本發(fā)明屬于植物功效成分提取范疇，具體涉及一種微波耦合浸提方法及裝置。

背景技術(shù)：

植物是人類社會賴以生存的重要可再生資源，也是工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)性原料，對其所蘊(yùn)含的功效成分提取利用，是食品、制藥、保健、生化等行業(yè)最常用的方法。

浸漬、滲塶、煎煮等傳統(tǒng)萃取方法仍在延續(xù)使用，無需多述，而微波法、超聲法、超粉碎法等一些新技術(shù)方法，在植物提取方面顯示出廣泛的應(yīng)用前景和優(yōu)越性，但僅就微波法而言，卻大多屬實(shí)驗(yàn)室少量處理用途，并不適應(yīng)規(guī)模生產(chǎn)的需要，如某項(xiàng)微波法技術(shù)，微波器置于罐壁上，由于微波能只能穿透伸入約50mm的漿料，故罐容很小，又如另項(xiàng)微波法技術(shù)，其在大罐容外另設(shè)有微波器，用50mm的四氟管連通二者，進(jìn)行罐、器間的流動輻射提取，其處理量受制于四氟管的小直徑，仍無法實(shí)現(xiàn)大通量要求，且微波能量衰損較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

微波技術(shù)日益成熟，用途也隨之?dāng)U大，其輻射能可透入植物組織，引發(fā)極性分子以每秒億萬次的速度做極性變換運(yùn)動，從而產(chǎn)生鍵的振動、撕裂和粒子間的碰撞、摩擦，同時(shí)迅速生成大量熱能、并導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂，植物組織內(nèi)部的功效成分（多為極性、活性成分）得以釋放，被介電常數(shù)較小的溶劑溶解。

沿襲多年的平轉(zhuǎn)攪拌式提取罐最為廣泛使用，對其進(jìn)行改造提升，使之適應(yīng)微波饋能的特性，并利用罐體圓周壁與微波器大面積結(jié)合，最大限度發(fā)揮兩大成熟技術(shù)的功能，充分實(shí)現(xiàn)耦合效應(yīng)，從而提高萃取的速率和得率，且減少溶劑的用量和溶出物中的雜質(zhì)，達(dá)至省時(shí)節(jié)能降耗高質(zhì)的目的。

本發(fā)明技術(shù)方案是：由圓拱形的上端蓋、布有微波器的罐筒、漏斗形的下端蓋、及罐內(nèi)的輻射筒、螺旋機(jī)、篩板、反射筒、攪拌槳構(gòu)成本裝置主體結(jié)構(gòu)，形成罐內(nèi)集漿料多態(tài)循環(huán)流動和微波全面均勻饋能的耦合浸提方式。

所述上端蓋（1）的外側(cè)上部，中心位設(shè)有支承座（101），側(cè)位設(shè)有入料口（102），另一側(cè)設(shè)有溫度、濃度、液體三種傳感器，環(huán)上端蓋內(nèi)側(cè)設(shè)有噴淋環(huán)（104）與外部水源相連通，方便清洗。

所述罐筒（2），下端口設(shè)有法蘭，上端口與上端蓋成垂直同心圓密封連接，微波器（201）為多只均布于該罐筒圓周壁外側(cè)，可單個(gè)或同時(shí)向罐內(nèi)饋能。所述輻射筒（202）直徑略小于罐筒，材質(zhì)對微波透明，成同心圓置于罐筒內(nèi)，并與罐筒間形成密閉的微波饋能夾套（204）。在罐筒上端口略下位置，穿罐筒壁及輻射筒壁，側(cè)向設(shè)有內(nèi)附濾網(wǎng)的溢流閥（203），并與另設(shè)的中儲罐連通。

所述下端蓋（3），上端口經(jīng)法蘭與罐筒垂直同心密封連接，下端口經(jīng)短管（301）與排渣閥（302）連接，該短管一側(cè)經(jīng)內(nèi)附濾網(wǎng)的管路與排液閥（303）連接，另一側(cè)經(jīng)溶劑閥（304）與另設(shè)的溶劑罐連通。

所述螺旋機(jī)（4），其中軸（401）穿上端蓋圓心與支承座內(nèi)的軸承定位聯(lián)接，該軸下端伸于下端蓋短管內(nèi)，離排渣閥一定距離，環(huán)中軸相應(yīng)位置固定有螺旋片，該片外周設(shè)有套管（402），套管下端口與下端蓋短管保持相應(yīng)距離，套管上端口略低于輻射筒上沿高度，并與斗笠狀篩板（403）的內(nèi)徑固定連接，該篩板外徑又與圓筒狀反射筒（404）的上端口固定連接，該反射筒的下端口略高于輻射筒的下沿。上述套管、篩板、反射筒連接固定成一體結(jié)構(gòu)，并通過上、下部各三根支撐桿與罐筒成同心圓支撐固定，該反射筒與所述輻射筒之間構(gòu)成上下敞開的同心圓夾道（205），該夾道既是漿料自上向下流動的通道，又是微波360度全方位輻射的區(qū)域。貼近篩板上側(cè)斜面，設(shè)有對稱的兩片上槳葉（405），經(jīng)聯(lián)桿與中軸固定，貼近下端蓋的內(nèi)側(cè)斜面，設(shè)有對稱的兩片下槳葉（406），經(jīng)聯(lián)桿與中軸固定。

所述微波耦合浸提方式的特征是：顆粒度30～80目、固液比1:5的漿料入罐后，被下槳葉（406）和螺旋機(jī)（4）攪拌提升，沿套筒（402）內(nèi)上行，出上端口四周漫溢，經(jīng)篩板（403）過濾，大部分液體從網(wǎng)孔下行，固體顆粒及少量液體被上槳葉（405）驅(qū)使，沿夾道（205）下行，同時(shí)接受微波輻射。極性分子（主要是活性成分）隨交變電場極速運(yùn)動升溫致破壁釋放溶質(zhì)，而溶劑也進(jìn)入破裂的胞間層與溶質(zhì)接觸溶解，在連續(xù)不斷的漿料循環(huán)流動和微波輻射過程中，溶質(zhì)、溶劑不斷混合并升溫，又加速了傳質(zhì)擴(kuò)散，溶解更加充分。

上述過程中，介電常數(shù)較大的固體顆粒總是源源不斷被驅(qū)至夾道（205）中緩速下沉，均勻接受微波能量，且余量微波能經(jīng)反射筒（404）反射，又折向作用于固體顆粒，而介電常數(shù)較小的液體，大部分總是在沒有微波能量的區(qū)域內(nèi)流動，并在罐體下部與輻射后的漿料混合相溶，這樣就最大程度利用了微波能量和機(jī)械攪拌力及罐體容積，同時(shí)還兼有將溫度較高的固體顆粒不斷冷卻于溫度較低的溶劑之中的作用。

溶解達(dá)一定程度時(shí)（以濃度值為首要指標(biāo)，溫度值為第二指標(biāo)），經(jīng)溶劑閥（304）向罐底部注入新的溶劑，飽和提取液從罐上部的溢流閥（203）排出，新溶劑對溶質(zhì)進(jìn)一步溶解，而罐內(nèi)漿料在上、下攪拌槳和螺旋機(jī)及自由下沉等因素的共同作用下，發(fā)生了平轉(zhuǎn)、上升、下沉、斜向、湍動等多種動態(tài)流，加之微波升溫破壁的作用，使得溶質(zhì)、溶劑間實(shí)現(xiàn)了充分的混合傳質(zhì)溶解。

上述注入新溶劑、溢流提取的過程可重復(fù)多次，直至視為基本提盡時(shí)為止，總體固液比一般為1:10～30（質(zhì)量計(jì)）。

本發(fā)明有益效果是

1，集微波破壁和攪拌溶解功能為一體，提高了浸提速率和得率，省時(shí)節(jié)能降耗，并提升了產(chǎn)物品質(zhì)。

2，合固體顆粒流道和微波輻射區(qū)域?yàn)橐惑w，最大限度利用了罐體容積和微波能量，可形成規(guī)模處理能力。

3，在廣泛使用的平轉(zhuǎn)攪拌方式上添加了垂直提升和過濾分離功能，共同形成多種動態(tài)流，溶質(zhì)與溶劑混合更加充分，利于傳質(zhì)擴(kuò)散。

附圖說明

圖1為本裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號：1上端蓋、101支承座、102入料口、103監(jiān)控位、104噴淋環(huán)、2罐筒、201微波器、202輻射筒、203溢流閥、204夾套、205夾道、3下端蓋、301短管、302排渣閥、303排液閥、304溶劑閥、4螺旋機(jī)、401中軸、402套管、403篩板、404反射筒、405上槳葉、406下槳葉。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和優(yōu)選例做進(jìn)一步說明，不限制本發(fā)明。

例1，板栗殼提取棕色素。

100Kg板栗殼粉碎至30目入罐，按固液比1:5（質(zhì)量計(jì)）加入80℃的去離子水，啟動螺旋機(jī)3正旋攪拌浸潤15min后，開啟微波器201，以100W/Kg（干物質(zhì)）的功率密度向罐內(nèi)饋能輻射，侯漿液濃度≥1%或漿液溫度85℃時(shí)，關(guān)閉微波器，調(diào)整螺旋機(jī)反向慢速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)開啟溢流閥203和溶劑閥304，新的80℃去離子水從罐底部注入罐中，拱頂罐內(nèi)的飽和濃液從上部排向另設(shè)的中儲罐，當(dāng)濃度降至0.6%時(shí)，關(guān)閉溶劑閥和溢流閥，螺旋機(jī)恢復(fù)正向旋轉(zhuǎn)，再次啟動微波器饋能，侯漿液濃度≥0.8%或漿液溫度90℃時(shí)，重復(fù)上述溢流過程，當(dāng)濃度降至0.4%時(shí)，結(jié)束溢流，螺旋機(jī)正旋，第三次啟動微波饋能，侯溫度升至95℃時(shí)，關(guān)閉微波器，繼續(xù)保溫?cái)嚢?0min后，將螺旋機(jī)慢速反旋，同時(shí)開啟排液閥303排液，當(dāng)流量細(xì)小時(shí)，打開排渣閥302排渣，排空后關(guān)閉螺旋機(jī)、排液閥、排渣閥，即可重新入料，連續(xù)生產(chǎn)。

上述三次提取液共1500Kg，經(jīng)后道工序精制后得食品級色素干粉15.3Kg。

例2，板栗苞提取單寧。

100Kg板栗苞粉碎至80目入罐，按固液比1:5（質(zhì)量計(jì)）加入75℃的去離子水，啟動螺旋機(jī)3正旋攪拌浸潤10min后開啟微波器201，以100W/Kg（干物質(zhì)）的功率密度向罐內(nèi)饋能輻射，侯漿液濃度≥1.2%或漿液溫度80℃時(shí)關(guān)閉微波器，調(diào)整螺旋機(jī)慢速反旋，同時(shí)開啟溢流閥203和溶劑閥304，新的75℃去離子水從罐底部注入罐中，拱頂罐內(nèi)的飽和濃液從上部排向另設(shè)的中儲罐，當(dāng)濃度降至0.8%時(shí)關(guān)閉溶劑閥和溢流閥，螺旋機(jī)恢復(fù)正旋，再次啟動微波器饋能，侯漿液濃度≥0.9%或漿液溫度85℃時(shí)重復(fù)上述溢流過程，當(dāng)濃度降至0.6%時(shí)結(jié)束溢流，恢復(fù)正旋、饋能過程，侯漿液濃度≥0.7%或漿液溫度90℃時(shí)再行溢流過程，當(dāng)濃度降至0.4%時(shí)結(jié)束溢流，恢復(fù)正旋、饋能過程，侯溫度升至95℃時(shí)關(guān)閉微波器，繼續(xù)保溫?cái)嚢?0min后將螺旋機(jī)慢速反旋，同時(shí)開啟排液閥303，流量細(xì)小時(shí)打開排渣閥302，排空后關(guān)閉螺旋機(jī)、排液閥、排渣閥，即可重新入料連續(xù)生產(chǎn)。

上述四次提取液共2200Kg，經(jīng)分離干燥后得工業(yè)級單寧干粉16.5Kg，該單寧干粉如進(jìn)一步提純，可成為食品級強(qiáng)抗氧化劑。