中药提取工艺优化与能源消耗降低的研究

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剧磊

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摘要

近年来,随着社会经济的不断发展,能源消耗也在逐渐增加。我国作为人口大国,能源消耗水平相对较高,已经成为制约我国经济发展的重要因素。在此背景下,人们对于环境保护的重视程度逐渐提高,与此同时,节能减排也已经成为促进我国经济发展的重要手段之一。中药作为我国传统文化中不可或缺的一部分,其所具有的治疗效果和作用是毋庸置疑的。因此,在中药生产过程中采用科学有效的提取工艺对降低能源消耗、提高中药生产效率有着十分重要的意义。


关键词

中药;提取工艺;能源消耗

正文


引言:近年来,人们对环境保护和资源节约的重视程度也越来越高尤其是对于节能减排提出了更高的要求。在此背景下,作为与人们生活密切相关的中药生产行业,也应该将节能减排作为自身发展的重要目标,通过优化提取工艺来降低能源消耗、提高中药生产效率。但是由于中药行业自身所具有的特点和性质,在实际工作中,对能源消耗进行控制时还存在一些问题。因此,本文将对中药提取工艺进行分析,并提出优化能源消耗的有效措施,以促进我国中药行业的健康发展。

、中药提取工艺的基本原理和方法

1.1 中药提取工艺的定义和分类

中药提取工艺是指将药材(或饮片)经水煎、醇提或酶解等方法提取出有效成分,并通过一定的技术手段将有效成分从溶液中分离出来的一系列操作过程,包括药材煎煮前的干燥处理、药材水提、醇提和酶解等工艺。中药提取工艺方法众多,根据提取的方式不同可以分为两大类:一类是在煎煮前或煎煮后,直接将药材(或饮片)浸出液通过适当的方法和设备(如真空干燥、蒸汽蒸馏、加水提取等)将有效成分提取出来[1]

1.2 中药提取工艺的基本原理

中药提取工艺的基本原理是通过一定的方法使药材中的有效成分(主要是生物碱类和多糖类等)溶解于提取溶剂中,并通过溶剂的不断渗透作用,使其从溶液中析出。其基本原理包括物理原理化学原理以及物理化学原理[2]其中物理原理是指中药在提取过程中不破坏药材的内部结构,或使药材中有效成分的结构发生改变,使药材中所含的化学成分发生改变化学原理是指中药在提取过程中通过化学反应将药材中所含的化学成分从药材中分离出来物理化学原理是指中药在提取过程中,通过改变所采用溶剂的理化性质、温度、压力等条件,使药材中有效成分从溶液中析出。

1.3 中药提取工艺的常用方法

常用的中药提取工艺方法有水煎煮、回流提取、超声提取、微波提取和高压釜提取等。水煎煮法是应用最广的方法,操作简单,溶剂用量少,提取率较高回流提取法是利用适宜的回流装置,使药材中的有效成分随溶剂的回流而逐渐分离析出的方法超声提取法是利用超声震荡使药材中的有效成分随溶剂一起扩散至溶剂与药材接触的界面上,然后通过一定的手段将其从溶液中分离出来的方法。

、中药提取工艺的能源消耗分析

2.1 能源消耗的定义和衡量指标

能源消耗指在生产过程中所消耗的各种能量(或燃料)。在这里所说的能源主要是指工业生产中所使用的能量,而不包括农业、畜牧业和林业等使用的能量。能源消耗主要包括直接用于生产过程中的各种燃料(如煤、油、天然气),以及直接用于生产过程中的水、电、蒸汽等。直接用于生产过程中的各种燃料消耗是指在生产过程中,以一定的数量从燃料供给系统中得到,而不是通过燃烧形成的。 

2.2 中药提取工艺中常见的能源消耗

水、电、蒸汽是中药生产工艺中的主要能源消耗,其中水的消耗所占比例最大。水的消耗主要有三种情况:一是由于药材中含有的水分在提取过程中,通过加热蒸发而导致水的消耗量增大;二是由于药材中含有大量的挥发性物质,通过加热挥发而导致水的消耗量增大;三是由于药材中含有大量的无机盐,通过加热而导致水的消耗量增大。蒸汽消耗主要是指生产过程中产生的高温蒸汽,通过加热挥发而导致蒸汽消耗量增大。

2.3 中药提取工艺中能源消耗的影响因素

中药提取工艺中的能源消耗与提取的温度、药材的含水量、提取时间、乙醇浓度等因素有关。对于不同的提取工艺,其能源消耗会有所差别。当药材中含有的水分较多时,其能源消耗会随着药材水分含量的增加而增加。对于同一药材而言,不同溶剂萃取时其能源消耗也会有所不同。对于同一药材而言,随着乙醇浓度的增加,其能源消耗会逐渐增加。当提取温度较高时,能源消耗随着温度的升高而逐渐降低。

、中药提取工艺优化的基本原则

选择一种优化方法必须能得到最优的工艺条件不能为了提高某一方面的工艺指标而忽视了另一方面的工艺指标对于不同的提取方法,要有针对性地进行工艺优化。对于以水作为溶剂的方法,要采用正交实验法进行优化,对水提时采用适当的提取温度、压力和时间,以及浸泡时间和浸泡温度进行优化要根据具体的目标产品和提取方法,选择不同的实验条件和实验参数,以达到最佳工艺条件。  

、中药提取工艺的能源消耗降低策略

4.1 能源消耗降低的原则和方法

能源消耗降低的原则:是在保证工艺质量的前提下,尽可能减少能源消耗从工艺过程的角度考虑,提高生产效率,减少能源消耗;从操作工艺上考虑,降低操作过程中的能源消耗。方法:改变或消除不合理的工艺流程,采用合理的生产工艺;用先进技术代替落后技术;采用节能设备。主要措施有:改变或消除不合理的工艺流程,提高生产效率;采用先进技术代替落后技术;提高设备效能,降低设备能耗;选用节能设备;加强管理,降低管理能耗。主要措施有:加强计划、组织、协调、控制、监督和考核等。

4.2 中药提取工艺中能源消耗降低的策略

提高提取工艺,可以减少不必要的设备,从而减少能源的消耗。通过优化提取工艺可以控制溶剂的用量,降低溶剂的用量;通过优化提取工艺,可以减少煎煮液中有效成分的损失,提高煎煮效率,从而减少能源的消耗。新型设备可显著提高工艺效率和节约能耗,如旋转蒸汽蒸压提取器、压力喷雾干燥技术、超滤技术等。采用节能设备可以有效控制提取过程中能源的消耗。例如在加热过程中采用电加热,通过提高加热效率,从而减少加热时间;在降温过程中采用冷水降温,通过减少冷水用量来降低降温过程的能耗。

4.3 中药提取工艺能源消耗降低的效果评价

中药提取工艺节能效果评价可以从多个方面进行,包括生产效率的提高、能源消耗的降低、经济利益的提高、社会效益的提高等。其中生产效率的提高主要表现为产品产量增加,产品质量提高,即单位时间内获得更多的产品能源消耗的降低主要表现为单位能耗下降,即单位产品中消耗的能源减少。例如,用热水提取法提取有效成分时,1 kg乙醇所需要消耗的电能为7 kW·h。经济效益的提高主要表现为经济效益增加。 

结语:中药提取是一个高能耗的过程,降低能源消耗可以有效地减少生产成本。中药提取工艺优化可以从源头上降低生产成本,提高中药生产的质量,提高企业的经济效益。在中药提取工艺优化过程中,要从各个方面来考虑,如设备选型、提取工艺的选择等。总之,随着中药现代化发展战略的实施,中药产业将在资源节约和环境保护方面发挥越来越重要的作用。为了促进我国中药产业健康发展,必须实现从低消耗向高能效转变,促进中医药产业结构的调整和优化。 

参考文献:

[1]张东玉,杜娟.我国中药产业发展中存在的问题及对策研究[J].中国科技信息,2017 (03):59-60.

[2]李燕,王俊.中药提取工艺与能源消耗分析及节能技术的研究现状[J].中国建材报,2017 (07):29-31.

 


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