中藥是中國的文化和瑰寶，有著悠久的歷史，如傳統(tǒng)的湯劑和酒劑等。現(xiàn)代中藥制劑包括口服的顆粒劑、片劑、膠囊、大蜜丸、水丸、濃縮丸等，也包括注射劑、氣霧劑和搽劑等。中藥的成份十分復(fù)雜，既含有多種有效成份，又含有無效成份及有毒成份。

中藥提取就是利用技術(shù)最大限度提取其中的有效成份，并進(jìn)一步加以分離、純化，以提高中藥制劑的內(nèi)在質(zhì)量和臨床治療效果，使中藥的效果得以最大限度地發(fā)揮。中藥提取是中藥生產(chǎn)過程中的重要操作，其工藝流程、提取方法的選擇、提取及其它生產(chǎn)崗位設(shè)備的配置都將直接關(guān)系到中藥的質(zhì)量和治療效果。而工業(yè)生產(chǎn)中的中藥提取車間就是通過選用特定的溶媒(多是水或者乙醇)、提取設(shè)備，通過提取、滲漉、濃縮、收膏、干燥等工序，并依照 GMP 及國家相關(guān)規(guī)范的要求，取得中藥材中的有效成分(一般為中藥浸膏、干燥后的中藥浸膏或者中藥粉)，為最終的制劑車間生產(chǎn)提供原料。

02廠址選擇與總圖布置

1廠址選擇

中藥提取車間是中藥生產(chǎn)的前端車間，一般不會(huì)單獨(dú)設(shè)立廠址，通常與后續(xù)生產(chǎn)的制劑車間和其他的藥品生產(chǎn)車間共同建設(shè)成為藥廠。根據(jù)《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(GMP)的規(guī)定，藥廠的選址要符合以下要求：廠址周邊無污染、自然環(huán)境良好;遠(yuǎn)離碼頭、鐵路及機(jī)場等重要交通要道以及污染源;當(dāng)不能遠(yuǎn)離以上污染源時(shí)，應(yīng)位于這些污染源全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)[1]。

2總圖布置

廠區(qū)總平面布局時(shí)要考慮：廠區(qū)的四大功能區(qū)域分布合理;廠區(qū)的人流、物流組織合理，避免交叉污染[2];考慮到提取車間的特性，中藥材的運(yùn)輸量較大，應(yīng)將中藥材庫與提取車間就近布置，方便中藥材運(yùn)輸，條件允許時(shí)，可以考慮連廊設(shè)計(jì)，將兩座建筑物相連。

對(duì)于以酒精作為溶媒進(jìn)行提取的，還需考慮布置酒精儲(chǔ)罐。因酒精為甲類液體，車間內(nèi)僅布置中間儲(chǔ)罐，原酒精應(yīng)儲(chǔ)存在廠區(qū)的儲(chǔ)罐區(qū)。酒精罐區(qū)可以露天布置，當(dāng)溶媒用量較少時(shí)，也可以采用地埋。設(shè)計(jì)地埋酒精儲(chǔ)罐時(shí)，采用液下泵輸送，可以減少防火間距，還可以減少泵房設(shè)施。

最后，考慮到中藥提取車間生產(chǎn)的特點(diǎn)，以及大量藥渣的產(chǎn)生及運(yùn)輸，包括有機(jī)溶媒的使用等，污染相對(duì)較大，決定其應(yīng)布置在廠區(qū)年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。在滿足防火間距的前提下，與提取車間配套的酒精儲(chǔ)罐應(yīng)靠近車間布置，以縮短輸送距離。

03中藥提取車間設(shè)計(jì)中的一些要點(diǎn)

1泄爆

提取車間在醇提崗位、醇沉崗位、濃縮以及酒精回收等崗位都會(huì)使用到乙醇，這些崗位被定義為甲類崗位，且這些崗位面積一旦超過整層面積或所屬防火分區(qū)面積的 5%，則整個(gè)車間的生產(chǎn)類別為甲類。這些甲類崗位需要按照規(guī)范要求進(jìn)行泄爆的設(shè)計(jì)。

泄爆區(qū)域的設(shè)置需確保泄爆面的面積大小滿足規(guī)范要求，通常選擇布置在車間拐角處，可選擇拐角的兩個(gè)面作為泄爆面，以增大泄爆面。另外，泄爆區(qū)域需設(shè)計(jì)可燃?xì)怏w濃度檢測報(bào)警系統(tǒng)，并與事故排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)鎖，以確保甲類生產(chǎn)崗位出現(xiàn)異常時(shí)的安全。

2安全疏散

多層甲類車間內(nèi)任意一點(diǎn)至最近安全出口的直線距離不可超過 25m，因此，甲類車間的寬度要控制在 22m 左右，疏散樓梯的位置與數(shù)量也要精確計(jì)算，確保合規(guī)且經(jīng)濟(jì)。當(dāng)疏散樓梯間布置在車間的中間位置時(shí)，需在建筑物的第一層考慮從該樓梯間疏散至室外的通道，并按照避難通道設(shè)計(jì)。

3防火分區(qū)的劃分

《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》GB51283-2020 中8.1.7條說明：“非危險(xiǎn)介質(zhì)的設(shè)備與管道穿越防火分區(qū)的樓板、防火墻，視為防火分區(qū)已被貫通，當(dāng)采用與樓板、防火墻相同耐火極限的防火材料封堵時(shí)可視為不同的防火分區(qū)。”通常設(shè)計(jì)中，會(huì)按樓層劃分不同的防火分區(qū)，對(duì)于甲、乙、丙類液體的設(shè)備，穿越防火分區(qū)時(shí)應(yīng)采用與樓板、防火墻相同耐火極限的防火材料進(jìn)行封堵，而實(shí)際工程施工中，洞口封堵的嚴(yán)密性往往不足，因此，在進(jìn)行提取車間的防火分區(qū)劃分時(shí)，應(yīng)將設(shè)備貫通區(qū)域劃分為一個(gè)防火分區(qū)。

4崗位的工作環(huán)境

提取車間的提取、醇沉、濃縮等崗位易產(chǎn)生濕熱，良好的的通風(fēng)措施對(duì)于改善這些崗位的工作環(huán)境極為重要，還可以考慮通過空調(diào)送風(fēng)來提高車間的舒適度。對(duì)于甲類崗位，除了要獨(dú)立設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)外，還要考慮事故通風(fēng)的設(shè)計(jì)，以確保該崗位出現(xiàn)異常時(shí)的安全。

5濃縮設(shè)備的選擇

在傳統(tǒng)的提取車間，濃縮主要采用單效和雙效兩種，耗能較高。隨著濃縮設(shè)備的研究與發(fā)展，各種新型濃縮設(shè)備也在各個(gè)領(lǐng)域的工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，例如：MVR 蒸發(fā)器。MVR 蒸發(fā)器是利用被蒸發(fā)的料液產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)再壓縮,提高溫度和壓力，再作為蒸發(fā)器中的加熱蒸汽使用，使料液維持沸騰和蒸發(fā)狀態(tài)，完成熱轉(zhuǎn)換后冷凝成水排出。此過程不需要補(bǔ)充新鮮蒸汽，只需供電就能長時(shí)間高效率運(yùn)作，持續(xù)蒸發(fā)料液，排出濃縮物和蒸餾水，不需要外部的加熱和冷卻設(shè)備，能耗低，不產(chǎn)生二次污染。

當(dāng)中藥提取的品種單一、生產(chǎn)規(guī)模大、能夠連續(xù)進(jìn)行濃縮生產(chǎn)時(shí)，可以考慮使用 MVR 蒸發(fā)器替代傳統(tǒng)的單效、雙效或三效濃縮器，利用 MVR 的蒸發(fā)、濃縮技術(shù)，可以極大地降低生產(chǎn)能耗，節(jié)省成本。

6真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

中藥提取液采用單效、雙效濃縮時(shí)，往往使用真空技術(shù)，以降低藥液沸點(diǎn)，減少蒸汽用量，同時(shí)，可確保熱敏物質(zhì)的穩(wěn)定性。真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理與否關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、濃縮的效率和節(jié)能的效果。

對(duì)于醇提液的濃縮，其真空抽出的氣體中含有大量酒精，需經(jīng)冷凝器對(duì)其進(jìn)行冷凝，得到乙醇液體，以確保真空效果并減輕有機(jī)廢氣處理的壓力。

7循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性關(guān)系到冷卻效果，進(jìn)而關(guān)系到真空的效果。受中藥提取工藝生產(chǎn)的間斷性的影響，中藥提取車間的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)一般采用開式循環(huán)。循環(huán)水池的大小、上塔的循環(huán)水泵的流量、涼水塔的處理能力等均影響循環(huán)水的溫度，從而影響到循環(huán)水的冷卻效果。循環(huán)水池的大小一般約為循環(huán)水量的 30%。考慮到循環(huán)水經(jīng)過某些冷凝器后的溫升可能到達(dá) 8℃左右，而涼水塔的溫降一般為 5℃，所以選擇涼水塔時(shí)，其處理能力應(yīng)適當(dāng)放大，以確保循環(huán)水的涼水效果。當(dāng)然，還要考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，如濕球溫度等。

04工藝流程與車間布局

1前處理及提取工藝流程

中藥提取之前就需要對(duì)中藥材進(jìn)行前處理，前處理工藝包括凈制、清洗、潤制、切制、干燥、炮炙、粉碎過篩等。經(jīng)過不同工序后即得提取所需的凈藥材。

不同的中藥提取工藝有所不同，但大同小異，原理一致。前處理所得凈藥材進(jìn)行提取、過濾、濃縮、醇沉、收膏、干燥、粉碎、混合、包裝等，得到提取產(chǎn)物，以供制劑車間使用。提取的工藝框圖見圖 1.

2提取車間布局

1車間的外形設(shè)計(jì)

提取車間在醇提崗位、醇沉崗位、濃縮以及酒精回收等崗位都使用到乙醇，且其崗位面積也較大，通常整個(gè)車間的生產(chǎn)類別為甲類?？紤]到甲類崗位的泄爆，還有多層甲類車間安全疏散距離只有25m 的問題，車間一般為細(xì)長的矩形、L 型、U 型或者 E 型。為減少疏散樓梯的數(shù)量，合理安排車間布局，一般甲類車間的寬度最大約 22m，可考慮 7.5m的跨距，3 跨。

細(xì)長矩形、L 型、U 型或者 E 型的布局各有優(yōu)缺點(diǎn)：(1)細(xì)長矩形布局結(jié)構(gòu)簡單，外觀整齊，通風(fēng)采光效果良好，適合中小型規(guī)模車間，其公輔設(shè)施經(jīng)常布置到車間外側(cè)，總圖布置時(shí)需多加考慮。(2)L 型和 U 型布局避免了細(xì)長矩形車間的一些不足，但是公輔設(shè)施往往距離使用點(diǎn)相對(duì)較遠(yuǎn)，輸送管線較長。(3)E 型布局在一定程度上擁有 L 型和 U 型布局的特點(diǎn)，大型車間通常采用此布局，但需要注意消防車的有效施救半徑，通?？紤]在兩翼設(shè)計(jì)疏散通道以滿足消防要求[3]。

總之，在規(guī)劃廠房整體外形布局時(shí)，既要考慮生產(chǎn)工藝的要求，又要考慮地形條件、施工的可行性以及經(jīng)濟(jì)性和合理性等。工藝、總圖專業(yè)與甲方要深入交流、綜合分析，對(duì)比不同方案，最終選定性價(jià)比高的方案。

2車間各層的布局及層高考慮

從提取的生產(chǎn)流程來看，目前的設(shè)計(jì)大都采用垂直流設(shè)計(jì)理念，物料的走向根據(jù)流程自上而下，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的垂直化，減少物料的周轉(zhuǎn)運(yùn)輸，減少人力，提高效率。以某中藥廠的設(shè)計(jì)為例進(jìn)行介紹，該車間設(shè)計(jì)為四層：

(1)中藥材通過貨梯送至第四層，該層布置了中藥飲片的前處理車間，處理好的凈藥材暫存，供提取使用。此外，還布置了提取的投料崗位以及一些輔助崗位。

(2)第三層布置水提罐、醇提罐、提取液儲(chǔ)罐、醇沉崗位、濃縮崗位以及中藥材的中間庫。醇沉罐布置在該層的鋼操作臺(tái)上。

(3)第二層則布置提取后中藥材的出渣區(qū);提取液濃縮后的收膏、干燥、包裝區(qū);浸膏的冷藏存放區(qū)以及一些公輔設(shè)施。

(4)考慮到中藥飲片的粉碎過篩和混合等崗位振動(dòng)比較大，所以將中藥飲片的粉碎車間設(shè)置于提取車間的第一層。同時(shí)，因粉碎的中藥材量比較大，粉碎車間設(shè)置于第一層也方便中藥材的運(yùn)輸。

另外，中藥飲片提取后的出渣系統(tǒng)、整個(gè)車間人員的換鞋更衣系統(tǒng)以及車間的動(dòng)力輔助崗位如泵房、制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等也適合布置在第一層。

提取設(shè)備以及酒精回收塔的豎向布置見圖 2.

確定提取車間每一層的層高時(shí)，需要考慮工藝設(shè)備本身的高度，安裝、維修所需高度以及儀表、閥門、管道等的影響。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，要將建筑物高度控制在 24m 內(nèi)，以確保低于高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)，從而降低項(xiàng)目造價(jià)。因此，依照上述各層布置，各層的高度設(shè)計(jì)規(guī)劃如下：一層約 6~6.3m，二層約7~7.5m，三層約 6~6.5m，四層約 3.6~3.9m?？偢呖刂撇怀?24m，約為 23.8m[4]。提取車間每一層的布置及標(biāo)高示例見圖 3~圖 6.

3垂直流設(shè)計(jì)布置的優(yōu)點(diǎn)

將中藥飲片車間、凈藥材的存放區(qū)以及投料口設(shè)置在提取車間的第四層，藥材可水平運(yùn)輸，同高度完成投料，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。區(qū)別于原來直接在提取罐口的投料，將投料崗位與其他崗位分開，并在投料口配套除塵裝置，極大地改善了操作環(huán)境，解決了粉塵污染問題。另外，第二層布置出渣車的設(shè)計(jì)，使得出渣車沿著軌道收集各提取罐的藥渣，并在擠壓藥渣中的藥液后通過排渣口將藥渣排至第一層頂部的收渣倉中，最后通過運(yùn)輸車輛運(yùn)走藥渣，解決了傳統(tǒng)出渣方式下的藥渣四濺，藥液無序流淌、隨運(yùn)輸車軌跡到處滴漏的污染問題。

使用垂直流的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)的平面物流向豎向物流的轉(zhuǎn)變，利用物料本身的重力輸送，無需使用真空泵或者輸送泵，減少了動(dòng)力設(shè)備的購買、管道的安裝以及運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)，使用垂直流的設(shè)計(jì)理念，從高度上充分利用車間空間，提高了廠區(qū)容積率，節(jié)省了土地資源，減少了購買土地的成本，達(dá)到了既節(jié)能又經(jīng)濟(jì)的目的。

04提取車間自動(dòng)化設(shè)計(jì)的考慮

隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步以及在醫(yī)藥領(lǐng)域的推廣，中藥提取車間的自動(dòng)化設(shè)計(jì)也成為一些企業(yè)的選擇。相比人工控制，實(shí)現(xiàn)中藥提取車間的自動(dòng)化控制存在諸多難點(diǎn)：

①很多中藥的有效成分不明確，難以將其作為控制參數(shù);

②中藥品種多，形狀不一;

③中藥材特性復(fù)雜，有的粘性高，有的氣泡多，影響數(shù)據(jù)測量的穩(wěn)定性;

④中藥提取生產(chǎn)工序較多，工藝復(fù)雜，多為間歇生產(chǎn)，難以實(shí)現(xiàn)自控。當(dāng)然，這些都可以通過進(jìn)一步研究中藥材性狀、研究產(chǎn)品工藝，找出實(shí)現(xiàn)工藝的關(guān)鍵步驟，摸清關(guān)鍵參數(shù)，來獲取正確方法，以最終實(shí)現(xiàn)中藥提取的自動(dòng)化[5]。

中藥提取車間要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，首先，需要弄清楚自動(dòng)化的要求，要以生產(chǎn)工藝為核心，合理進(jìn)行工藝布局，梳理清楚每個(gè)崗位的自動(dòng)化要求。其次，要協(xié)調(diào)好各個(gè)技術(shù)單位之間的合作，做好廠家、設(shè)計(jì)院、施工單位、監(jiān)理單位等的協(xié)調(diào)工作，保證默契配合共同完成。最后，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)還要考慮車間的定位，即法規(guī)的符合性、產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)、行業(yè)技術(shù)水平、公司的形象以及資金的投入等。提取車間的自動(dòng)化是一項(xiàng)復(fù)雜的集成工作，每個(gè)企業(yè)需根據(jù)自身的具體情況，酌情選擇。

05結(jié)語

隨著中藥提取車間生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，國家相關(guān)規(guī)范的不斷更新，提取設(shè)備推陳出新以及自動(dòng)化智能控制的不斷完善，對(duì)中藥提取車間的設(shè)計(jì)提出更新、更高的技術(shù)要求。本文在 2010 版GMP 要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計(jì)案例，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問題、設(shè)計(jì)方案、遇到的實(shí)際問題及具體的解決辦法，以供同行參考和探討。