关于中药制药过程的“低碳”思考
在节能减排的大环境下,世界各国都在为提高资源的利用率而努力,低碳 经济的概念应运而生,越来越受到国际社会的重视, 有的国家甚至提出要发展 “零 碳经济”。近年来,各国对于工业的“节能减排”也更加重视了,工业 GDP比重 是 43%,工业能源消耗占全球能源消耗总量的 70%以上,所以,各种关于工业节 能减排的法规也相继推出。但是,对于中药制药过程方面的节能还较少有关注, 所以本文就中药制药过程中的“节能减排”问题进行了几点思考。
1. 节能减排和低碳经济的提出 我国正处于工业化高速发展期,能源消费处于
“高碳”状态。因此,我国深 入科学发展观, 提出将节能减排、 推行低碳经济作为国家发展的重要任务。 低碳 经济是低碳发展、低碳产业、低碳技术、低碳生活等一类经济形态的总称。低碳 经济以低能耗、 低排放、 低污染为基本特征, 以应对碳基能源对于气候变暖影响 为基本要求,以实现经济社会的可持续发展为基本目的。
2 从低碳经济高度审视中药制药产业
随着国际市场对天然药物需求的持续增长和我国医药市场的急速开发, 中 药产业将成为我国经济发展中极具活力的增长点。 中药制造业属于高能耗、 高物 耗(特别是水资源) 、以热加工为主的过程工业,能耗费约占总生产成本的 20%-40%。所以,如何根据市场和外界的变化,动态地协调安排时间、设备、中 间储运、劳动力、物资和能源的使用,通过先进的过程技术改造传统中药产业, 降低生产能耗,提高生产效率,降低生产成本,提高中药企业的市场竞争力,推 进我国中药制造业的现代化、产业化、国际化已成为当务之急。
3 关于中药制药过程中“节能减排”的几点建议
3.1 从工艺过程来实现节能
3.1.1 药材的提取 传统的中药制造业中,中药材的提取是至关重要 的一步。
传统的中药提取方法不但要消耗大量的溶剂,而且要消耗大量的热能。 因此,采用快速、高效的中药提取方法能够大大降低制药过程中的能耗。
(1)微波萃取技术
微波作为一种电磁波,具有吸收性、穿透性、反射
性。相比于一般的热源,微波使被加热物温度升高快。且微波是“内加热”,热 量损失较小。 用电炉加热则是利用了空气的对流, 玻璃器皿的热传导作用, 这种 加热方式能量损失大。因此,采用微波萃取技术,能够大大降低能量的损耗,提 高能量的利用率。
(2)超声提取法 超声提取法也是一种高效强化的提取方法, 适当频率
和强度的超声可以大幅提高有效成分的提取率。 此外,超声提取工艺简单, 提取 过程快,如果可以充分利用超声提取的优势, 则可以大大提高生产效率, 并且节 省大量的热能和电能。
(3)超临界提取法 超临界萃取作为一种高效快捷的提取方法, 在中药材 脂溶性有效部位提取中的应用日益广泛。 超临界流体因其特殊的性质, 通过调节 温度和压力, 能够选择性地将药材中的有效成分提取出来。 此种方法,不但节省 了大量的溶剂和热能,并且使后续的提纯过程更加简单。
3.1.2 浓缩和干燥 浓缩和干燥的单元操作,都涉及到传热的问题,这 种传热的过程使得介质发生了“相变” 。例如,浓缩和干燥都是使物料中的成分 由液体变成了气体,即由“液相”变成了“气相” 。这种相变过程对能量的消耗 特别大。 尤其是在蒸发浓缩这个工段, 由于蒸发量一般都较大, 所以能耗必然就 很高。据了解,中药生产企业在药材提取后的浓缩工段所消耗的蒸汽来那个大约 占到全场总用气量的 2/3 ,甚至多达 4/5 左右。因此,节能是中药浸取液蒸发浓 缩须考虑的重要问题。
对于,浓缩过程可以采用双效或三效浓缩。即一效的蒸汽进入二效,和二 效的药液进行热交换, 使蒸汽的热能大大降低, 避免浪费。 从而也进一步降低了 冷凝回收器的冷凝负担,降低冷却水的能量消耗。
此外,对于后续的纯化制剂等工艺过程也可以采用先进的单元技术来降低 生产能耗。
采用先进的设备实现节能 在中药制药过程中各单元技术都确定的情况下,也可以通过提高各单元之 间的自动化、流程化来提高生产效率,降低能耗。
比如,目前中药提取工艺,一般厂家仍为单罐静态煮提,溶剂用量大、生 产周期长, 各方面能耗都相当大。 虽然某些厂家采用强制循环提取, 强化提取动 力,虽然提取率有所提高, 但同时也增加了能耗。 有人曾研究过改单罐为双罐串 联后,提取每吨药材加溶媒量、提取药液量均为单罐的 1/2; 需浓缩的溶剂量、 耗能量(水、电、气)均为单罐的 44%;并且可以节省时间 10 小时以上。总之, 双罐串联工艺,不但降低了能耗,药液质量也有所提高。此外,双罐串联提取工 艺也可以单罐生产,非常方便。
对于浓缩方面,已有公司运用中药双效节能浓缩器的自动化控制,不但保 证了中药生产过程的相对稳定性, 也能提高中药的生产效率, 降低生产成本。 双 效浓缩器由于其高效节能的特点,使其在中药企业中得到了广泛的使用。但是, 目前
在国内的中药生产企业中, 双效浓缩器的使用大部分都是手动操作的, 不同 人员操作会造成浓缩效果的不稳定,且会消耗大量的人力。改用自动化系统后, 可以大大提高生产效率和产品的稳定性。
所以,对于中药药企,设备上的先进性也是一个不容忽视的问题。一开始 就采用先进节能的设备, 不但会提高产品的质量, 也会为企业日后的生产节省大 量的成本。
通过过程能量综合优化来实现节能 中药制药企业一般都有提取、浓缩、蒸馏、干燥、灭菌、纯净水制备、空调 用冷水机组等工艺装备, 它们都以蒸汽为热源。 但是,现阶段一般中药企业对蒸 汽进行综合利用的不多, 蒸汽只一次使用, 大量的余热、 废热就直接排放到大气 中去,能源综合利用率较低。所以,下面就以蒸汽的合理利用为例,谈一下能量 的综合利用。
降低蒸汽消耗和余热的利用一般都与工艺改造和施工同时、 同步进行。 如果 事后单独对降低蒸汽消耗和余热利用进行改造一般都很困难,成本也大得多。
中药制药企业蒸汽余热、废热的利用可以从以下几方面入手。
(1)蒸汽锅炉烟气余热的利用 可以在锅炉的排烟管道上安装 “省煤器”, 用烟气总的废热加热进入锅炉中的软化水,可以使进入锅炉的软化水水温提高 20-30 C,节约燃料费用5%以上。
(2) 蒸汽冷凝水的回收利用 中药制药企业在浓缩、 干燥等方面都用到大 量的冷凝水,而大部分的中药制药企业都在蒸汽一次利用后将蒸汽冷凝水直接排 放到下水道,回收利用的不多。从疏水阀排出额冷凝水是软化水,且水温达到 98C,含有大量的热能,收集起来再送到锅炉房循环蒸发使用。 这样不但节省了 大量的自来水,也大大降低了燃料费用。据介绍,此种方法,每年可节约锅炉运 行费用的 10%。
(3) 冷却水中废热的利用。 中药药企在生产过程中一般需要大量的冷却 水,冷却水,在经过冷凝、冷却器后,水温一般提高 10-15 C,可以在多方面加 以利用。如可以用来预热物料、预热提取用水等。
3.4 从设备管理上实现节能
现在中药制药企业中, 由于没有相应的法规, 如果企业再疏于管理, 就会造 成能源上的巨大浪费。主要可以从以下几方面加强管理。
3.4.1 加强设备管理, 尽量减少重要耗电大的机器运行时间 中药制药耗电 大的