中药提取项目中的离心设备

以中国传统医药理论指导采集、炮制、制剂，说明作用机理，指导临床应用的药物，统称为中药。中药在提取煎煮后，成份十分复杂，既包含多种有效成份，也含无效成份，甚至有些成分是有毒的，提取其有效成分并进一步加以分离、纯化直接关系着中药的产品质量和临床效果。
==板框过滤法、澄清剂法、醇沉法、树脂吸附法==等传统的工艺方法，无法对中药提取液进行有效澄清和提纯精制，同时还存在过滤困难堵塞快、树脂堵孔、醇沉溶剂消耗大、生产效率低下等问题。
因此在中药提取生产过程中，常采用机械离心方法进行分离纯化，
机械离心法具备==体积小、结构紧凑、分离效率高、生产能力大、附属设备少==等优点。

机械离心是利用离心机转子高速旋转产生强大的离心力，加快液体中颗粒沉降速度，把样品中==不同沉降系数和不同密度的物质分离==。
在工业生产过程中，离心机属于后处理设备，
主要用于==脱水、浓缩、澄清、净化及固体颗粒分级==等工艺过程。

近年来，由于离心机技术的飞速发展，离心机得以广泛应用于化工、石油、食品、制药、纺织、冶金、煤炭、水处理和船舶等行业。
目前，市面上离心设备种类繁多，功能各不相同。在中药提取生产过程中，如何选择离心设备成了制药行业从业人员重点学习和考察的内容，下面介绍几种常见工业离心设备。
# 01平板离心机
![](/media/202406/2024-06-19_141748_338756.png)
工作原理：
平板过滤式离心机电机通过传动系统带动转鼓绕主轴轴心旋转，形成离心力。被分离的物料从顶部加料管进入转鼓，落在布料盘上，在离心力作用下，流向转鼓壁，液相经转鼓壁上的滤网与滤孔甩出，汇集在底盘内，经排液管排出，而固相存留在滤布内侧，形成滤饼。
一般可分为平板过滤离心机与平板沉降离心机两种。
应用场景：
适用于澄清==中细颗粒(固相颗粒大于0.01mm)的悬浮液==，通常作为管式离心机前道工序粗滤设备。
优点：
① 结构简单、重心低运行平稳、操作方便、维护成本低；
② 整机内外光洁，可在线清洗，符合GMP规范；
③ 可实现自动化控制，相对效率高。
缺点：
需要人工卸料、间歇操作。

# 02三足式离心机
![](/media/202406/2024-06-19_141938_078732.png)
工作原理：
三足离心机，因底部支撑为三个柱脚，以等分三角形方式排列而得名。
被分离的物料自顶部加料管加入过滤式离心机转鼓内，在离心力作用下，液体经滤布(滤网)及转鼓孔甩出，固相存留在滤布的内侧，形成滤饼。
依据工作原理可分为过滤式三足离心机(SS)与沉降式三足离心机(SC)两种。
依据出料方式可分为上部卸料离心机与下部卸料离心机两种。
依据结构可分为普通离心机(SS/SC)，吊袋离心机(SD)，刮刀离心机(SG)。
应用场景：
适用于==含固量较大，澄清液体澄明度要求不高==的物料。
优点：
① 结构简单，操作方便，维护成本低；
② 可实现自动化控制，相对效率高；
③ 对物料适应性强。
缺点：
一般转速低，分离精度不高，通常作为管式分离机或碟式分离机前道工序的粗滤设备。

# 03管式离心机
![](/media/202406/2024-06-19_142023_336456.png)
工作原理：
管式离心机有GF、GQ两大系列：
GF—分离型：物料由底部进入转鼓内，在高速离心力作用下，密度大的液相在转鼓内形成外环，密度小的液相形成内环，流动到转鼓上部各自的排液口排出，微量固形物沉积在转鼓壁上，待停机后人工卸出。
GQ—澄清型：物料由底部进入转鼓内，在高速离心力作用下，密度大的固形物及微粒逐渐沉积在转鼓内壁形成沉渣层，待停机后人工卸出，澄清后的液相流动到转鼓上部的排液口经集液盘收集后排出。
应用场景：
管式分离机属于一种精分设备，GF—分离型主要用于分离各种==难分离的乳浊液==，特别适用于==二相密度差小、分散性高的液、液分离(比重差大于0.1%)，以及含有少量杂质的液、液、固三相分离==；
GQ—澄清型，主要用于分离各种==难于分离的悬浮液==，特别是适用于==浓度小粘度大、固相颗粒细(固体含量低于1%、颗粒小于5um)、比重差较小的固液及悬浮液==分离，
如：中药口服液的含糖量大、絮状物多、固相颗粒细且固液比重差较小等。
优点：
① 结构较简单、体积小、运转平稳；
② 分离因数高，能分离难分离的物料。
缺点：
停机卸料、间歇操作，转鼓容积小，为避免频繁地停机清除沉渣，用其分离的物料其固体含量不要超过1%。

# 04碟式离心机

![](/media/202406/2024-06-19_142057_226670.png)
工作原理：
物料由上部中心进料管进入转鼓底部,通过碟片座下缘(或下面的分流孔)流向转鼓壁。在离心力作用下，比液体重的固相物沉小转鼓内壁形成沉渣，待停机后人工排渣或由喷嘴/环阀自动排出。轻液沿锥形碟片外锥面向轴心流动至上部轻液向心泵，由轻液口排出。重液沿碟片内锥面趋向鼓壁，然后向上流经重液向心泵由重液出口排出，从而完成重液与轻液的分离。
应用场景：
碟片分离机适用于==含固量较低的悬浮液、比重差较小的互相不溶的液体分离==。
优点：
① 生产能力大、分离能力强，分离因数在4500—10000左右；
② 自动卸料不停机，可实现自动化控制，且自动化程度高。
缺点：
结构复杂，转速高，维护保养成本高，清洗麻烦。

# 05卧式螺旋离心机
![](/media/202406/2024-06-19_142144_971314.png)
工作原理：
沉降离心机转鼓与螺旋以一定差速同向高速旋转，物料由进料管连续进入输料螺旋内筒并进入转鼓，在离心力作用下，较重固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层，输料螺旋将沉积的固相物连续不断地推至转鼓锥端，经排渣口排出，较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出。
一般可分为卧式螺旋过滤离心机与卧式螺旋沉降离心机两种。
应用场景：
可用于固体脱液、液体澄清、液-液-固分离；
尤其适用于==结晶状固相与纤维状的固相物质(颗粒大于5um)，固相与液相的比重差较大、浓度大粘度小的固液及液液分离==。
优点：
① 对物料适应性强；
② 自动连续加料、分离、卸料，能长期连续运行，可实现自动化控制；
③ 生产能力大。
缺点：
① 沉渣的含液量一般较高；
② 结构复杂，维护保养成本高。

# 对比总结
离心机作为药品生产过程主要设备之一，在离心机选用上，需要从使用环境、物料特性、处理量、自动化程度、清洗灭菌等多方面进行综合考虑，上述离心设备其性能对比如下。
① 处理能力：
一般来说，卧螺离心机＞碟式离心机＞平板式/三足式离心机＞管式离心机；
② 分离效果：
粗分离(平板式离心机/三足式离心机)，精分离(管式离心机/碟式离心机)。
③ 操作方式：
连续(碟式离心机、卧螺离心机)，间歇(管式离心机、平板式/三足式离心机)；
④ 维护保养难度：
一般来说，卧螺离心机＞碟式离心机＞平板式/三足式离心机＞管式离心机。

随着行业快速发展带动新需求变化以及新技术、新材料的应用，离心设备技术水平不断提高，离心设备市场规模也越来越大，新机型将不断问世。未来离心设备的发展将走向更高台阶，其发展趋势将表现在以下几个方面。
大型化：优化改进离心机结构设计提升离心机容量，加大转鼓直径、采用双面转鼓等方式提高处理能力，面向处理量大的污水处理、化工生产行业。
高速化：进一步提高转鼓转速、引入新的推力等方式强化分离能力，提高分离因数，实现超高速离心分离。
智能化：对采集离心机运行中如温度、流量、转速、振动和噪音等各项参数，利用信息技术建立数据模型，实现离心机的动态监测、智能诊断。
多样化：基于离心分离理论研究和离心分离过程最佳化控制技术，开发各种组合机型和专用机型，满足不同行业不同需求的专精细设备。