中藥提取前處理工藝設備中有一種“熱回流提取濃縮機組”，目前有不少廠家在使用。該裝置實際上是把提取罐和一組單效濃縮器組合在一起，在提取的同時亦進行濃縮，提取和濃縮兩個工藝過程合并在一起。該設備的制造商認為其有許多優(yōu)點，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；提取的時間縮短，收率提高；節(jié)能*等等。在設備制造商的相關資料中，我們不難發(fā)現(xiàn)，其都把“節(jié)能”作為推銷“熱回流”提取濃縮設備的“亮點”。但事實上，從不少用戶使用的情況反饋來看，這類設備并不能達到所謂的節(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加入的溶媒量的比例會有些差別，這里假定一個大致的前提）。第1次提取完畢將提取液放出后，再進行第2次提取，這時由于藥材已被浸潤也煮過了，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（見上面對雙效濃縮器能耗的分析）。需要的時間為：2次提取約為4h，濃縮約為4h，總共是8h。請注意，分別提取濃縮時，對同一批料而言，提取時并沒有濃縮，而濃縮時也并未在提取，2種設備是運行在各自的工作時間內(nèi)，而不是共同的工作時間內(nèi)。
但熱回流提取濃縮機組運行的工作時間則是在共同的工作時間內(nèi)，就是說，提取罐和濃縮器都在工作，即提取和濃縮同時在進行。而提取同樣量的藥材，這種機組所需的時間也要花上6～8h左右。處理相當量300kg藥材的機組其構(gòu)成就是由1臺3t的提取罐和1臺蒸發(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，與上面單獨提取相比，“熱回流”設備總的加入溶媒的量少了（5400-4000）=1400kg，但是，由于機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，同樣的比例計算其需蒸發(fā)“出去”的量為3060kg，則需消耗蒸汽3366kg。這與上面計算單獨操作的工藝要多耗1121kg蒸汽。其關鍵就在于這種“提取濃縮熱回流機組”所采用的濃縮器是單效濃縮器，與雙效濃縮器相比相當耗能。另一方面，我們剛才只是對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”。整個機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，這種回流才可能不繼續(xù)下去。能耗之大由此可見。當然，“回流”在這個工藝過程中可起到促進提取的作用，這是因為蒸發(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”，而成為提取的推動力，從而起到促進提取的作用。其實，單獨用提取罐進行提取時，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用提取罐提取時所回流的液體的量大得多。而回流的量越多，重復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，從該設備操作的時間上也可以使大家進一步理解并得到驗證：由于“熱回流提取濃縮機組”所用的濃縮器的蒸發(fā)能力是1000kg/h，所以如果其工作時間達6h，也就是實實在在蒸發(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。這種從設備使用的時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，便得到這樣一個比較數(shù)字：2245kg與6600kg。2245kg是普通提取和濃縮工藝分別使用時在濃縮上的蒸汽能耗，而6600kg則是“熱回流提取濃縮機組”在濃縮器上的蒸汽能耗。請注意，這里僅就2種工藝設備中的濃縮器的蒸汽消耗量作了分析對比，還沒有對提取罐的蒸汽消耗以及2種工藝所消耗的冷卻水總量進行比較。同樣很明顯，在這2種工藝中，后者對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。因為從上面的分析可知，溶媒的加入并不等于總的蒸發(fā)量。
如果有人對此仍存異議的話，不妨采用更為直接的方法來測得能耗：一是通過蒸汽流量計的讀數(shù)來獲取，這是zui直觀的蒸汽能耗。從操作開始到結(jié)束，記錄流量計的數(shù)據(jù)；二是通過測量設備上冷卻水的流量和進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，或者都實施一下即可相互得到驗證。如果還有人對以上做法不夠置信的話，不妨在機組設備冷凝器下方的回流管上安裝一只液體流量計，用以測量整個操作過程回流液體的量，這就是相當用于回流所消耗的蒸汽的量，從這個量還可以推算出
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組能耗大的2個原因：（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)生的重復蒸發(fā)造成的能耗加大，對此應加以分析區(qū)別對待：回流所消耗的成本與提取殘留量的價值比較，控制適當?shù)幕亓髁亢蜁r間。因為回流的時間越長，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*，但能耗相對要高。對于附加值較高的貴重藥材來說可以回流時間長些，而對一般普通藥材來說，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
