蟲草素的生產(chǎn)工藝設(shè)計研究摘要蟲草素是從蛹蟲草中提取的一項重要的有效成分，隨著生活質(zhì)量的提高，人們對蛹蟲草營養(yǎng)作用有越來越多的了解，蟲草素在保健和養(yǎng)生方面都存在不可估量的市場。該設(shè)計是以蟲草素的含量為指標(biāo)，工藝流程為采用人工選育的蛹蟲草為原料，進行乙醇超聲波提取，再選擇乙酸乙酯作為萃取劑對蟲草素萃取，最后選用大孔吸附樹脂進一步純化，再醇沉，干燥，得到蟲草素結(jié)晶，該提取純化方法最終蟲草素的得率為1.88%。優(yōu)化合成工藝后，對蟲草素提取車間進行設(shè)計。本設(shè)計主要工作分為物料衡算、能量衡算、設(shè)備選型，最終結(jié)合各設(shè)備對車間布置以及非工藝設(shè)計段進行了設(shè)計，并針對設(shè)計任務(wù)，全面地進行了物料衡算以及能量衡算，為下一工段設(shè)計和實際生產(chǎn)做鋪墊。關(guān)鍵字：蟲草素，提取工藝，物料衡算，能量衡算，車間設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章前言 11.1蟲草素簡介 11.1.1藥理作用 11.1.2理化作用 11.2選題目的及意義 21.2.1國內(nèi)外市場情況 21.2.2應(yīng)用前景 21.3設(shè)計思路 2第2章生產(chǎn)工藝流程及革新 32.1現(xiàn)有生產(chǎn)工藝 32.2工藝革新及說明 32.3工藝流程 42.3.1原料預(yù)處理 42.3.2蟲草素粗制 42.3.3萃取蒸餾 42.3.4大孔吸附樹脂純化 42.3.5純品制備 42.4工藝流程圖 4第3章物料衡算 63.1生產(chǎn)安排 63.2物料衡算依據(jù) 63.3各工段物料衡算 63.3.1各工段理論需求量的物料衡算 6預(yù)處理工段 6粗制工段 6萃取蒸餾工段 6純品工段 73.3.2各工段實際需求量的物料衡算 7預(yù)處理階段 7粗制階段 7萃取蒸餾工段 8精制工段 8第4章設(shè)備選型及能量衡算 94.1設(shè)備選型的思路及原則 94.2主要設(shè)備選型 94.2.1預(yù)處理工段的設(shè)備 94.2.2粗制工段的設(shè)備 104.2.3萃取蒸餾工段的設(shè)備 134.2.4精制工段的設(shè)備 164.2.5純品工段的設(shè)備 184.3主要設(shè)備的能量衡算 22第5章車間布局 235.1設(shè)計依據(jù) 235.2廠房建筑 235.2.1建筑要求 235.2.2建筑面積 235.3車間設(shè)計分布圖 24第6章工藝專業(yè)執(zhí)行行政法規(guī)措施 256.1防火安全 256.2勞動安全 256.3三廢處理 256.3.1廢水處理 256.3.2廢渣處理 25第7章GMP符合性說明 277.1車間布局 277.2工藝設(shè)計 27第8章總結(jié) 28參考文獻 29附錄 31第1章前言1.1蟲草素簡介1.1.1藥理作用蛹蟲草中含有多種核苷類化合物，包括蟲草素(3'-脫氧腺苷)(圖1)，是其主要活性成分之一，是從蛹蟲草中提取的一種天然生物活性物質(zhì)[1-2]。生物活性廣泛，主要表現(xiàn)在抗菌、抗感染[3-4]、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、神經(jīng)保護及干擾人體RNA和DNA的合成等多個方面[5]。此外，蟲草素在新冠肺炎的防治中起到積極作用，作為腺苷受體的激活劑可增強免疫力，抑制RNA病毒繁殖，在急性肺炎中起到抗炎、保護臟器損傷等作用[6]。1.1.2理化作用蟲草素為核苷類化合物(3'-脫氧腺苷)，屬于嘌呤類生物堿[7]。在蛹蟲草的培養(yǎng)液中分離得到一種晶體，命名為蟲草素。其分子式為C10H13N5O3，分子量為251，堿性，針狀或片狀結(jié)晶，熔點230℃~231℃，密度1.2938，溶于水、熱乙醇和甲醇，不溶于苯、乙醚和氯仿，蒽酮反應(yīng)呈陽性，紫外最大吸收波長為259nm[8]。蟲草素化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1。圖1蟲草素（3'-脫氧腺苷）的化學(xué)結(jié)構(gòu)1.2選題目的及意義1.2.1國內(nèi)外市場情況在快節(jié)奏生活和高強度工作的壓力下，與此同時生活環(huán)境的惡化，大部分人群都處于亞健康狀態(tài)，身體免疫系統(tǒng)減弱，一些高危疾病如肝炎、神經(jīng)性疾病、腫瘤頻繁發(fā)生。在國內(nèi)外疫情肆虐的情況下，提高身體免疫能力，凸顯的尤為重要。其中抗真菌、抗腫瘤[9-10]等功能引起人們的密切關(guān)注。此外，蟲草素在新冠肺炎的防治中起到積極作用，作為腺苷受體的激活劑可增強免疫力，抑制RNA病毒繁殖，在急性肺炎中起到抗炎、保護臟器損傷等作用[6]。1.2.2應(yīng)用前景蛹蟲草作為一種食用真菌，在營養(yǎng)價值上與冬蟲夏草不相上下，價格上更是價廉易得，蛹蟲草人工選育的技術(shù)十分成熟，可進行工業(yè)上大批量生產(chǎn)，因此得到廣泛的關(guān)注。蟲草素是蛹蟲草主要的有效成分之一，它又稱蟲草菌素、冬蟲夏草素，3'-脫氧腺苷，屬于嘌呤類生物堿[7]，隨著人們對蟲草素越來越多的研究，蟲草素的抗真菌、抗炎、抗腫瘤、神經(jīng)保護等功能引起人們的密切關(guān)注，蟲草素在醫(yī)療康復(fù)、保健養(yǎng)生的方面存在巨大的市場，蟲草素純品需求逐年增加。蟲草素純品目前尚未入藥典，未被批準(zhǔn)上市，但國內(nèi)外均作為國家一類新藥在積極的研發(fā)中，蟲草素純品需求隨之增加，純品價格居高不下，每克蟲草素價格超過2000美元，商業(yè)價值不可估量[11]。1.3設(shè)計思路本次研究選用乙醇超聲波提取更加快捷、簡便，受外界干擾小，同時可減少回流前后稱重、補足溶劑定容所帶來的誤差[12]。張嘉[13]等人通過對超聲波醇提法、超聲波水提法以及醇熱回流法、水熱回流法四種方法的提取效果進行分析比較，證明乙醇超聲波提取法的提取率最高。原晉波[14]提出乙酸乙酯萃取蟲草素，對于像蟲草素這類目標(biāo)產(chǎn)物含量較少的產(chǎn)物，能純化得到含量較高的目標(biāo)產(chǎn)物。李從鎮(zhèn)[15]提出使用大孔樹脂對蟲草素進一步純化，大孔樹脂對蟲草素的解析率可達到95%以上。

第2章生產(chǎn)工藝流程及革新2.1現(xiàn)有生產(chǎn)工藝蟲草素可以通過生物法和化學(xué)合成法獲得。化學(xué)合成法原料成本高、合成工藝繁瑣、產(chǎn)物收率低且副產(chǎn)物多，限制了其工業(yè)應(yīng)用，生物法生產(chǎn)蟲草素主要有兩種途徑：一是直接從天然或人工培育的蛹蟲草子實體中提取，二是經(jīng)過液體發(fā)酵，從蛹蟲草菌絲體和發(fā)酵液中提取[16]。蟲草素易溶于水、乙醇、甲醇中，所以一般釆用水、乙醇或甲醇等溶劑提取蟲草素，目前常用的提取方法，分別為浸提法、索氏提取法、閃式提取法[17]、超聲法和回流法[18]。蟲草素純化方法主要有硅膠柱層析、活性炭吸附、離子交換樹脂、超臨界萃取、大孔吸附樹脂[19]、制備色譜分離技術(shù)和高效液相色譜等法。由于活性炭和硅膠柱層析[20]的吸附容量和回收率相對較低，不適用于蟲草素的工業(yè)化生產(chǎn)。盡管高效液相色譜法的純化效果比較好，但是其生產(chǎn)成本、設(shè)備價格都非常高，因此也不適合投入到工業(yè)化生產(chǎn)中。目前主要的測定方法有高效液相色譜法（HPLC）[21]、高效毛細管電泳法（HPCE）、薄層色譜法（TLCS）、TLCSHPLC聯(lián)用法。2.2工藝革新及說明本實驗首先進行乙醇超聲波提取，蟲草素易溶于水、乙醇、甲醇中，因此常作為蟲草素的提取溶劑，但使用乙醇作為提取溶劑，可進行回收重復(fù)使用，并提取率相對較高，使用乙酸乙酯萃取蟲草素，濃縮在天然產(chǎn)物的分離純化中起著至關(guān)重要的作用，特別是對于類似蟲草素這類本身含量低的目標(biāo)產(chǎn)物，能富集到較高含量的目標(biāo)產(chǎn)物將降低后續(xù)實驗的難度，且增加了后續(xù)純化中單次試驗獲得到的樣品量。這對于像蟲草素這類目標(biāo)產(chǎn)物含量較少的產(chǎn)物，能純化得到含量較高的目標(biāo)產(chǎn)物[5]。于興會[22]、曾昱[23]、張虎成[24]等人利用大孔吸附樹脂純化蟲草素，大孔吸附樹脂是吸附性和分子篩性原理相結(jié)合的分離吸附材料，其吸附性是由分子間作用力和氫鍵作用產(chǎn)生的，并且大孔吸附樹脂的吸附能力與其孔隙的比表面積有關(guān)，比表面積越大，吸附能力就越強；分子篩性是由于大孔吸附樹脂本身的多孔性結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。基于以上結(jié)構(gòu)特征和吸附原理，大孔吸附樹脂對化合物的吸附具有選擇性好、吸附容量大、吸附速度快等特點，并且在實際應(yīng)用中，大孔吸附樹脂還具有解吸附條件溫和、穩(wěn)定性好、機械強度高、抗污染能力強、使用操作簡單、再生處理方便、廉價、適合工業(yè)生產(chǎn)等諸多優(yōu)勢[25]。其具有工藝簡單、綠色環(huán)保、高效安全的特點，可滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，最后通過用高效液相色譜測定蟲草素的含量，用乙醇直接提取作對照，比較提取率。2.3工藝流程2.3.1原料預(yù)處理取蛹蟲草原料進行清洗、干燥和粉碎后，加入2倍體積的石油醚，脫脂48h，過濾風(fēng)干。2.3.2蟲草素粗制脫脂后的蟲草粉末用80%的乙醇在30℃下超聲輔助提取40min重復(fù)兩次，合并提取液，過濾濃縮，80%乙醇:蟲草粉末=15:1（mL/g），提取液濃縮后，加濃縮液等體積的水得蟲草素粗提液，待萃取。2.3.3萃取蒸餾蟲草素粗提液用乙酸乙酯萃取，蟲草素粗液與乙酸乙酯體積比為1:2.5（mL/mL）；攪拌時間30min，靜置時間1h；萃取次數(shù)3次；將上清液合并進行減壓蒸餾，收集濃縮液，并回收乙酸乙酯。2.3.4大孔吸附樹脂純化將層析柱底部的閥門打開，使樹脂床上層去離子水慢慢流下，待水彎月面接近樹脂床面時，將濃縮液用4倍量30℃溫水稀釋后過大孔樹脂柱，先用2Bv的水洗滌除雜，洗脫液棄去，再用5Bv的50%的乙醇溶液洗脫得洗脫液。2.3.5純品制備 將收集得到的洗脫液濃縮20倍，加入少量無水乙醇，放入4℃冰箱，靜置2天，抽濾，真空干燥得高純度蟲草素，由預(yù)實驗結(jié)果可知蟲草素得率為1.88%。2.4工藝流程圖

第3章物料衡算3.1生產(chǎn)安排設(shè)計的生產(chǎn)車間的規(guī)模為年產(chǎn)1000kg蟲草素純品全年生產(chǎn)天數(shù)：200天日生產(chǎn)批數(shù)：一天一批，每天兩班（每班8小時）全年生產(chǎn)班數(shù)：200批日產(chǎn)量：1000kg÷200d=5kg/d3.2物料衡算依據(jù)根據(jù)質(zhì)量守恒定律，物理過程的總物料衡算方程式為[26]：∑G1=∑G2+∑G3（1-1）式中，G1——輸入的物料量，G2——輸出的物料量，G3——物料的損失量。3.3各工段物料衡算3.3.1各工段理論需求量的物料衡算預(yù)處理工段將蛹蟲草原料清洗、干燥、粉碎后，加入2倍于粉末體積的石油醚，脫脂48h，過濾風(fēng)干。已知蟲草素日產(chǎn)量為5kg/d，且由預(yù)實驗得蟲草素純品得率1.88%，所以：蛹蟲草預(yù)處理理論需求量為：W1=5÷1.88%=265.60kg石油醚理論需求量為：W2=265.60×2=531.2L粗制工段脫脂后的蟲草粉末為262.34kg，用80%的乙醇超聲輔助提取兩次，乙醇與蟲草粉末體積比為15:1（mL/g），過濾，濃縮至乙醇體積的1/3，加等體積的水得蟲草素粗液。乙醇理論需求量：V1=262.34×15=3935.10L水理論需求量：V2=V1÷3=1311.65L蟲草素粗液理論需求量：V3=V2×2=2623.33L萃取蒸餾工段蟲草素粗液用乙酸乙酯萃取，蟲草素粗液與乙酸乙酯體積比為1:2.5，攪拌時間30min，靜置時間60min，過濾，萃取次數(shù)3次，減壓蒸餾，蒸餾后得到濃縮液體積為蟲草素粗液的1/10，回收乙酸乙酯。乙酸乙酯理論需求量：V4=V3×2.5=6558.33L濃縮液理論需求量：V5=V3×1/10=262.33L精制工段將層析柱底部的閥門打開，使樹脂床上層去離子水慢慢流下，待水彎月面接近樹脂床面時，將濃縮液用4倍量30℃溫水稀釋后過大孔樹脂柱，先用2Bv的水洗滌除雜，洗脫液棄去，再用5Bv的50%的乙醇溶液洗脫得洗脫液；假設(shè)流速3Bv?h-1，上樣量4Bv，洗脫時的流速2Bv?h-1第一次進料水的理論需求量：V6=V5×4=1049.32L上柱稀釋液的理論需求量：V7=V5+V6=1049.32+262.33=1311.65L洗滌除雜用水的理論需求量：V8=2×V7=2×1311.65=2623.3L50%乙醇溶液的理論需求量：V9=5×V7=5×1311.65=6558.25L純品工段將收集得到的洗脫液濃縮20倍，加入濃縮后4倍體積無水乙醇，放入4℃冰箱，靜置2天，抽濾，真空干燥得高純度蟲草素5.11kg。濃縮后洗脫液的理論需求量：V10=V7÷20=327.91L無水乙醇的理論需求量：V11=4×V10=1311.65L3.3.2各工段實際需求量的物料衡算預(yù)處理階段在蛹蟲草原料清洗、干燥、粉碎、脫脂、風(fēng)干、過濾階段損失率如下：清洗損失率0.1%、干燥（風(fēng)干）損失率0.2%，脫脂損失率1%，粉碎損失率0.6%，過濾損失率0.1%。蛹蟲草預(yù)處理實際需求量為：W3=265.60÷(1-0.1%-0.2%×2-0.6%-0.1%-1%)=271.57kg石油醚實際需求量為：V12=271.57×2=543.14L粗制階段在此階段，脫脂蛹蟲草粉末損失率忽略不計，乙醇提取損失率1%，過濾損失率0.1%，濃縮損失率1%。乙醇實際需求量：V13=271.57×15÷(1-0.1%-1%×2-1%)=4203.87L水實際需求量：V14=V13÷3=1401.29L蟲草素粗液實際需求量：V15=V14×2=2802.58L萃取蒸餾工段萃取損失率1%，過濾損失率0.1%，減壓蒸餾損失率1%。乙酸乙酯實際需求量：V16=V15×2.5÷(1-1%×3-0.1%×3)=7245.55L濃縮液的實際需求量：V17=V15×1/10÷(1-1%)=283.09L精制工段洗脫損失率1%，則第一次進料水的實際需求量：V18=V17×4÷(1-1%)=1143.80L上柱稀釋液的實際需求量：V19=V18+V17=1104.91+273.46=1426.89L洗滌除雜用水的實際需求量：V20=2×V19÷(1-1%)=2×1426.89÷(1-1%)=2882.60L50%乙醇溶液的實際需求量：V21=5×V19÷(1-1%)=5×1426.89÷(1-1%)=7206.52L純品工段濃縮損失率1%，則濃縮后洗脫液的實際需求量：V22=V21÷20÷(1-1%)=363.97L無水乙醇的實際需求量：V23=4×V22=1455.86L3.3.3各工段的損耗率表3-1各工段的損耗率工藝階段預(yù)處理粗制萃取蒸餾精制成品損耗率2.2%3.1%4.3%3%1%

第4章設(shè)備選型及能量衡算4.1設(shè)備選型的思路及原則在滿足生產(chǎn)工藝要求的條件下，還應(yīng)考慮到設(shè)備運轉(zhuǎn)的可靠性和安全穩(wěn)定性，并盡可能地節(jié)省投資，使整個工藝系統(tǒng)生產(chǎn)能力最優(yōu)化嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定，選用防塵、防污染的設(shè)備，設(shè)備的選擇要與工藝相符，要便于清理、維修和操作[19]。4.2主要設(shè)備選型4.2.1預(yù)處理工段的設(shè)備（1）粉碎機根據(jù)物料衡算可知，每批原料進行粉碎質(zhì)量為271.57kg，粉碎1h，因此選用型號為WF-180的粉碎機。表4-1粉碎機的參數(shù)型號WF-180適用物料通用應(yīng)用領(lǐng)域食品、制藥生產(chǎn)能力550（kg/h）主軸轉(zhuǎn)速3900（r/min）進料粒度≤100（mm）電機功率7.5（KW）出料粒度0-120目（mm）外形尺寸800*900*1550（m）圖4-1粉碎機（2）搪瓷反應(yīng)罐該步驟石油醚和蛹蟲草原料藥反應(yīng)，石油醚體積543.14L，蛹蟲草原料剩余量為271.57kg，因此選擇型號為K-2000L參加反應(yīng)，工作時間為2h。表4-2搪瓷反應(yīng)罐的參數(shù)外形尺寸設(shè)備名稱規(guī)格/型號材質(zhì)數(shù)量功率?1430x3600搪瓷反應(yīng)罐K-2000L碳鋼襯搪瓷14kW/380V圖4-2搪瓷反應(yīng)罐（3）回收溶劑儲罐本次回收石油醚體積為約543.14L，因此選擇型號為ZG-1.0的回收溶劑儲罐。表4-3回收溶劑儲罐的主要參數(shù)型號容積（L）外形尺寸（mm）質(zhì)量（kg）ZG-1.01000Φ900×2220500圖4-3回收溶劑儲罐4.2.2粗制工段的設(shè)備（1）釜罐式超聲波提取罐組本次設(shè)計在30℃下進行，提取40min重復(fù)兩次，合并提取液，由物料衡算得：乙醇體積4203.87L，蛹蟲草原料271.57kg，提取工作時間為80min。因此選擇型號為FGC-TQ1.6提取罐組。表4-4釜罐式超聲波提取罐組的參數(shù)型號罐體直徑（m）釜罐總?cè)莘e（L）超聲功率（KW）FGC-TQ1.61.6600020圖4-4釜罐式超聲波提取罐組（2）過濾器根據(jù)物料衡算得：提取后需過濾為乙醇體積4203.87L，蛹蟲草原料271.57kg，該設(shè)備的流量為2（t/h），工作時間為2h。因此選擇型號SHG-0.15m2的過濾器。表4-5過濾器的參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)型號SHG-0.15m2適用溫度≤120℃過濾面積（m2）0.15工作壓力≤0.2MPa濾網(wǎng)孔徑80～400目（供選）進出口管徑（mm）32、40流量（t/h）2外形尺寸（mm）Φ310×600圖4-5過濾器（3）雙效濃縮器由物料衡算得，乙醇體積4203.87L，蛹蟲草原料271.57kg，工作時間：4h，所以每小時蒸發(fā)量為：4203.87÷4=1050.97kg?h-1通過物料衡算結(jié)果最終選型號為WNQ2-1000雙效蒸發(fā)器。表4-6雙效濃縮器的參數(shù)名稱參數(shù)型號WNQ-1000耗汽量（kg?h-1）750蒸汽壓力（MPa）＜0.1溫度（℃）55-70真空度0.08外形尺寸（m）5.5×1.1×3.85.5×1.1×3.8蒸發(fā)量（kg?h-1）1100圖4-6雙效濃縮器（4）多功能攪拌器該步驟根據(jù)物料衡算粗提液體積為2802.58L，三臺設(shè)備，同時攪拌，每次攪拌量為1000L，工作時間40min。表4-7多功能攪拌器的參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)型號GT-1000L每次處理量范圍出料1000-3000L料桶容量1200（L）電機功率5.5（Kw）生產(chǎn)能力1000（L）轉(zhuǎn)速范圍0-1440（r/min）圖4-7多功能攪拌器（5）回收溶劑儲罐本次回收乙醇體積的最大值為4203.87L，因此選擇型號ZG-5.0的回收溶劑儲罐。表4-8回收溶劑儲罐的參數(shù)型號容積（L）外形尺寸（mm）質(zhì)量（kg）ZG-5.05000Φ1600×3410500圖4-8回收溶劑儲罐4.2.3萃取蒸餾工段的設(shè)備（1）CWL-M型離心萃取機本次單元操作先萃取3次，每次需要攪拌30min，再靜置1h，乙酸乙酯總體積7245.55L，蟲草素粗液體積為2802.58L，選用CWL-M型離心萃取機設(shè)備1臺，工作時間為4.5h（攪拌1.5h，靜置3h）。表4-9CWL-M型離心萃取機的參數(shù)名稱型號轉(zhuǎn)鼓直徑（mm）混合通量（L/h）進出口管徑（mm）電機功率（kw）單臺外形尺寸（mm）重量（kg）參數(shù)CWL250-M5505000DN50015850×850×1800650圖4-9CWL-M型離心萃取機（2）過濾器根據(jù)物料衡算得：萃取后需過濾的乙酸乙酯總體積7245.55L，蟲草素粗液體積為2802.58L，該設(shè)備的流量為5（m3/h），工作時間為2h。表4-10過濾器的參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)型號SHG-0.15m2適用溫度≤120℃過濾面積（m2）0.15工作壓力≤0.2MPa濾網(wǎng)孔徑400目進出口管徑（mm）40流量（m3/h）5外形尺寸（mm）Φ310×600圖4-10過濾器（3）低溫真空減壓蒸餾濃縮器過濾后需減壓蒸餾的物料為萃取后需過濾的乙酸乙酯體積的最大值為7245.55L，蟲草素粗液體積為2802.58L，需6個設(shè)備同時進行，工作2h。表4-11低溫真空減壓蒸餾濃縮器的參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)型號2003210846外形尺寸2*0.8*2（m）蒸發(fā)面積10（m2）電機功率18（KW）質(zhì)量1000（kg）規(guī)格2000L圖4-11低溫真空減壓蒸餾濃縮器（4）回收罐本次回收乙酸乙酯體積最大值為7245.55L，因此選用型號為ZG-8.0的儲罐。表4-12回收溶劑儲罐的參數(shù)型號容積（L）外形尺寸（mm）質(zhì)量（kg）ZG-8.08000Φ1800×3710900圖4-12回收溶劑儲罐4.2.4精制工段的設(shè)備（1）稀釋罐由物料衡算得：蟲草素萃取后濃縮液體積283.09L，第一次進料水量為1143.80L上柱稀釋液體積1426.89L，工作時間為0.5h。表4-13稀釋罐的參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)型號2003210846筒體高度1500（mm）攪拌轉(zhuǎn)速90r/min電機功率2.2（KW）筒體直徑1200（mm）容積2000L工作壓力≤0.09Mpa工作溫度<160℃圖4-13稀釋罐（2）洗脫液配制罐由物料衡算得：50%乙醇溶液的體積為7206.52L，所選設(shè)備容積為8000L，工作時間為0.5h。表4-14洗脫液配制罐的參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)型號YAJBG-8000L外形尺寸（mm）Φ2000*2500攪拌轉(zhuǎn)速52r/min電機功率7.5（KW）筒體直徑1200（mm）容積8000L工作壓力≤0.09Mpa工作溫度<160℃圖4-14洗脫液配制罐（3）樹脂柱根據(jù)物料衡算得：樹脂柱洗脫時最大體積7206.52L，因此選擇型號為BGCCⅡ-φ500的樹脂柱，數(shù)量為10個。表4-15樹脂柱的參數(shù)投料系數(shù)型號柱容積徑高比規(guī)格耐壓個數(shù)0.75BGCCⅡ-φ500785L1:8Φ500×4000mm03Mpa10個圖4-15樹脂柱4.2.5純品工段的設(shè)備（1）雙效濃縮器由物料衡算得，洗脫液體積的最大值為7206.52L，乙醇密度789kg/m3，醇蒸發(fā)質(zhì)量5688.69kg，選用型號為WNQ2-500雙效蒸發(fā)器，3臺，工作時間：2h。表4-16雙效濃縮器的參數(shù)名稱參數(shù)型號WNQ-500耗汽量（kg?h-1）380蒸汽壓力（MPa）＜0.1溫度（℃）55-70真空度0.05外形尺寸（m）5.5×1.1×3.84.5×1×3.2蒸發(fā)量（kg?h-1）1000圖4-16雙效濃縮器（2）2～8℃低溫冷藏箱根據(jù)物料衡算得：需冷藏4℃冰箱的體積為363.97L，時間為48h。表4-172～8℃低溫冷藏箱的參數(shù)型號輸入總功率容積產(chǎn)品外形尺寸質(zhì)量個數(shù)HBY-300295W400L661*656*168098kg1個圖4-172～8℃低溫冷藏箱（3）聚丙烯真空抽濾設(shè)備根據(jù)物料衡算得：真空抽濾的物料為363.97L，該設(shè)備的容積為100L，數(shù)量為4臺，工作時間為30min。表4-18聚丙烯真空抽濾設(shè)備的參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)聚丙烯真空過濾槽聚丙烯真空抽濾桶500*10*400（mm）500*10*400（mm）壓力負(fù)壓-0.1Mpa有效過濾面積0.12（m2）聚丙烯真空計量槽聚丙烯水噴射真空機組400*250*700（mm）1000*800*800（mm）溫度功率-10—90℃1.5KW容積100L圖4-18聚丙烯真空抽濾設(shè)備（4）真空干燥箱根據(jù)物料衡算得：真最后空干燥得高純度蟲草素5.11kg，因此該真空干燥箱干燥最小質(zhì)量為5.11kg，因此選擇型號為DZF-6020AB的設(shè)備，干燥溫度為80℃，工作時間為4h。表4-19真空干燥箱的參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)型號DZF-6020AB材質(zhì)不銹鋼內(nèi)膽溫度范圍室溫+10~200（℃）功率300W工作室尺寸275*300*300（mm）適用范圍實驗室圖4-19真空干燥箱（5）回收罐本次操作回收無水乙醇體積最大值為363.97L，因此選擇該款容積為500L的儲存罐。表4-20回收罐的參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)型號XXCG-0.5-04直徑1000（mm）高度700（mm）容積500（L）重量250（kg）適用物料液體壁厚3（mm）工作溫度常溫工作壓力常壓

圖4-20回收罐

4.3主要設(shè)備的能量衡算電能的用量：電機每日用電量=電機功率×設(shè)備每日用電時間×設(shè)備數(shù)量（1）粉碎機每日耗電量：7.5kw×1h×1=7.5kw.h（2）搪瓷反應(yīng)罐每日耗電量：4kw×2h×4=12kw.h（3）釜罐式超聲波提取罐組每日耗電量：20kw×1.4h×1=28kw.h（4）攪拌器每日耗電量：5.5kw×0.7h×3=11.55kw.h（5）低溫真空減壓蒸餾濃縮器每日耗電量：18kw×2h×6=216kw.h（6）稀釋罐每日耗電量：2.2kw×0.5h×1=1.1kw.h（7）洗脫液配制罐每日耗電量：7.5kw×0.5h×1=7.5kw.h（8）低溫冷藏箱每日耗電量：0.3kw×24h×2=14.4kw.h（9）聚丙烯真空抽濾設(shè)備每日耗電量：1.5kw×0.5h×4=3kw.h（10）真空干燥箱每日耗電量：0.3kw×4h×1=1.2kw.h

第5章車間布局5.1設(shè)計依據(jù)在符合國家有關(guān)規(guī)定的前提下，選用先進的技術(shù)和設(shè)備來提高生產(chǎn)效率[27]；特定生產(chǎn)工藝必然需要配套的設(shè)備減少投入[28-29]。本設(shè)計主要參考了以下文獻資料，采用符合規(guī)范的技術(shù)和設(shè)備，制定了可實施方案，設(shè)計出了蟲草素提取車間圖，來為車間生產(chǎn)提供參考。5.2廠房建筑5.2.1建筑要求車間通道要求人流通道和物流通道分開設(shè)置，防止交叉污染。本次車間設(shè)計需有潔凈要求的和無潔凈要求的功能區(qū)的劃分，根據(jù)新版本GMP采用新的劃分潔凈區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，將無菌藥品生產(chǎn)所需的潔凈區(qū)分為：A級、B級、C級、D級。本次設(shè)計主要進行蟲草素提取車間布局對于潔凈區(qū)要求不高，在D級潔凈區(qū)均可完成[30]。有在生產(chǎn)設(shè)備擺放上應(yīng)符合產(chǎn)生工藝流程，確保工藝流程流暢進行。合理安排提取區(qū)、粗制區(qū)、蒸餾區(qū)、精制區(qū)和結(jié)晶區(qū)等各項區(qū)域。5.2.2建筑面積該車間長為：42m；寬為：33m；面積為：1386m2空調(diào)房長為：6m；寬為：6m；面積為：36m2配電室長為：6m；寬為：6m；面積為：36m2原料存放室長為：6m；寬為：6m；面積為36m2不合格品存放室長為：6m；寬為：6m；面積為36m2辦公室長為：6m；寬為：6m；面積為36m2一更衣室長為：12m；寬為：6m；面積為72m2二更衣室長為：21m；寬為：6m；面積為126m2成品存放室長為：9m；寬為：6m；面積為54m2潔凈區(qū)長為：31.5m；寬為：21m；面積為661.5m25.3車間設(shè)計分布圖見附錄1

第6章工藝專業(yè)執(zhí)行行政法規(guī)措施6.1防火安全（1）在本次設(shè)計中的提取車間生產(chǎn)工藝中涉及乙醇提取工段，因此提取車間的火災(zāi)危險類別為甲類，需要滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）（2018年版）中對甲類車間的防爆和疏散要求[31]；（2）關(guān)于廠房安全出口設(shè)置的明確規(guī)定。首先，要對廠房安全出口進行分散設(shè)置。每個防火分區(qū)、以及防火分區(qū)中的每個樓層和相鄰兩個安全出口最近的水平距離要超過5m，防火分區(qū)和防火分區(qū)每個樓層的安全出口數(shù)量要不少于2個[32]。6.2勞動安全（1）從業(yè)人員應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定遵守和執(zhí)行各項規(guī)章制度。（2）公司要經(jīng)常組織學(xué)習(xí)相關(guān)規(guī)定，在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行操作，并嚴(yán)格執(zhí)行工作流程要求。（3）要不定時進行突擊檢查，以確保操作人員掌握設(shè)備使用方法，以及降低意外事故的發(fā)生率。6.3三廢處理6.3.1廢水處理蟲草素提取工藝過程中廢水的產(chǎn)生主要來自設(shè)備及容器具的清洗，可經(jīng)過濾等操作實現(xiàn)二次利用。6.3.2廢渣處理本設(shè)計中產(chǎn)生的廢渣主要是蛹蟲草殘渣，均為有機物，因此采用填埋法處理廢渣，即保護環(huán)境，又減少成本。

第7章GMP符合性說明7.1車間布局根據(jù)生產(chǎn)要求，在廠房車間配有男女更衣室、車間配電室、辦公室、。裝配有操作鋼梯和掉料區(qū)便于操作。需要安裝專門的洗眼噴淋器，若發(fā)生眼睛受到傷害時可以馬上清潔眼睛上的異物。為了讓人員在緊急情況下，安全快速疏散從業(yè)人員，避免擁堵造成的踩踏事故。本研究過程使用易燃化學(xué)藥品，如乙醇，遇高熱或者明火易燃易爆，容易造成安全事故，因此采取措施使其處于爆炸區(qū)域。7.2工藝設(shè)計生產(chǎn)工藝流程要求符合車間布局，原材料的預(yù)處理、干燥、粗制、精制、提取、純化時，人流、物流應(yīng)分開，成品、不合格品和包材應(yīng)儲存在不同車間，防止交叉污染。本設(shè)計的生產(chǎn)車間將分為一般生產(chǎn)區(qū)和潔凈區(qū)。并且根據(jù)各區(qū)域的面積合理安排生產(chǎn)，保證生產(chǎn)高效有序的進行。

第8章總結(jié)本設(shè)計主要以蟲草素的提取工藝優(yōu)化為實驗的核心，在提取和純化過程對工藝做出改動，首先進行超聲波提取，再用乙酸乙酯萃取，大孔吸附樹脂純化，已達到較高的得率。通過小試階段摸索出優(yōu)化后可實施的工藝流程，為下面的車間設(shè)計工作提供數(shù)據(jù)，和為物料衡算、設(shè)備選型以及能量衡算提供依據(jù)，讓車間設(shè)計順利進行，但是在設(shè)計的過程中，產(chǎn)品的得率、損耗率計算不夠嚴(yán)謹(jǐn)，在設(shè)備的選擇上仍有優(yōu)化的空間，物料衡算、能量衡算的參數(shù)選擇仍不夠精確。在后續(xù)車間設(shè)計工作中，針對這些問題繼續(xù)改進，對車間建設(shè)提供參考。

參考文獻[1]李暉,孫佳瑜,廖康漢,等.蟲草素抗炎作用及機制研究[J].天津中醫(yī)藥,2016,33(05):303