中藥提取前處理工藝設(shè)備中有一種“熱回流提取濃縮機(jī)組”，目前有不少?gòu)S家在使用。該裝置實(shí)際上是把提取罐和一組單效濃縮器組合在一起，在提取的同時(shí)亦進(jìn)行濃縮，提取和濃縮兩個(gè)工藝過程合并在一起。該設(shè)備的制造商認(rèn)為其有許多優(yōu)點(diǎn)，諸如：溶媒使用量少，有利于節(jié)約原材料的消耗；增加提取過程中的濃度差，有利于提高提取的效率；提取的時(shí)間縮短，收率提高；節(jié)能*等等。在設(shè)備制造商的相關(guān)資料中，我們不難發(fā)現(xiàn)，其都把“節(jié)能”作為推銷“熱回流”提取濃縮設(shè)備的“亮點(diǎn)”。但事實(shí)上，從不少用戶使用的情況反饋來看，這類設(shè)備并不能達(dá)到所謂的節(jié)能效果。相反消耗的能量還很大，這值得探討。
讓我們來對(duì)比分析一下普通先提取而后濃縮工藝和“熱回流”工藝有什么區(qū)別。
首先簡(jiǎn)述一下普通提取工藝。一般來說，提取分2次，初次加入溶劑的量約為藥材重量的10倍。例如，3t的提取罐水提取時(shí)加入藥材是300kg的話，那么加入的水就是3000kg（不同的藥材提取工藝對(duì)加入的溶媒量的比例會(huì)有些差別，這里假定一個(gè)大致的前提）。第1次提取完畢將提取液放出后，再進(jìn)行第2次提取，這時(shí)由于藥材已被浸潤(rùn)也煮過了，所以再次加入的水量就不再需要那么多，而是干藥材的8倍，也就是2400kg。這樣2次提取總的加入溶媒的量為5400kg（水）。如果兩次提取所得的藥液總量是加入溶媒總量的85%，也就是4590kg，設(shè)其中需要蒸發(fā)的量為溶液總量的90%，也就是4131kg，到后面濃縮工序采用蒸發(fā)能力為1000kg/h的雙效濃縮器來濃縮的話，濃縮工段消耗的生蒸汽約為需要蒸發(fā)水量的57%左右，也就是2245kg（見上面對(duì)雙效濃縮器能耗的分析）。需要的時(shí)間為：2次提取約為4h，濃縮約為4h，總共是8h。請(qǐng)注意，分別提取濃縮時(shí)，對(duì)同一批料而言，提取時(shí)并沒有濃縮，而濃縮時(shí)也并未在提取，2種設(shè)備是運(yùn)行在各自的工作時(shí)間內(nèi)，而不是共同的工作時(shí)間內(nèi)。
但熱回流提取濃縮機(jī)組運(yùn)行的工作時(shí)間則是在共同的工作時(shí)間內(nèi)，就是說，提取罐和濃縮器都在工作，即提取和濃縮同時(shí)在進(jìn)行。而提取同樣量的藥材，這種機(jī)組所需的時(shí)間也要花上6～8h左右。處理相當(dāng)量300kg藥材的機(jī)組其構(gòu)成就是由1臺(tái)3t的提取罐和1臺(tái)蒸發(fā)量為1000kg/h的單效濃縮器所組成。從加入溶媒的量來說，機(jī)組也要分2次加入提取罐，第1次約為2500kg，第2次約為1500kg，總共是4000kg。的確，與上面單獨(dú)提取相比，“熱回流”設(shè)備總的加入溶媒的量少了（5400-4000）=1400kg，但是，由于機(jī)組使用的是單效濃縮器，其消耗的蒸汽能源是需要蒸發(fā)溶媒量的1.1倍，同樣的比例計(jì)算其需蒸發(fā)“出去”的量為3060kg，則需消耗蒸汽3366kg。這與上面計(jì)算單獨(dú)操作的工藝要多耗1121kg蒸汽。其關(guān)鍵就在于這種“提取濃縮熱回流機(jī)組”所采用的濃縮器是單效濃縮器，與雙效濃縮器相比相當(dāng)耗能。另一方面，我們剛才只是對(duì)2種方法各自需要蒸發(fā)出去的溶媒量作了表象上的分析，其實(shí)另一種隱性的能耗并沒有真正地揭示出來，這也是“熱回流”工藝特點(diǎn)所產(chǎn)生的。既然是“熱回流”，那就必然要使溶媒回流，其做法就是讓溶媒加熱蒸發(fā)了以后又使其冷凝后再回到提取罐中來，自始至終地在不斷地“回流”，也就是在如此一體化的設(shè)備中溶媒蒸發(fā)冷凝了多次。這就是隱性的、不易明顯看出來的大量的能耗。這種不是蒸發(fā)出去而是在系統(tǒng)內(nèi)“回流”的做法無疑是一種系統(tǒng)內(nèi)的大量的耗能，一種“內(nèi)耗”。整個(gè)機(jī)組從開車起直至提取操作完成，而至濃縮zui后積留在濃縮器內(nèi)的提取液時(shí)，這種回流才可能不繼續(xù)下去。能耗之大由此可見。當(dāng)然，“回流”在這個(gè)工藝過程中可起到促進(jìn)提取的作用，這是因?yàn)檎舭l(fā)而冷凝后的溶媒中含有藥材的成分非常之少，使它回流返入提取罐相當(dāng)于新加入了新鮮的溶媒，這樣可以與罐內(nèi)的液體和藥材形成較大的“濃度差”，即“濃度梯度”，而成為提取的推動(dòng)力，從而起到促進(jìn)提取的作用。其實(shí)，單獨(dú)用提取罐進(jìn)行提取時(shí)，就已在提取罐上方安裝了冷凝器即采用了“回流”的方法，而“熱回流提取濃縮機(jī)組”只不過加大了這種回流的量，即將濃縮器蒸發(fā)的那些蒸汽冷凝而回流到提取罐中去。由于濃縮器的蒸發(fā)量比提取罐加熱所汽化蒸發(fā)的量大得多，所以“熱回流”所回流的液體量自然就比單獨(dú)用提取罐提取時(shí)所回流的液體的量大得多。而回流的量越多，重復(fù)加熱汽化而又冷凝的次數(shù)也就越多。很顯然，這樣一來蒸汽的消耗量就越多了。
如果上述分析還不能讓人理解透徹，從該設(shè)備操作的時(shí)間上也可以使大家進(jìn)一步理解并得到驗(yàn)證：由于“熱回流提取濃縮機(jī)組”所用的濃縮器的蒸發(fā)能力是1000kg/h，所以如果其工作時(shí)間達(dá)6h，也就是實(shí)實(shí)在在蒸發(fā)了6000kg的水，而不是所加入溶媒的量4000kg。很顯然，由于這4000kg的溶媒存在重復(fù)蒸發(fā)冷凝又蒸發(fā)又冷凝而形成回流的那部分，所以才有這蒸發(fā)的6000kg量。這種從設(shè)備使用的時(shí)間來推算能耗的方法還是比較可信的。由于蒸發(fā)6000kg水量的單效濃縮需要的蒸汽量是6600kg（而并不是上面表象分析的3366kg），這個(gè)數(shù)字可以說就包括了“回流”那部分的能耗。如此一來，便得到這樣一個(gè)比較數(shù)字：2245kg與6600kg。2245kg是普通提取和濃縮工藝分別使用時(shí)在濃縮上的蒸汽能耗，而6600kg則是“熱回流提取濃縮機(jī)組”在濃縮器上的蒸汽能耗。請(qǐng)注意，這里僅就2種工藝設(shè)備中的濃縮器的蒸汽消耗量作了分析對(duì)比，還沒有對(duì)提取罐的蒸汽消耗以及2種工藝所消耗的冷卻水總量進(jìn)行比較。同樣很明顯，在這2種工藝中，后者對(duì)蒸汽和冷卻水的消耗量都大于前者。如此一來，僅就所謂從“溶媒的加入量”變少了而得出“蒸發(fā)量少了”因而就節(jié)能的說法顯然是不能成立的。因?yàn)閺纳厦娴姆治隹芍?，溶媒的加入并不等于總的蒸發(fā)量。
如果有人對(duì)此仍存異議的話，不妨采用更為直接的方法來測(cè)得能耗：一是通過蒸汽流量計(jì)的讀數(shù)來獲取，這是zui直觀的蒸汽能耗。從操作開始到結(jié)束，記錄流量計(jì)的數(shù)據(jù)；二是通過測(cè)量設(shè)備上冷卻水的流量和進(jìn)出口的溫度差來算出冷卻水所帶走的熱量。根據(jù)能量守恒的原理，消耗蒸汽放出的能量應(yīng)該等于冷卻水所吸收的能量（這里要考慮熱量的損耗）。這2種方法采用其中任何一種都可以，或者都實(shí)施一下即可相互得到驗(yàn)證。如果還有人對(duì)以上做法不夠置信的話，不妨在機(jī)組設(shè)備冷凝器下方的回流管上安裝一只液體流量計(jì)，用以測(cè)量整個(gè)操作過程回流液體的量，這就是相當(dāng)用于回流所消耗的蒸汽的量，從這個(gè)量還可以推算出
多功能提取罐用于回流所需冷卻水的耗量。
通過以上分析可以得出熱回流提取濃縮機(jī)組能耗大的2個(gè)原因：（1）由于其一般采用單效濃縮器，所以能耗明顯很高，因此改為雙效濃縮器則可大大減少能耗；（2）回流所產(chǎn)生的重復(fù)蒸發(fā)造成的能耗加大，對(duì)此應(yīng)加以分析區(qū)別對(duì)待：回流所消耗的成本與提取殘留量的價(jià)值比較，控制適當(dāng)?shù)幕亓髁亢蜁r(shí)間。因?yàn)榛亓鞯臅r(shí)間越長(zhǎng)，在提取罐中藥液的濃度就越低，即藥渣中的殘留藥物成分就越少，提取得就越*，但能耗相對(duì)要高。對(duì)于附加值較高的貴重藥材來說可以回流時(shí)間長(zhǎng)些，而對(duì)一般普通藥材來說，則不一定非得讓提取罐內(nèi)的藥液回流得*清純。
多功能提取罐
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