超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器及物料提取濃縮系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及物料的提取萃取技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器及物 料提取濃縮系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有植物性物料有效成分的提取，最主要的方式是采用溶媒提取，即按一定固液 比，將待提取物料放置在溶媒如水或其他有機(jī)溶劑內(nèi)，在一定溫度下對(duì)待提取物料的有效 成分進(jìn)行提取。提取過(guò)程中會(huì)通過(guò)增加攬拌、液體循環(huán)、加熱恒溫控制、溶媒回流等方式提 高提取效果或縮短提取時(shí)間。
[0003] 超聲波用于植物有效成分的強(qiáng)化提取是近年來(lái)研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，超聲波在溶媒 中傳播時(shí)，通過(guò)機(jī)械作用、空化作用和熱作用，產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等一系列 效應(yīng)，可造成植物細(xì)胞壁的破壞和溶媒的快速滲透，使被待提取物料的有效成分迅速溶解 到溶媒中，從而提高提取率、縮短提取時(shí)間、節(jié)省溶媒。其中，空化作用是功率超聲最基本的 特質(zhì)，超聲空化引起端動(dòng)效應(yīng)、微擾效應(yīng)、界面效應(yīng)，聚能效應(yīng)。其中端動(dòng)效應(yīng)使邊界層減 薄，增大傳質(zhì)速率；微擾效應(yīng)強(qiáng)化了微孔擴(kuò)散；界面效應(yīng)增大傳質(zhì)表面積；聚能效應(yīng)擴(kuò)大了 分離物質(zhì)分子從而從整體上強(qiáng)化了化工分離強(qiáng)化過(guò)程的傳質(zhì)速率和效果。
[0004] 現(xiàn)有的超聲波提取主要分為發(fā)散式超聲波提取和聚能式超聲波提取。發(fā)散式超聲 波提取是將超聲波發(fā)生器安裝在特制不誘鋼震蕩板上，超聲波通過(guò)震蕩板在提取罐或水槽 中形成高頻超聲場(chǎng)，提取物料通過(guò)安裝在水槽底部的超聲場(chǎng)進(jìn)行超聲強(qiáng)化提取。發(fā)散式超 聲波提取，因?yàn)槌暡üβ实?，單位平方厘米功率只?. 2-0. 3W，要達(dá)到一定提取效果，待 提取物料在水槽內(nèi)跟溶媒要作用較長(zhǎng)時(shí)間一般在2個(gè)小時(shí)左右。聚能式超聲波是將大功率 超聲波發(fā)生器直接通過(guò)法蘭安裝在罐體或容器內(nèi)，通過(guò)大功率超聲波換能器、變幅桿、發(fā)射 頭產(chǎn)生超聲振動(dòng)能量直接作用于液體中的物料，對(duì)容器內(nèi)的物料進(jìn)行超聲波提取。聚能式 超聲波提取，超聲波是直接作用于待提取物料和溶媒，在小設(shè)備上，比如小于20升的設(shè)備 超聲波提取效果明顯，但在20升W上設(shè)備尤其在500升W上設(shè)備，提取效果明顯降低。其 主要原因就是設(shè)備結(jié)構(gòu)問(wèn)題，物料跟超聲波作用距離由近及遠(yuǎn)，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的空化 效果作用在物料上的功效逐漸減小，尤其跟超聲波距離大于200毫米W上的物料受到空化 效果作用就微乎其微了，很難達(dá)到超聲波提取作用，降低總的物料的提取率，超聲波的強(qiáng)化 提取作用也不能得到充分利用，聚能式超聲波提取設(shè)備的提取效果還不如普通熱提取的提 取效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中聚能式超聲波提取設(shè)備在遠(yuǎn)離超聲波發(fā)生器安裝位置的 待提取物料的提取效果差的技術(shù)問(wèn)題，目的在于提供一種遠(yuǎn)離超聲波發(fā)生器安裝位置的待 提取物料的提取效果優(yōu)異的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器。
[0006] 本發(fā)明的一種用于溶媒提取物料的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器，其包括：
[0007] 一循環(huán)提取罐，具有至少一入口，用于投入所述物料和灌入所述溶媒，內(nèi)部還設(shè)有 一將所述物料和所述溶媒攬拌成混合液的攬拌器；
[0008] 一超聲波反應(yīng)罐，設(shè)于所述循環(huán)提取罐的外部，具有一進(jìn)口，所述進(jìn)口與所述循環(huán) 提取罐連通，流入來(lái)自所述循環(huán)提取罐的混合液；內(nèi)部設(shè)有一聚能式超聲波發(fā)生器，用于對(duì) 所述混合液進(jìn)行超聲波沖擊，所述聚能式超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波沖擊方向與來(lái)自所述 循環(huán)提取罐的混合液的流向相逆，用于增強(qiáng)超聲波沖擊作用；還具有一出口，與所述循環(huán)提 取罐連通，用于將超聲波沖擊后的混合液排入所述循環(huán)提取罐中進(jìn)行提取。
[0009] 為將所述循環(huán)提取罐中流出的混合液輸送流入所述超聲波反應(yīng)罐中，可W安裝至 少一濃漿累，所述溶媒也可W通過(guò)所述濃漿累輸送流入所述循環(huán)提取罐中。為方便投料，可 在所述循環(huán)提取罐設(shè)置二入口，分別為所述物料的投料口和所述溶媒的流入口，所述濃漿 累通過(guò)所述流入口將所述溶媒輸送流入所述循環(huán)提取罐中。
[0010] 所述的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器連通方式可具體為：所述超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器具 有一第一管道，所述第一管道的上游端帶有一第一閥口并與所述循環(huán)提取罐的底部連通， 所述第一管道的下游端帶有一第二閥口并與所述濃漿累連通；一第二管道，其上具有一第 Ξ閥口，所述第二管道的上游端與所述濃漿累連通，所述第二管道的下游端與所述循環(huán)提 取罐的入口連通；一第Ξ管道，所述第Ξ管道的上游端與所述第二管道的第Ξ閥口的上游 連通，所述第Ξ管道的下游端與所述聚能式超聲波發(fā)生器的底部的連通；一第四管道，所述 第四管道的上游端與所述聚能式超聲波發(fā)生器的上側(cè)端的連通，所述第四管道的下游端與 所述循環(huán)提取罐連通。
[0011] 所述第二管道的下游端與所述循環(huán)提取罐的所述溶媒的流入口連通。
[0012] 所述聚能式超聲波發(fā)生器軸向安裝在所述超聲波反應(yīng)罐的頂部，具有一位于所述 超聲波發(fā)生器內(nèi)部中軸線上的發(fā)射頭，所述發(fā)射頭長(zhǎng)度與所述發(fā)射頭的長(zhǎng)度與所述超聲波 反應(yīng)罐的高度相匹配。提取過(guò)程中，所述混合液在所述聚能式超聲波發(fā)生器中向上流動(dòng)，所 述聚能式超聲波通過(guò)所述發(fā)射頭可發(fā)出超聲波是向下震動(dòng)沖擊所述混合液。
[0013] 所述超聲波反應(yīng)罐與所述循環(huán)提取罐的容積比為1:2-20 ;所述超聲波反應(yīng)罐的 容積為2-30化。
[0014] 所述循環(huán)提取罐內(nèi)安裝有一溫控裝置，用于加熱所述混合液并保持一定溫度，所 述溫控裝置為夾層內(nèi)置導(dǎo)熱油加熱的溫控裝置、內(nèi)置過(guò)熱水發(fā)生器加熱的溫控裝置和外接 蒸汽供熱的溫控裝置的一種或多種。
[0015] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種將提取功能、過(guò)濾功能和真空濃縮功能整合在一 起的物料提取濃縮系統(tǒng)，其包括：
[0016] 一溶媒暫存罐，可存儲(chǔ)溶媒；
[0017] 一本發(fā)明所述的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器，所述超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器的上游與所 述溶媒暫存罐連通，用于超聲空化來(lái)自所述溶媒暫存罐灌入的溶媒與物料混合的混合液并 提取所述物料；
[0018] 一在線過(guò)濾器，所述在線過(guò)濾器的上游與所述超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器的下游連 通，用于過(guò)濾分離經(jīng)所述超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器提取后的混合液得到提取液；
[0019] 一濃縮裝置，所述濃縮裝置的上游與所述在線過(guò)濾器的下游連通，用于濃縮所述 在線過(guò)濾器得到的提取液；
[0020] 一溶媒回收罐，所述溶媒回收罐與所述濃縮裝置的頂部連通，用于冷凝回收所述 溶媒。所述溶媒回收罐可與一真空累連通，W實(shí)現(xiàn)減壓蒸饋加快提取液的濃縮。
[0021] 本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：
[0022] 1)由于連續(xù)不斷的物料和溶媒的混合液在本發(fā)明的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器中與 超聲波沖擊振動(dòng)采取逆向循環(huán)方式一即超聲波反應(yīng)罐內(nèi)的超聲波從上往下沖擊振動(dòng)而混 合液從下往上循環(huán)反應(yīng)，物料和溶媒的混合液被超聲波強(qiáng)制循環(huán)提取，可實(shí)現(xiàn)超聲波功效 的最大化。其次，在等量物料和溶媒的情況下，可W大大縮短反應(yīng)時(shí)間，每次提取物料反應(yīng) 時(shí)間一般在30-40分鐘即可達(dá)到原有聚能式或發(fā)散式超聲波提取設(shè)備2小時(shí)W上的使用效 果。
[0023]再者，本發(fā)明采用雙罐組合形式，大容積的循環(huán)提取罐用于加熱、溫控和混合；小 容積的超聲波反應(yīng)罐用于超聲波強(qiáng)制提取，其直徑得到控制，并采用與所述超聲波反應(yīng)罐 尺寸相匹配的聚能式超聲波發(fā)生器，使得所述混合液在所述超聲波反應(yīng)罐中的部分都處在 超聲波空化效果較佳范圍內(nèi)，加上采用逆向循環(huán)強(qiáng)制輸送方式，超聲波反應(yīng)罐中不需要機(jī) 械攬拌等其他外部設(shè)施，每一批次投放的所有物料都可W跟聚能式超聲波發(fā)生器不斷循環(huán) 反應(yīng)，避免因大型超聲波提取設(shè)備太大導(dǎo)致的空間差異性問(wèn)題，大大縮短了超聲波提取設(shè) 備單一批次物料提取的時(shí)間，一般在30-40分鐘即可達(dá)到原有聚能式或發(fā)散式超聲波提取 設(shè)備的2小時(shí)W上的使用效果。本發(fā)明的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器在大規(guī)模生產(chǎn)型的物料提 取過(guò)程中也具有較高的提取效率和物料提取率，單批次提取30-40分鐘也可達(dá)到傳統(tǒng)熱提 取或浸提取2小時(shí)W上的效果。
[0024]2)本發(fā)明的物料提取濃縮系統(tǒng)根據(jù)不同物料的特性，物料顆粒度大小，溶媒是水 還是其他特定有機(jī)溶劑，在聚能式超聲波提取設(shè)備上自帶配套過(guò)濾裝置。在超聲波循環(huán)提 取后可W馬上對(duì)提取物進(jìn)行多級(jí)固液分離，并配置專用裝置，將多級(jí)分離后的提取液輸送 到真空濃縮裝置內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步處理。本發(fā)明的一套系統(tǒng)可W同時(shí)進(jìn)行超聲波提取、在線過(guò) 濾、真空濃