直锥形双螺旋中药提取罐的优化设计研究

林永绍 阳章

摘 要：本文对直锥形双螺旋型中药提取罐优化设计必要性进行分析，并对如何优化直锥形双螺旋中药提取罐设计加以阐述，希望能为实现中药提取过程全自动控制提供有效建议。

关键词：直锥形双螺旋;中药提取罐;优化设计

引言：传统中医提取罐已经无法满足现阶段中药提取要求，通过优化中药提取罐，在一定程度上能够有效解决传统中药提取罐过滤装置易堵塞、操作不便捷以及自动化生产功能缺失等问题，如何优化直锥形双螺旋中药提取罐设计，是目前各相关人员需要考虑的问题。

1 直锥形双螺旋型中药提取罐优化设计必要性

中药作为中国传统药物，在治疗疾病方面具有无可替代的效用，为了更好地满足社会发展需求，中药产业基于传统中药优势，与现代科学技术深度融合，研发出一系列中药提取罐，中药提取罐运用，虽然有助于中药产业生产，为其提供了便利，但中药提取罐仍存在诸多设计缺陷尚未解决，导致中药提取罐在使用过程中经常出现过滤装置堵塞、排渣难以及操作不灵活等问题，尤其是不能自动化生产，进而需要投入大量人力资源[1]。为了有效解决上述中药提取罐存在的问题，选用直锥形双螺旋型中药提取罐，通过优化设计，实现将传统生产工艺与现代设备有机结合，控制整个中药生产质量，将双螺旋搅拌机装置在直锥形中药提取罐上，罐筒转动时，搅拌桨将围绕中药提取罐筒身进行自转运动，实现动态药液提取，弥补传统中药提取罐设计不足，从而达到全过程自动化控制中药提取效果。

2 如何优化直锥形双螺旋中药提取罐设计

2.1直锥形双螺旋中药提取罐结构设计流程

将DSH型双螺旋锥形混合搅拌桨装置在原有直锥形中药提取罐上，该类型搅拌桨设有非对称螺旋桨两只，运转过程中，可使中药提取罐中物料在其自转作用下，完成向上运动，其转臂公转运动较为缓慢，能够让中药提取罐中物料不同程度进入螺柱，物料呈全圆周范围不断扩散与更新。提升过程中的两股物料将汇合到中药提取罐中心凹穴处，所形成的物料流向下流动，进而达到对流循环的三重混合效果，其中直锥形双螺旋中药提取罐采取梅花状“错位阀”设计方式，紧密结合直锥形双螺旋中药提取罐底部长螺旋桨，避免物料混合死角情况出现。直锥形双螺旋中药提取罐基本设计参数参考表1。

2.2直锥形双螺旋中药提取罐筒体设计

直锥形双螺旋中药提取罐由投料口、罐体、出渣门等几个模块构成，鉴于双螺旋搅拌桨在该中药提取罐上装置，因此，将中药提取罐封头部分以圆弧形为主进行设计。同时结合工艺操作需要，在罐体上加设清洗、循环、出渣门启闭紧锁等辅助装置与工艺接管等部件。直锥形双螺旋中药提取罐筒体简易结构设计参考图1。

通过对直锥形双螺旋中药提取罐应用性质综合考虑，容器直径设置范围为100-200cm，高度为25cm，支座荷载量为60KN。以双面连续填角焊接方式对支座与容器壳体进行焊接，焊缝腰高不低于0.4cm;焊接的过程中，需要确保焊接精度，避免焊接完成的焊缝金属表层存在裂纹、夹渣，焊瘤，烧穿等焊接缺陷问题，同时减少或禁止飞溅物在焊接区域出现。垫板应与容器壁应紧密贴合，其局部缝隙最大值不高于0.1cm，控制支座螺栓孔的加工极限偏差数值，其它部分加工极限公差以IT16与IT14为准;Ra5cm为支座全部焊件周边粗糙度数值，焊接人员必须严格按照上述参数进行焊接，确保后续直锥形双螺旋中药提取罐使用过程中无任何缺陷出现。直锥形双螺旋中药提取罐支座组焊作业结束后，应再次确认所焊接的各部件是否保持平整，是否存在翘曲情况，若存在此情况，需要及时修整。

2.3中药提取罐双螺旋搅拌桨设计

机械强度是中药提取罐材料选择主要依据，设计双螺旋搅拌桨时，需要对所选择材料的强度极限与屈服极限综合考虑，既要保证机械强度与刚度，也要兼顾选材自身防漏、防爆以及耐腐蚀性能等。因此，直锥形双螺旋中药提取罐与物料充分接触部位全部使用奥氏体不锈钢，因奥氏体不锈钢含有Cr与Ni元素，在一定程度上能够有效提升中药提取罐双螺旋搅拌桨耐腐蚀性。其中中药提取罐体密封件均使用耐热、无毒材料，防止提取过程中的中药受到有毒物质影响，而无法使用。

2.4直锥形双螺旋中药提取罐控制系统设计

一般情况下，会选择以液位控制法对投入提取罐的溶剂加入量进行控制，溶剂加入量不应超过中药材投入量5-10倍。药液提取选用动态提取法，提取罐中药液保持恒定温度，压力为常压;水与醇是提取时主要溶剂，提取溶剂不同，所选择的控制方法也不同[2]。例如，当水是提取溶剂时，提取过程中，放空阀需要一直保持开启状态，罐内压力为常压，若发生排气通道堵塞故障，则应立即处理;当醇是提取溶剂时，放空阀始终保持关闭状态。本次中药提取罐优化设计，基于固定设备与管线，为实现不同提取模式均可达到全过程自动化控制，选择自控设计方式，既能水提又能醇提，也能做到单罐提取、多罐提取、循环提取以及非循环提取，实现提取罐加料补料、恒温升温、提取出料等全阶段自动化控制。

2.5直锥形双螺旋中药提取罐优化后性能分析

优化后的直锥形双螺旋中药提取罐，相较于未优化的中药提取罐，其提取率明显得到提升，并在自动控制系统辅助下，实现了提取罐内动态化药液提取，可使罐内溶剂与物料充分接触，增加了有效中药成分提取率，從直锥形双螺旋中药提取罐整体性能上看，性能得到极大程度上优化，能够充分满足中药产业生产各项需求，提高中药产业生产自动化水平，减少人力、物力资源投入，实现中药生产效益最大化。

结束语：综上所述，传统中药提取罐存在排渣难、提取效率低等明显问题，通过优化直锥形双螺旋中药提取罐设计，不仅能够有效改善上述问题，该类型中药提取罐其自身优势，在某种程度上也进一步提升了中药有效成分提取率，就我国中药产业而言，是实现现代化发展有效途径。

参考文献：

[1]谷江涛.现代中药提取自动排渣系统设计[J].现代制造技术与装备，2019（11）：63-64.

[2]冷胡峰，龙勇涛，万小伟.中药提取生产过程及自动化控制研究[J].科技风，2019（31）：206.