流程画面、控制流程总图等多窗口显示；实时监控动态工艺流程、设备运行状态、过程参数、各个独立控制站的状态显示；实现手动和自动控制两种方式；系统各个报警及事件的自动提示、记录、查询等；实时趋势、历史趋势等趋势查看；相关数据在线打印等，所有信息全部存储的上位机的存储器内。

下位机控制系统采用具有中、大规模的程序存储容量和数据结构的自动化平台。作为工厂自动化和过程自动化领域最理想的自动化平台，它具有最佳的执行速度实现对现场设备的快速控制，强大的通信功能便于大型系统的组网控制，易于实现与其他设备的连接；强大的编程调试软件可以高效的实现通讯、PID调节、各种控制运算等功能。

双效MVR乙醇/水蒸发浓缩系统具有如下特点：

(1)工艺路线成熟：MVR蒸发技术是将系统中产生的二次蒸汽循环利用，对其进行压缩做功升温升压，因此蒸发过程中不消耗生蒸汽，同时也节省了大量的循环冷却水，减少了冷凝器以及配套的冷却塔、水泵等投资。

(2)节约能效显著：对于蒸发量(乙醇2×3.0T/h+水蒸气3T/h)的MVR系统，MVR部分蒸发每吨水能耗仅为45度电，正常运行不用生蒸汽，按照当地工业用电价格0.8元/度计算，蒸发一吨水的成本为36元，这个运行成本仅是传统三效蒸发器的1/4，同时，该系统年节省运行费用达到477万元，表1和2为系统运行整体能耗分析数据。

(3)系统控制精准、自动化程度高：该系统主体蒸发器为一效降膜蒸发器和二效降膜蒸发器。系统能否稳定运行，自动化控制是关键，该系统的自控部分采用了DCS控制系统，实现各传感信息的采集、传输和回路的自动控制。上位机采用WinCC组态软件，实现工控机远程操作、监控、报警和各种报表等功能。

表1

表2

本发明具有如下优点：1、药材精制采用空气吹扫精制，减少用水量，减少干燥，节能。2、采用搅拌提取，缩短时间，提高提取效率及转移率，减少时间，节约能源。3、药渣酒精回收新技术，高回收比，时间短，能耗低。4、药液回收采用MVR新技术，酒精可直接MVR压缩，节能，回收率高。5、低温高密度流膏浓缩技术---内置旋转蒸发器，节能，低温，有效成分损失少。6、真空微波干燥，真空带干，节能，高速，低温，有效成分损失少。7、药渣气化，沼气化或烘干燃烧，减少污染，回收能源。8、蒸汽溢流水回收利用，余热回收利用。9、污水处理回收再利用，减少排放，节约用水。10、集中制冷，集中冷却，集中真空，集中空压节能技术。11、粉尘排放控制技术，废气排放控制技术，废水排放控制技术综合使用。12、具备消防报警控制技术及安全生产控制技术。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺，包括：

提取工艺：根据完成前处理的中药材的特性，智能中控系统控制提取系统采用水提方式或以乙醇为溶媒的醇提方式进行中药材有效成份的提取，并将提取的含有有效成分的中药提取液输送到浓缩系统；

浓缩工艺：根据中药提取液的性质及蒸发浓缩要求，智能中控系统控制浓缩系统选择匹配的浓缩方式，使中药提取液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值。

2.如权利要求1所述的中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺，其特征在于，所述浓缩工艺具体包括：

根据中药提取液的性质及蒸发浓缩要求，智能中控系统控制并联的MVR降膜蒸发器及双效降膜蒸发器选择对应的浓缩方式，使中药提取液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值。

3.如权利要求2所述的中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺，其特征在于，还包括：

提取溶媒回收：完成浓缩工艺过程后，智能中控系统控制酒精回收塔回收作为溶媒的乙醇，回收后的乙醇储存入酒精储罐中，后被送入提取系统再次作为醇提中的溶媒。

4.如权利要求1-3任一所述的中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺，其特征在于，还包括干燥工艺：经过提取工艺及浓缩工艺后的药液进入干燥系统，干燥系统对浓缩后的药液进行干燥，使药液成为干膏药粉。

5.如权利要求1-3任一所述的中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺，其特征在于，所述提取工艺具体包括如下步骤：

溶媒选择步骤：完成前处理的中药材投入多功能直筒提取罐中，根据中药材的特性，智能中控系统控制纯化水系统或乙醇储罐向多功能直筒提取罐中注入水溶液或乙醇溶液作为溶媒；

提取步骤：通过传感器的检测反馈结果，智能中控系统控制多功能直筒提取罐中溶媒的加入量、提取温度、提取压力与提取时间，多功能直筒提取罐根据溶媒加入量、提取温度、提取压力与提取时间，完成中药材中的有效成分的提取，有效成分溶入溶媒中形成中药提取液，有效成分之外的其他成分则形成药渣，中药提取液及药渣在多功能直筒提取罐中分离，含有有效成分的中药提取液再经过过滤装置的过滤，过滤完毕后输入药液储罐储存，并从药液储罐中进入浓缩系统。

6.一种中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺装备，包括：

提取系统、浓缩系统及智能中控系统；

提取系统：与所述智能中控系统及浓缩系统分别连接，用于根据完成前处理的中药材的特性，按照智能中控系统的指示，采用水提方式或以乙醇为溶媒的醇提方式进行中药材有效成份的提取，并将提取的含有有效成分的中药提取液输送到浓缩系统；

浓缩系统：与所述智能中控系统连接，用于根据中药提取液的性质及蒸发浓缩要求，按照智能中控系统的指示，采用匹配的浓缩方式，使中药提取液中的水提溶液或乙醇提取溶液达到预先设置的最优浓度值。

7.如权利要求6所述的中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺装备，其特征在于，所述浓缩系统包括：

主控设备：并联的MVR降膜蒸发器和双效降膜蒸发器，以及一效气液分离器和二效气液分离器；

以及，

配套设备：与所述MVR降膜蒸发器、双效降膜蒸发器、一效气液分离器及二效气液分离器配套使用的真空系统、泵辅设备、管线、仪表、自动操作控制系统、冷凝水管、冷凝水板式预热器、不凝气板式预热器及生蒸汽螺旋管预热器；

所述智能中控系统通过感应装置对所述主控设备及配套设备进行监控，使药液中的水提溶液或乙醇提取溶液浓度从初始浓度值达到预先设置的最优浓度值。

8.如权利要求7所述的中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺装备，其特征在于，还包括：酒精回收系统；所述酒精回收系统包括酒精回收塔，所述酒精回收塔连通所述MVR降膜蒸发器及双效降膜蒸发器。

9.如权利要求6-7任一所述的中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺装备，其特征在于，所述提取系统包括：带冷却器、带搅拌及侧过滤的6000L多功能提取罐、挥发油收集装置、药液储罐、60000L酒精储罐、醇沉罐及双联过滤器。

10.如权利要求6-7任一所述的中药高效节能自动化集成提取浓缩工艺装备，其特征在于，还包括干燥系统：与所述浓缩系统连接，用于对提取及浓缩后的药液进行干燥，使药液成为干膏药粉；所述干燥系统包括：静态微波真空干燥机、200M2真空带式干燥机及沸腾微波干燥机。