茯苓多糖提取课程设计报告书

1、第一章简介1.1茯苓简介1.1.1茯苓概述茯苓，俗称云灵、松灵、茯苓，是寄生在松树根部的真菌类植物。其原生动物为茯苓科植物茯苓的干燥菌核，多寄生于马尾松或红松的根部。产于、等地。古人称茯苓为“四时神药”，因其功效广泛，不分四季，配伍诸药，不分寒、温、风。 、湿气等疾病，都能发挥其独特的功效。茯苓性味甘、淡、平。它是一种常用的中药。茯苓多糖具有抑制肿瘤生长和调节免疫力的作用。现代医学研究表明，茯苓可以增强机体的免疫功能，而茯苓多糖具有明显的抗肿瘤和保肝作用。1.1.2药理作用利尿作用用70%酒精冷浸茯苓生药，使浸液中的酒精蒸发，加蒸馏水稀释至一定浓度，然后根据体重选择健康兔注射。增加。犬静脉注射

2、茯苓汤（0.048g/kg），尿量不增加，大鼠也无效或无力；以尿量和排氯量为观察指标，用茯苓汤灌胃给大鼠（禁食12小时），结果在该实验条件下，茯苓也不能显示出其利尿、去氯作用。茯苓抗菌作用100 %煎剂对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、变形杆菌等有抑制作用。茯苓在试管法中无抗菌作用。茯苓醇提物可体外杀灭钩端螺旋体，但煎剂无效。对消化系统的影响茯苓对家兔离体肠管有直接松弛作用，对大鼠幽门结扎形成的溃疡有预防作用，并可降低胃酸。此外，对四氯化碳引起的大鼠肝损伤有明显的保护作用，显着降低丙氨酸氨基转移酶活性，防止肝细胞坏死。抗肿瘤作用茯苓的主要成分是茯苓多糖，含量非常高。茯苓聚糖本身没有抗肿瘤活性。如果将

3、其中所含的-（16）吡喃葡萄糖支链切割成简单的-（13）葡聚糖，对小鼠肉瘤S180的抑制率可达96.88%。此外，茯苓多糖对免疫功能也有一定的作用，如：增加巨噬细胞的细胞毒性，增加酸性非特异性酯酶阳性淋巴细胞的数量等。1.2茯苓多糖的提取近年来茯苓多糖的提取方法一般采用热水提取法、碱液提取法、酸提取法等。通过净化过程。煎煮法是我国最早的。采用传统的浸出方法。就是将炮制好的药材用适量的水加热煮沸23次，煎出有效成分。此法简单易煎，可煎出大部分有效成分，但煎液中杂志较多，容易霉变腐败，部分不耐热挥发性成分在煎煮过程中被破坏挥发。煎煮过程。第二章工艺流程及操作要点茯苓多糖的生产主要介绍提取工艺，如下

4、图所示：茯苓的前处理茯苓的前处理12倍量的水茯苓饮片12倍量的水茯苓饮片 浸泡 8倍量的水 8倍量的水 煎煮 煎煮 过滤 过滤图2-1 茯苓提取工艺流程图2.1 提取过程2.1.1现代中药提取分离方法中医药是世界医学宝库中一颗璀璨的明珠。随着现代中药的发展和新药开发的要求，人类迫切需要了解中药的有效成分。如果有效成分的浓度不高，用量会增加。同时，由于无效或低效部位的存在，中药易吸潮变质，从而得以保存。单独提取。现代中药的提取分离方法主要有传统提取方法、超滤技术、大孔吸附树脂纯化分离技术、超临界流体萃取技术等。（一）中药有效成分的传统提取方法传统的中药有效成分提取方法主要是采用有机溶剂萃取，如醇

5、沉，再通过色谱、重结晶等分离技术对药物进行进一步提纯。传统方法存在以下问题：一是有机溶剂在提取过程中可能与活性成分发生相互作用，使其失去原有功效；二是提取步骤多且复杂，技术要求苛刻，能耗高；第三，不能最大限度去除不存在的成分，浓缩率不够高；四、工艺过程常在高温下操作，会导致热敏性活性成分大量分解；一些复合特征。传统方法的上述缺陷使其难以同时满足市场供需两方面的要求，未来退出技术竞争是不可避免的。(2) 超滤技术超滤技术是1960年代发展起来的一种膜分离方法。中药的化学成分十分复杂，通常含有无机盐类、生物碱类、氨基酸类和有机酸类、酚类、酮类、皂甙类、甾体类和萜类化合物以及蛋白质、淀粉、多糖、纤维

6、素等几十至几百万种。一般来说，高分子物质主要是胶体、纤维等非药理成分或药效低的成分。药物有效成分的分子量一般很小，只有几百到几千。膜分离技术是根据分子量来达到分离提纯的目的。其特点是：有效膜面积大，过滤速度快，不适应表面浓差极化现象，无相态变化，低温操作破坏有效成分的可能性小，能耗低。低，环保。需要指出的是，一些中药中所含的高分子成分也具有一定的生理活性或疗效。因此，在采用超滤法制备此类中药提取物制剂时，应采取一定的措施对高分子量有效成分进行分离和保护。 ，减少其损失。(3) 大孔吸附树脂的提纯分离技术该技术是1970年代后期逐渐应用于中药有效成分提取分离的一种分离提纯技术。大孔吸附树脂是一种

7、无交换基因、大孔结构的有机高分子吸附剂。具有吸附容量大、选择性好、易解吸、机械强度高、易再生、吸附速率快等特点。特别适用于水溶液中低极性或非极性化合物的分离，以及苷类、黄酮类、皂苷类、生物碱类等活性成分的分离纯化。其主要用途是分离、脱盐、浓缩和去除杂质。大孔吸附树脂法是分离中药水溶性成分的有效方法。(4) 超临界流体萃取技术超临界流体萃取是利用超临界流体代替常规有机溶剂提取分离中药有效成分的新技术。由于无毒无腐蚀性，临界条件适中，成为超临界流体萃取最常用的超临界流体，通常称为超临界流体萃取。这种方法的操作范围很广。最常用的工作范围是压力83MPa，温度35 到80 ；易于控制，选择性好。通过调

8、节压力和温度，可以改变超临界的密度，从而改变其对物质的影响。溶解能力强，靶向提取中药中部分有效成分；操作温度低，适合热敏性活性成分的提取；从提取到分离可一步完成，提取后不会残留在提取液上；且便宜易得，可回收利用。2.1.2水提醇沉工艺本课程设计采用水提醇沉法处理茯苓，主要是该方法操作简单，不需要引进先进设备，茯苓年加工能力为100吨。工厂量产。水提醇沉工艺的原理是在药材的水浸液中加入一定浓度的乙醇溶液。由于乙醇的存在改变了水渗滤液系统中的溶解度平衡，一些沉淀物会沉淀出来，这些物质会被过滤掉。 ，水提醇沉工艺主要用于注射剂和口服制剂等液体制剂。这些中成药的质量要求往往要求药液清澈透明，在运输、储

9、存、销售和检验合格后的患者使用全过程中，生产过程中不得出现药品混浊，因此多次出现不同程度的醇沉生产过程中经常使用浓度乙醇。（一）中药有效成分的提取浸出技术是指用适当的浸出溶剂和方法从药材中浸出有效成分的工艺技术。根据药理作用和成分性质，药用成分可分为：有效成分、辅助成分、无效成分和组织物质。有效成分是指在中草药中起主要药用作用的物质。通常“活性成分”是指一种化学单体；辅料是指无特殊疗效但能增强或缓和有效成分作用的物质，或有利于有效成分浸出或增加制剂稳定性的物质；无效成分是指本身无效甚至有害的物质；组织物质是构成药材的一些细胞或不溶性物质。在浸出过程中，有效成分和辅助成分是浸出的主要对象，而无效

10、成分和组织物质应尽可能去除。(2) 影响浸出的主要因素1、浸出温度浸出温度越高，扩散效果越快，浸出速度越快。因此，提高浸出温度可以加快浸出速度。但提高浸出温度有时会破坏某些草药中的活性成分。因此，不能盲目提高浸出温度。通常浸出温度低于100C。它还受浸出剂沸点的影响。2.植物破碎程度粉碎后的颗粒越小，比表面积越大，传质面积越大，浸出速度越快。如果颗粒太小，会浸出植物中的胶体物质、淀粉等，也会增加浸出液过滤分离的难度，所以粉碎程度越小越好。而是要在实际工作中选择最佳的研磨度，不同的药材需要有所不同。3、药材颗粒与渗滤液的水动力状态或相对运动速度相对速度越高，扩散边界层越薄或边界层更新越快，由于它

11、们之间的摩擦，有利于加速浸出过程。但对于逆流浸出，要防止出现不利于浸出的“返混”现象。4、浸出压力对于溶剂难以渗入药材的浸出过程，增加压力有利于浸出过程。在高压下。植物体的一些细胞壁可以被破坏，从而促进溶质的扩散。然而，易渗透植物的浸出过程主要受扩散过程控制。在这种情况下，增加压力对提高浸出速度几乎没有影响。增加压力的主要目的是加快渗透过程，使植物的毛细孔迅速充满溶剂，使植物中的有活力物质溶解形成浓溶液，并有浓溶剂与周围溶剂之间的差异，使溶质开始出现。扩散过程所需的时间缩短。5. 溶剂的选择使用溶剂萃取法的关键是选择合适的溶剂。如果选择合适的溶剂，可以相对顺利地提取所需的成分。选择溶剂时要注意

12、以下三点：（1）溶剂对活性成分的溶解度高，对杂质的溶解度低； (2)溶剂不能与中药有效成分发生化学变化； (3)溶剂必须经济、易得、使用安全、易于回收等。常用的萃取溶剂可分为以下三类：水水是一种强极性溶剂。中草药中的亲水性成分，如无机盐、糖类、分子不太大的多糖、单宁、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐、甙等，都能被水溶解。亲水性有机溶剂(2) 亲水性有机溶剂亲水性有机溶剂是指能与水混溶的有机溶剂，如乙醇（酒精）、甲醇（木质素）、丙酮等，最常用的是乙醇。乙醇对中草药细胞具有较好的溶解性和较强的穿透能力。中药中的亲水性成分除蛋白质、粘液、果胶、淀粉及部分多糖、油、蜡外，在乙醇中有一定的溶解度；一些

13、不溶于水的亲脂性成分在乙醇中的溶解度也更大。此外，还可以根据提取物的性质改变乙醇的浓度，采用不同浓度的乙醇进行提取。乙醇提取比水提节省了乙醇用量和提取时间，溶解的水溶性杂质也更少。乙醇是一种有机溶剂。虽易燃，但毒性低，价格低廉，来源方便。可回收利用，配合一定设备反复使用，乙醇提取物不易发霉变质。因此，乙醇是实验室和工业生产中使用最广泛的溶剂，一直是提取过程中最常用的溶剂。虽然甲醇的性质与乙醇相似，沸点也较低（64），但由于其毒性，很少用于提取，使用时应注意安全。(3) 亲油性有机溶剂亲油性有机溶剂，又称一般与水不混溶的有机溶剂，如石油醚、苯、氯仿、乙酸乙酯、二氯乙烷等。除上述外，药材的外观和状

14、态、其自身特性和浓度差异也有一定的影响。2.1.3提取工艺主要设备中药生产提取工段的主要设备包括提取罐、冷却器、过滤器、贮罐、泵等，工艺流程如图2-2所示。需要注意的是：在中药提取的整个过程中，需要监控罐体的沸腾程度，不能使物料过沸，以免影响提取质量。因此，蒸汽的调节是本节的重点。所谓提取，是指将药材浸入水或溶剂中，通过加热或加压将有效成分浸出。一般用于植物药。整个提取过程可分为：活性成分的渗透、溶解和扩散。其中，渗透和溶解与所用的药材和溶剂有关，扩散和置换与选用的设备有关。萃取大致可分为以下典型工艺：单级间隙、单级回流温浸、单级循环、多级连续逆流、萃取浓缩一体化。单级循环是指增加萃取液循环泵

15、。在提取过程中，通过物料的循环，提高提取设备中药材和提取液的浓度梯度，从而提高药材部分的物质向提取液的转移速度。其优点是可以提高提取强度和设备的利用率。在循环液中药材颗粒含量较大的情况下，循环泵的选用最好选用开式叶轮的离心泵。第三章物质平衡物料平衡是中药材生产设计计算的基础，计算的准确性非常重要。物料计算即物料平衡计算，是制药工程计算中最重要、最基础的内容之一。它是药品生产工艺设计、材料寻找工艺、工艺优化的经济评价依据，也是设备选型的重要依据。本课程设计为“年加工260吨茯苓提取工艺设计”。每批茯苓饮片与水的质量比要求为1:20。先将茯苓加入12倍量的水，浸泡1小时，煎2小时。 ;第二次加入8

16、倍量的水，煎煮1小时，过滤，出料时间设置为70分钟，充电等辅助时间设置为40分钟，所以每批提取时间为6小时，设置为每天4班，因为年工作日为300天，所以每批要处理216.67Kg。首先查出物料系数为16.1浸膏/药材，冷凝液入口温度25，出口温度45，浸膏密度1.02g /ml 。多功能提取罐多功能提取罐茯苓 ( 25) 提取物 ( 95萃取水 ( 25渣图3-1 茯苓提取物工艺示意图以下是每批茯苓的物料平衡计算3.1 茯苓用量已知每年需加工茯苓260吨，按每年300个工作日计算，可得出茯苓的日加工能力：260t1000/300d/ 4 = 216.67 /批；3.2 所需水量茯苓用水提取，每

17、次用水量为茯苓提取量的20倍。因此，所需的水量：20216.67=4333.4；3.3 提取量已知流量系数为16.1浸膏/药材，则一批药材的浸膏量为：216.6716.1=3488.39；提取物体积为：3488.39/1.02=3419.99L忽略固体含量的体积，提取物中水的质量为：1Kg/L 3419.99L= 3419.99所以提取物中溶质的质量为：3488.39-3419.99=68.43.4产生的药渣根据整个操作过程中的材料守恒，得到的废渣质量如下：216.674333.43488.39=1061.68。药渣中纯药渣的质量为：216.67-68.4=148.27残渣中水的质量为：106

18、1.68-148.27=913.41表 3-1 茯苓批料平衡表物流名称输入/输出/茯苓216.670提取用水量4333.40渣01061.68药渣中纯药渣的量0148.27渣中水的质量0913.41萃取体积03488.39提取物中水的质量03419.99提取物中溶质的质量068.4第四章主要设备选型工艺设备的选型计算也是工厂设计的一个重要环节，是在生产工艺确定，物料平衡计算完成后进行的。工艺设备选型计算的任务是根据配方、生产性质、产量大小和工艺流程选择设备类型，然后确定设备尺寸，最后根据各道工序的加工量和工艺流程进行计算。设备的生产能力来确定所需的设备。所需设备数量。4.1设备选型要考虑的因素

19、4.1.1满足生产工艺要求设备的选择应根据生产工艺。询问时，应根据工厂的生产规模、性质、建设投资和原材料特性等特点来考虑。一是满足生产要求，保证产品质量。大型工厂在满足原材料性能的前提下，应选择生产能力和机械化程度较高、劳动强度较低的设备。4.1.2设备性能好在选择设备时，需要对设备的生产能力和加工性能有充分的了解。4.1.3合理的工艺布局工艺设备的选择还应考虑布局简单合理。大型工厂应选择规格较大的设备，减少机组数量，便于布局，减少占地面积和管理人员。同样，在满足使用质量要求的前提下，如果设备已经能够在一两班倒下达到要求的产量，可以选用大型设备，减少机组数量。如果属于三班倒连续作业，最好选择几

20、台小型设备，使其灵活，保证正常生产。4.2主要设备数量的确定本课程的任务是每年处理260吨茯苓提取工艺。因此，综合考虑上述设备选型应考虑的因素，选用一台多功能提取罐。4.3多功能提取罐在茯苓提取工段，常用的设备是多功能提取罐。在提取罐中加入搅拌器，通过搅拌使溶剂与药材表面充分接触，可有效提高提取强度，缩短提取时间，最大限度提高设备利用率。 .缺点是成本高，不适合一些易搅拌、粉碎、糊化的药材。底部排渣口有两种形式：一种是筒体快开式排渣口。待提取完成后放出药液时，再次打开门，排出药渣。这种提取方法对药材的粒度有一定的要求，不能过大或过长，否则浸泡会导致药渣体积变大，造成排料口堵塞。一批药材提取一次

21、，耗水量为4333.4，水的密度 =1000/m，则提取罐装料体积V =4333.4/10001.1=4.77 m，填充系数为0.7，所以萃取罐实际容积V = 4.77/0.7 = 6.81 m，查阅化工工艺手册，根据“实例”选择标称容积为10m的萃取罐搅拌提取罐技术参数。表 4-1 搅拌萃取罐技术参数示例标称体积/m1235610实际体积/ m1.22.53.55.26.010.3采暖面积/2.84.25.56.27.010.0进料口直径/mm300400400400400500搅拌速度/rmin60排渣门直径/mm8008001000120012001200外形尺寸（直径高度） /1000

22、30001300385014004650160045001800450020004500质量/180020502400302534254800配套电机/kw2.245.51111114.4 金属棒微孔过滤器L型金属棒微孔过滤器过滤精度2-100um，可过滤杂质和部分细菌。具有耐腐蚀、寿命长、耐高温、强度高、不脱落、不吸附主要成分等优点。可用于液体和气体的粗过滤和预过滤。浸出液量和出3488.39kg料时间， 49.8kg/70min=/min=2.99t/h所以滤波器参数选择为：模型规格钛棒DD1HH1H2H3大号n-MdJLB-242.53t/h24400460503001008104708-M124.5 输送泵输送泵一般为洁净离心泵。与物料接触的部分采用316L不锈钢或304不锈钢制造。叶轮和蜗壳经过特殊加工。根据输送液体的流量，为3419.99L/ 48.86L70min = /min=2.93.