高硼硅材料在實驗用逆流提取設備中的應用

劉思成+白國峰+申正佳

摘 要：文章針對自主開發的用逆流提取設備不能直觀查看提取過程存在的不足，把提取倉的一部分改成高硼硅玻璃材料，即可實施觀察到提取運行狀態，從而能高效找到最佳的工藝方案和運行參數，縮短了提取工藝開發周期。

關鍵詞：高硼硅；逆流提取；應用

前言

為了改變提取生產技術裝備和工藝的落后面貌，近年來涌現出許多連續逆流提取設備。現在很多從事食品、藥品、保健品等提取開發的企業，在開發應用新設備和新工藝時，往往先進行很多次提取試驗，從中找出最佳提取工藝參數。因此提取試驗設備性能是開發提取新工藝的重要組成部分。目前常規提取設備是不銹鋼材質加工而成，還存在不能直接觀察到提取過程，這樣就要進行多組提取試驗，因而增加試驗研發資金投入，研發周期變長；與此相對應，玻璃倉體連續逆流提取設備恰好具有透明直觀的優勢，能在不停機的情況下，根據觀察到的運行狀態隨時改變進料、主軸轉速、溶媒配比等參數。本文所述是一種透明高硼硅玻璃倉體連續逆流浸出設備，充分利用倉體透明的效應，實現連續逆流浸出過程實時查看，利用最少的試驗次數，找到最佳的工藝方案和運行參數，極大的減少人、財、物的投入，縮短提取工藝開發周期，具有明顯的節能效果。同時，設備在提取試驗過程中，根據觀察到的運行情況，在不停機的情況下，可根據不同的提取方案通過實時觀察，調節進料電機的轉速對進料量進行改變，相應的通過透明倉體可查看倉體物料的狀態，實時改變主軸的轉速，來實現最佳提取效果。

1 高硼硅玻璃管在逆流提取設備上的應用

連續逆流提取設備在提取分離應用上越來越被行業認可，但是存在一系列缺陷和問題：（1）不能直接觀察到提取過程，需要停機取樣分析，這樣就要進行多組提取，因而增加工藝研發資金投入，研發周期變長； （2）屬間歇作業設備，仍存在運行效率不高、產品批次不同的問題。另外，在該設備設計結構中，進料、出液、排渣，以及設備清洗等方面也存在很多的問題。與此相對應，玻璃倉體連續逆流浸出提取裝置恰好具有明顯的優勢，能在不停機的情況下，根據觀察到的運行狀態隨時改變進料、主軸轉速、溶媒配比等參數。

以往相關設備都是采用不透明的鋼材加工制造的連續逆流提取設備。不具備在線觀察提取工作狀態，即使有觀察口也只能看到非常小的局部狀態情況。

本實驗室用逆流提取設備由不銹鋼倉體和高硼硅玻璃倉體共同連接組成。逆流提取設備為四節倉體組成，2節不銹鋼倉體采用Φ159管，2節透明玻璃段采用Φ160高硼硅玻璃管。選用的透明高硼硅玻璃管也稱為BJ-TY料，膨脹系數3.3，擁有良好的熱穩定性，化學穩定性，透光性能和電學性能，并具有很強的耐水，耐酸，耐堿等特性，又稱為耐熱玻璃，耐熱沖擊玻璃，耐高溫玻璃，也是一種防火玻璃。退火點560度，軟化點820度，密度2.23g/cm3，高硼硅玻璃管廣泛應用于醫療，化工，航空航天等。主要作為防爆玻璃套管，機械視筒，高精度定位管等。經過我們選用合適的玻璃管與不銹鋼管組成可視提取設備，達到了過去難以實現的在先實施觀看提取過程的目的，而且根據不同的提取工藝要求，可實現全部提取倉體和部分提取倉體均可以采用玻璃材質的可視要求，同時完全滿足醫藥設備GMP的要求。

2 倉體之間組裝及連接

高硼硅玻璃材質的倉體與不銹鋼倉體連接比較困難，既要求密封又要求剛度、強度要求。我們與北京玻璃生產廠家協商，根據我們提出的要求，生產出擴口玻璃管（見圖），采用特殊方蘭和密封圈連接，實現了玻璃管和不銹鋼管、玻璃管與玻璃管之間的連接，生產出來的逆流提取可視提取設備完全滿足試驗生產要求，也符合GMP國家標準。并申請了國家實用新型專利（專利號：ZL201120386069.4）。

3 高硼硅玻璃管段倉體的清洗

由于以往設備都是不銹鋼材質加工而成，倉體清洗采用清洗口注入清洗液或清水來清洗，有的直接接入自來水管，一邊注水一邊放水，由于不是用來觀察設備運行情況，只要清洗干凈就行。采用了透明玻璃管材質后，主要用來查看提取物料運行等內部情況，因此對玻璃管段的內部清洗要求干凈透明，不能由于清洗不凈而影響運行觀察。我們先后采用螺旋軸鉆眼通高壓清洗液清洗、用螺旋片上安裝條形清洗刷清晰等方案，都不太理想。后來我們采用半圓形活動清洗塊，清洗塊外表面全部是清洗刷，從清洗口的上端放入，經螺旋主軸旋轉把清洗塊推向下端，經過整個玻璃段后，把玻璃管段進行清洗，效果非常理想，徹底解決了玻璃管倉體內壁的清洗難題。

4 結束語

采用高硼硅透明玻璃材質生產的試驗用逆流提取設備，充分利用倉體透明的效應，實現連續逆流浸出過程實時查看，利用最少的試驗次數，找到最佳的工藝方案和運行參數，極大的減少人、材、物的投入，縮短提取工藝開發周期，使得在提取分離工藝試驗方面具有明顯優勢，透明倉體使得試驗的周期縮短30%、原料及能源消耗降低25%，具有明顯的經濟效益，在提取分離試驗設備方面有著廣闊的市場前景。

參考文獻

[1]劉春燕.水平管道式連續逆流浸出器[P].中國：ZL 2011 2 038600

7.3，2012-5-30.

[2]程乃春.一種多級組合連續逆流超聲提取設備[P].中國：ZL 2010 1 0578468.0，2012-10-24.

作者簡介：劉思成（1962-），男，黑龍江省哈爾濱人，黑龍江省計算中心設備開發工程師，高級工程師，研究領域：提取分離設備機械設計，申請了多項國家專利。