丹参川芎嗪注谢液效果 丹参水提液热物性参数测定及模型树立

孟庆卿 王宝华 季文琴 杨贝贝 李萍 王芳 丁磊

摘要：意图 測定丹参水提液在不同温度、不同浓度下的导热系数以及不同浓度下的比热容，树立提取液的导热系数-温度、导热系数-浓度、导热系数-温度-浓度及比热容-浓度的数学模型。办法 选用瞬时双热线法导热系数仪、电热法比热容测定仪测定导热系数和比热容。运用Excel、1stOpt、MATLAB等数据处理软件对试验数据进行剖析。成果 树立用白利度来便利、精确表征浓度的办法。开始断定丹参水提液的导热系数与温度、浓度的联系均呈线性负相关（λ=a-bT，λ=a-bC），且温度、浓度对导热系数的影响存在必定相互效果，λ=a-bC-cT-dCT可以作为温度、浓度对导热系数的归纳效果模型。开始断定丹参水提液的比热容与浓度呈线性负相关（cp=a-bC）。定论 丹参水提液在不同温度、浓度条件下的导热系数和比热容差异较大，树立相关模型可以很好地表征其热物性的改变规则，对中药制药进程的热特性剖析和中成药出产设备的选型和规划、出产进程操控等具有指导含义。

关键词：丹参水提液；热物性参数；导热系数；比热容；数字模型

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2017.05.020

中图分类号：R912 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2017）05-0086-05

Determination of Thermal Physical Parameters and Related Model of Water Extracts of Salvia Miltiorrhiza Radix et Rhizoma MENG Qing-qing， WANG Bao-hua， JI Wen-qin， YANG Bei-bei， LI Ping， WANG Fang， DING Lei （College of Chinese Materia Medica， Beijing University of Chinese Medicine， Beijing 100102， China）

Abstract： Objective To determine the thermal conductivity under different temperatures and concentrations， and specific heat capacity under different concentrations of water extracts of Salvia Miltiorrhiza Radix et Rhizoma； To establish the mathematical model of thermal conductivity-temperature， thermal conductivity-concentration， thermal conductivity-temperature-concentration and specific heat capacity-concentration of water extracts of Salvia Miltiorrhiza Radix et Rhizoma. Methods Thermal conductivity and specific heat capacity were measured by the instantaneous double hot wire thermal conductivity meter and the electrothermal specific heat capacity meter. Excel， 1stOpt and MATLAB were used to analyze the experimental data. Results The method of using brix to facilitate and accurately characterize the concentration was established. The relationship between the thermal conductivity and the temperature and the concentration of water extracts of Salvia Miltiorrhiza Radix et Rhizoma were all linearly negative （λ=a-bT， λ=a-bC）， and the influence of temperature and concentration on the thermal conductivity had a certain interaction. λ=a-bC-cT-dCT could be used as the temperature and the concentration on the thermal conductivity of the integrated role model. And the specific heat capacity of the extract was negatively correlated with the concentration （cp=a-bC）. Conclusion The thermal conductivity and the specific heat capacity of the extract of water extracts of Salvia Miltiorrhiza Radix et Rhizoma are different at different temperatures and concentrations， and the model can be used to characterize the changing law of thermodynamics of the extracts. It can provide guidance significance for the thermal characteristics analysis in TCM pharmaceutical process and TCM production equipment selection and design， and production process control.

Key words： water extracts of Salvia Miltiorrhiza Radix et Rhizoma； thermophysical parameter； thermal conductivity； specific heat capacity； digital model

热物性数据是衡量物质能否习惯详细进程需求的数据依据，物质热物性数据的研讨对动力的节省、工艺的改善、传统设备的改造等许多方面的研讨都有着重要含义。导热系数和比热容是液体的重要热物性参数，其别离表征流体所需热量和热传导才能的巨细[1]，在冷热负荷的衡算、换热器类型挑选、进步出产功率等方面具有重要效果。长期以来，对中药、天然药物提取液的研讨大多集中于化学物质根底的研讨，而对物理性质重视较少[2-3]。

为了更清楚地了解中药提取液的传热性质，使工程规划更为合理，节省动力和原资料，进步产质量量，需求清晰方针药液的导热系数数据。本研讨以丹参水提液[4]为目标，结合其制备工艺，别离调查丹参水提液在不同浓度、不同温度下的导热系数以及不同浓度下的比热容，树立数学模型，发掘数据含义，为实践制剂工业出产运用供给必定的依据。

1 仪器与试药

MC-09000032浮子式玻璃密度计（河北青县燕河仪器仪表有限公司），2WA-J阿贝折射仪（上海光学仪器厂），RE-2000A旋转蒸腾器（上海亚荣生化仪器厂），DRE-2A导热系数测试仪（湘潭市仪器仪表有限公司），UKHY-2液体比热容测定仪（北京中慧天诚科技有限公司）。

丹参饮片购自北京同仁堂健康药业股份有限公司，经北京中医药大学中药学院中药生药系刘春生教授鉴定为唇形科植物丹参Salvia miltiorrhiza Bge.的枯燥根及根茎；水为克己高纯水；其他试剂均为剖析纯。

2 办法

2.1 样品的制备

精细称取丹参饮片100.00 g，参加12倍量水，80 ℃加热回流提取2次，每次1.5 h，过滤，兼并滤液，测定精确体积，得丹参原水提液。将水提液减压浓缩至不同密度，得不同浓度丹参水提液。

2.2 物性参数的测定办法

物体在流体内遭到的浮力与流体密度有关，流体密度越大浮力越大。依据药典的密度测定办法[5]73，选用浮子式密度计较快测定液体密度。详细操作为：将丹参水提液置于20 ℃水浴中恒温一段时刻，摇匀，将浮子式密度计放入待测样品中，待密度计安稳后读取示数，记为密度（ρ）。

折射率是物质的一种物理性质，经过测定液体的折光率，可以辨别液体组成，断定液体浓度，判别液体的纯净度和质量。依据药典的折光率测定办法[5]77，选用阿貝折射仪测定液体的折光率。详细操作为：将丹参水提液置于室温一段时刻，用试管滴加在阿贝折射仪棱镜外表，并将进光棱镜盖上，手轮锁紧调理视界，读取示数，记为白利度（C）。

选用非稳态法测定导热系数[6-7]。在试验进程中，试样温度随时刻改变，剖析的起点是瞬态导热微分方程，能在较短时刻内测得液体的导热系数。详细操作为：将丹参水提液充沛混匀，倒入样品管中，使液面刚好没过热线上端，将样品管置于恒温水浴槽中，别离测定不同浓度丹参水提液在10～60 ℃条件下的导热系数（λ）。

选用电脉冲加热法测定液体比热容[8-9]。其原理是运用试样在瞬间经过大电流脉冲时，由于电阻自热而敏捷升温，经过测定流过试样的电流、电压、温度，即可核算得到试样的比热容。详细操作为：选用电流量热法（也称电热法）测定不同浓度丹参水提液的定压比热容（cp）。

2.3 数据剖析办法

选用Excel2010对测定数据进行一元线性回归剖析（ρ- Cv、C- Cv、λ-C、λ-T、cp-C），选用1stOpt v1.5数据剖析软件进行二元线性回归剖析（λ-C-T）。选用MATLAB R2014a软件模拟出λ-C-T的呼应面。

3 成果

3.1 白利度、密度与浓度的联系

丹参水提液的密度、白利度与生药浓度（Cv）均呈高度正相关，提取液的密度、白利度均随生药浓度的增大而添加，见图1、图2。对测得数据进行线性回归剖析，得到丹参水提液密度-浓度、白利度-浓度的联系，成果见表1。

跟着生药浓度的添加，丹参水提液的密度和白利度不同程度添加。丹参水提液的生药浓度与密度、白利度均有较好的相关性（r2>0.99），但密度测定时需样品量较大，而白利度测定仅需几滴样品，操作精确且简略，查阅文献已有食物范畴相关研讨选用白利度进行出产进程的浓度操控，研讨也较为老练[10-11]，因而在测定传热物性参数时，选用白利度作为衡量、校对和表征浓度的目标。

3.2 导热系数与温度、浓度的联系

3.2.1 导热系数-温度的联系 不同浓度丹参水提液的导热系数随温度改变的联系见图3。对所测数据进行线性回归剖析，别离树立不同浓度丹参水提液的导热系数与温度的相关方程，见表2。成果表明，同一浓度水平下的提取液导热系数与温度呈高度线性负相关，即跟着温度的升高，导热系数不断减小。

由表2可以看出，不同浓度丹参水提液的λ-T回归方程契合理论数学模型λ=a-bT，其相联系数均在0.98以上，阐明测定值拟合模型程度较好，在实践运用中，此成果可用来猜测丹参水提液在不同温度下的导热系数。别的，本课题组对不同浓度的黄连、黄芩水提液和醇提液的导热系数与温度的研讨得到相同的规则，因而可以开始断定中药提取液的导热系数与浓度呈线性负相关。

3.2.2 导热系数-浓度的联系 不同浓度丹参水提液导热系数随浓度改变的联系见图4。可以看出，浓度对提取液的导热系数影响显着。对测得数据进行线性回归剖析，树立导热系数与浓度之间的相关方程，见表3。成果表明，在同一温度水平下，导热系数与浓度呈高度负相关，提取液的导热系数随浓度的增大而减小。

由表3可以看出，11个温度梯度下的λ-C回归方程的r2值均在0.99以上，阐明测定值的模型拟合程度较好。别的，本课题组对不同浓度黄连、黄芩的水提液和醇提液的导热系数与浓度的研讨得到相同的规则[12]，因而可以开始断定中药提取液的导热系数与浓度呈线性负相关，即λ=a-bC。在实践运用中，在已知提取液浓度的情况下，即可对不易丈量的导热系数进行预算。

3.2.3 导热系数与浓度、温度的联系 运用MATLAB软件拟合出的丹参水提液的导热系数在不同温度和不同浓度下的呼应面，成果见图5。

运用1stOpt数据剖析软件对实测数据进行二元线性拟合（λ-C-T），可以得到丹参水提液关于温度和浓度的二元线性回归方程，得到模型1（见表4）。模型1的相联系数（r2）较小，剖析或许的原由于温度、浓度之间存在相互影响，因而对模型1进行优化，参加温度和浓度的相互效果项，得到模型2（见表4）。

由表4可以看出，回归方程2相联系数比回归方程1有较大提高。从图3的改变趋势也可显着看出，跟着浓度的升高，温度对导热系数的影响逐步增大；从图4可以看出，跟着温度的升高，浓度对导热系数的影响逐步增大。因而，浓度、温度对导热系数的影响有必定的互作效应，可以用λ=a-bC-cT-dCT作为温度、浓度对导热系数的归纳模型。

3.3 比热容与浓度联系

别离以不同浓度丹参水提液的质量（m）为横坐标，总热容（ci）为纵坐标作图，回归方程的斜率即为对应浓度的丹参水提液的定压比热容，这种测定液体比热容的办法为电热法。不同浓度丹参水提液的比热容测定成果见表5。

各提取液的比热容随浓度的改变联系见图6。可以看出，提取液的比热容与浓度均呈高度线性负相相联系，即提取液的比热容随浓度的增大而减小，且均表现出提取液浓度越大，比热容越小。

选用Excel对丹参水提液不同浓度下的比热容进行一元线性拟合，得出丹参水提液的比热容随浓度改变联系回归方程cp=-0.025 2C+4.274 9，r2=0.994 0。阐明提取液的比热容与浓度呈线性负相关，即提取液的比热容随浓度的增大而减小，cp=a-bC。由成果可知，低浓度时提取液比热容与纯水挨近，提取液浓度越高则比热容越低，从而使热负荷及传热速率下降。

4 评论

密度是指单位体积的某种物质的质量；白利度是指液体中固形物的质量百分含量，是依据光的折射原理进行测定的。密度和白利度均可表明液体中所含某物质的含量。由测定成果可知，丹参水提液的浓度与密度和白利度均有较高的相关性，均可用于表明、校对丹参水提液的浓度，但密度的测定所需样品量较大，白利度的测定仅需几滴样品，操作简略精确。此外，当样品浓度较大、黏度较高时，密度计的平衡需求较长时刻，安稳性差，因而选用白利度作为衡量、校对浓度的目标。

经过对丹参水提液的导热系数与浓度、温度的研讨，可以开始断定中药提取液的导热系数与温度、浓度均呈线性负相关（λ=a-bT，λ=a-bC），且温度、浓度对导热系数的影响存在必定的相互效果，λ=a-bC-cT-dCT可作为温度、浓度对导热系数的归纳效果模型。比热容与浓度呈线性负相相联系，树立比热容-浓度的模型為cp=a-bC。

在中药丹参的制药进程和特性剖析方面，可以依据拟合出的模型，快速且精确地预算和推导导热系数及比热容，为丹参提取液在制药进程中的热物性参数调查供给支撑和数据根底。本研讨为中药提取液传热特性的研讨拓荒了方向，一起也为中药丹参制剂工艺进程中的热进程、热规划、热核算供给了数据根底。

测定中药提取液的热物性参数并构建热物性与浓度、温度的模型，有助于猜测和预算提取液在更广泛条件下的导热系数和比热容。在实践出产进程中，许多加工工艺（如枯燥、蒸腾、冷凝、蒸馏、浓缩等）都涉及到热量的交流和传递，一起物料的物性差异会影响设备的运用功率，因而，研讨这些工艺和规划挑选热交流设备时，需求了解加工物料的热特性、热传递能量等规则。以中药提取液浓缩进程的传热剖析为例，依据传热理论和测定的热物性参数及模型，可以核算推导在提取罐和浓缩罐中进行对流传热进程的热量（Q），挑选出在设备中的最佳活动状况（依据测得参数核算雷诺准数来判别）的料液浓度（C）和温度（T），进而可以结合热平衡原理构建提取浓缩进程的热力学模型和软件仿真（如ANSYS和MATLAB）加工进程中提取物的热特性和不同设备的热剖析，需求往后进一步研讨。

现在，中药制药职业中缺少关于中药提取物物性参数的研讨，愈加缺少对中药制药进程的热特性研讨，因而需求学习食物、化工范畴的研讨，不断拓展中药提取液的物性参数数据根底，为更深化地发掘中药提取物在制药进程的热特性规则供给数据支撑和理论支撑。

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