内蒙古工业大学本科课程设计说明书
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。
能增强机体免疫功能，茯苓多糖有明显的抗肿瘤作用；有利尿作用，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，经常食用可健脾去湿，助消化，壮体质。
1.2茯苓提取
1.2.1茯苓提取机理及方法
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另一侧提取溶剂中。
细胞是构成中药材的基本单元，为了使固体原药材中的有效成分被快速充分地从细胞中提取出来，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。而茯苓提取车间提取工段工艺设计采用水提醇沉法进行设计。
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→真空干燥得茯苓多糖粗品。该法采用水作为溶剂，具有价廉、无毒、操作安全等优点，其缺点是浸提时间长且提取率较低。
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。随着提取次数增多，多糖的浸出率明显增高，但提取次数不易过多，一般为两次，否则，将造成后期工作量增大，提取成本过高。提取时间延长可提高多糖的浸出率，但浸提时间过长，将造成提取工艺延长。同时，还有可能增加杂质的溶出，通常选3h。固液比也影响多糖的浸出，在保证浸出率的前提下，尽可能减少液体体积，以减少浓缩工作量。多糖的浸出率还与浸提温度有关，随后者的升高而提高，但温度过高可能破坏多糖的结构，一般选择80℃提取。在乙醇沉淀步骤中，浸提液浓缩比及乙醇加量是影响茯苓多糖沉淀率的主要因素。
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1.2.2茯苓提取工艺过程
中药提取过程是利用溶剂、仪器及设备的手段将天然物质中所含有的生理活性物质、有效成分及有效部位群提取出来的工艺过程。
植物性药材的提取过程： 湿润渗透阶段， 解吸溶解阶段， 扩散置换阶段，提取速率。
1.茯苓提取工艺流程
（1）.提取：取茯苓适量，加水煎煮，第一次加水12倍量，浸泡一小时，煎煮2小时；第二次加水8倍量，煎煮1小时，滤过，合并滤液。
（2）.浓缩：将提取液加入到双效浓缩器中，浓缩至相对密度1.13—1.17g/ml。 （3）.醇沉：将浓缩液转入醇沉罐中，加75%乙醇使醇含量达40%。将醇沉后的上清液转入单效浓缩罐中，回收乙醇至提取液相对密度达到1.24—1.28g/ml。 茯苓 水提取液 水提取 双效浓缩 醇沉 图1-1茯苓水提醇沉工艺流程框图
2.茯苓提取工艺设计条件
茯苓年处理量80吨，年工作日为270天。 （1）提取工段
提取温度： 95?C；提取加热用蒸汽，压力：0.475MPa 冷凝水进口温度25?C，出口温度 45?C （2）浓缩工段
出料系数为16.1kg提取液/kg药材，提取液密度为1.02g/ml。 提取液在室温25?C进料；浓缩加热用蒸汽，压力：0.475MPa
冷凝水进口温度25?C，出口温度 45?C；浓缩真空度0.03—0.05MPa。
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产品 单效浓缩 醇沉上清液 回收乙醇 内蒙古工业大学本科课程设计说明书
第2章 物料衡算
物料衡算是物料的平衡计算，是制药工程计算中最基础最重要的内容之一，是进行药物生产工艺设计、物料查定、过程经济评估以及过程控制、过程优化的基础。它以质量守恒定律和化学计量关系为基础。简单地讲，它是指“在一个特定物系中，进入物系的全部物料质量加上所有生成量之和必定等于离开该系统的全部产物质量加上消耗掉的和累积起来的物料质量之和”。用式（2-1）表示为：
?G进料??G生成??G出料??G累积??G消耗 （2-1）式中 ?G进料-----所有进入物系质量之和；
?G生成-----物系中所有生成质量之和； ?G出料-----所有离开物系质量之和；
； ?G累积-----物系中所有消耗质量之和（包括损失）
?G消耗-----物系中所有累积质量之和；
所谓“物系”就是人为规定一个过程的全部或它的某一部分作为完整的研究
对象，也称为体系或系统。它可以是一个操作单元，也可以是一个过程的一部分或者整体，如一个工厂，一个车间，一个工段或一个设备。
而茯苓提取工艺物料衡算就是分别以提取工段和双效浓缩工段作为一个系统，进行工艺设计的过程。
2.1茯苓提取工段物料衡算
采用水提醇沉法进行工艺设计，茯苓年处理量80吨，年工作日为270天，每天生产4批，每批进行6小时。
每天处理量 W?80?103/270?296.296kg/批
以批为基准进行工艺计算，设放出药渣量为W4 ，忽略提取工段过程中物料损失。
每批处理量 W1?296.296/4?74.074kg/批
每批所得提取液量W3?16.1?74.074?1192.591kg/批 两次共加水量W2?(12?8)?74.074?1481.48kg/批
依据质量守恒方程：W1?W2?W3?W4 （2-2）
即 74.074?1481.48?119.529?1W4 求得药渣量W4?362.963kg/批
药渣含水量 W5?W4?W1?362.963?74.074?288.889kg/批
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假设提取罐中液体沸腾蒸发回流的量为总加水量的1/4,
则提取罐中液体的回流量W6?1W2?370.37kg/批 42.2茯苓浓缩工段物料衡算
1.提取液组成：以1Kg药材为基准，提取液量m提=16.1Kg，??1020Kg/m3
V提?m/??0.01578m3
忽略提取液中有效成份的体积，则V提?V水 25?C下的水的密度?水?996.95kg/m3则有：
m水??水V水?996.95?0.01578?15.732kg （2-3） m有效?m提-m水?16.1-15.732?0.368kg （2-4） 有效成分在提取液中的质量分数：则x0?0.368?0.023
16.12.浓缩液的组成：以1Kg药材为基准，设浓缩液量为m浓，由于浓缩真空度0.03~0.05Mpa，取P=0.04Mpa， 则饱和温度 T=75?C，密度?水?974.8kg/3m ，取浓缩液密度?浓?1150Kg/m3 则 m浓-m浓?浓 ?水?m有效 （2-5）
即m浓?2.42kg
有效成分在浓缩液中的质量分数
则x2?0.368?0.152
2.416以1批为基准进行工艺计算： 提取液进液量F?W3?1192.591kg/批
根据物料衡算式： Fx0?(F?M)x2 (2-6) 得出双效浓缩蒸出水总量M：
M?F(1?x00.023)?119.529?1(1?)?101.123kg3/批 x20.152.591?1012.133?180.458kg/批 （2-7） 浓缩液量L?F?M?1192
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第3章 热量衡算
能量衡算是以车间物料衡算的结果为基础进行的，所以车间物料衡算是进行车间能量衡算的首要条件。能量衡算的主要依据是能量守恒定律，其数学表达形式为能量守恒基本方程：
环境输入到系统的能量=系统输出到环境的能量+系统内积累的能量
对于制药车间工艺设计中的能量衡算，许多项目可以忽略，车间能量衡算的目的是要确定设备的热负荷，而且在药品生产过程中热能是最常用的能量表现形式，所以能量衡算可简化为热量衡算。
当内能、动能、势能的变化量可以忽略且无轴功时，根据能量守恒方程式可以得出以下热量平衡方程式：
Q1?Q2?Q3?Q4?Q5?Q6 （3-1）
式中 Q1------物料带入设备的热量.KJ
Q2------加热剂或冷却剂传给设备所处理物料的热量.KJ Q3------过程热效应.KJ
Q4------物料离开设备所带走的热量.KJ Q5------加热或冷却设备所消耗的热量.KJ Q6------设备内环境散失的热量.KJ
在热量衡算过程中的Q2，即设备热负荷，是衡算的主要目的。
3.1茯苓提取工段热量衡算
茯苓的提取工段工艺过程中，需要计算出加热水蒸气的用量W蒸，以及药液沸腾蒸发回流所需冷凝水的量Wc。
因为茯苓提取过程中无化学反应，仅发生物理变化，故Q3=0
3.1.1Q2的计算
设基准温度t0?0 物料进料温度为t1?25?C 出料温度为t2?95?C 查资料得t0?t1之间的平均温度下的定压比热容：茯苓的比热容
Cp1?1.5KJ/(kg??C)，水的比热容Cp2?4.195KJ/(kg??C)。
按公式（3-2）计算Q1：
（3-2） Q1?W1CP1(t1-t0）?W2CP2(t1-t0）
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