本發(fā)明涉及一種結(jié)合湍流效應(yīng)的超聲波和微波協(xié)同提取裝置及方法。

背景技術(shù)：

植物中蘊(yùn)含著很多營(yíng)養(yǎng)成分，甚至含部分功效成分，如果能夠得到比較完整、高效的提取利用，能夠有廣泛的用途，如可以擴(kuò)展使用到制藥、食品、保健和生化等等行業(yè)。但是，傳統(tǒng)的提取方法，如蒸煮、滲漏等方法，提取效率低下。

目前，有很多方法是基于微波或超聲波，對(duì)植物功效成分進(jìn)行提取，比傳統(tǒng)方法的提取的效率高。但是，為了提高成分的提取效率，需要將物料盡量細(xì)碎化，并加大溶劑的使用量，過(guò)細(xì)的漿料不便于分離，造成后續(xù)的分離工序操作困難，容易造成過(guò)濾堵塞、溢流等情況的出現(xiàn)，依舊不能有很高的提取效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種結(jié)合湍流效應(yīng)的超聲波和微波協(xié)同提取裝置及方法，本發(fā)明利用湍流效應(yīng)和雙波(超聲波、微波)的配合，能夠高效的提取功效成分，并結(jié)合回流沖洗，使混合料快速流出提取罐進(jìn)入濾液漏斗暫存，并對(duì)料渣進(jìn)行擠壓使液體最大限度地?cái)D出。從而使提取效率進(jìn)一步提高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種結(jié)合湍流效應(yīng)的超聲波和微波協(xié)同提取裝置，包括反應(yīng)器、分離器和回流沖洗機(jī)構(gòu)，其中，所述反應(yīng)器利用超聲波和微波對(duì)物料進(jìn)行協(xié)同作用，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有湍流產(chǎn)生裝置，通過(guò)湍流產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的湍流效應(yīng)使超聲波和微波的作用均勻，反應(yīng)后的混合料進(jìn)入分離器，所述分離器連接有回流沖洗機(jī)構(gòu)，所述回流沖洗機(jī)構(gòu)將分離后的溶液重新回流至反應(yīng)器，對(duì)混合料進(jìn)行沖刷。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)器包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有提取罐，所述提取罐上設(shè)置有超聲波發(fā)生器和微波發(fā)生器，所述提取罐內(nèi)設(shè)置有湍流產(chǎn)生裝置。利用同時(shí)設(shè)置超聲波發(fā)生器和微波發(fā)生器，微波具有選擇性加熱的特點(diǎn)。當(dāng)微波作用于物料時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的液體被優(yōu)先加熱，細(xì)胞內(nèi)溫度快速上升，細(xì)胞內(nèi)部受熱膨脹，細(xì)胞膜磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)被破壞，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)壓力超過(guò)細(xì)胞膜承受壓力時(shí)，細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞內(nèi)的有用成分流出，微波作用下已經(jīng)能達(dá)到提取效果，微波提高了提取效率。超聲波通振蕩能量，可擊破細(xì)胞壁或細(xì)胞膜，可與微波形成疊加。再疊加超聲波后，效果更佳，提高了提取速度和提取物的產(chǎn)量。

進(jìn)一步的，所述湍流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括湍流產(chǎn)生棒和電機(jī)，所述電機(jī)帶動(dòng)湍流產(chǎn)生棒轉(zhuǎn)動(dòng)。湍流產(chǎn)生棒的設(shè)置使得反應(yīng)器中的提取物原料與提取溶劑形成的表面水化膜快速脫離原料表面，加速了提取成分的擴(kuò)散，提高了提取速度。劑充分作用，使微波和超聲波的作用更加均勻。

進(jìn)一步的，所述湍流產(chǎn)生棒相對(duì)于提取罐的中軸線(xiàn)具有一夾角。

優(yōu)選的，所述夾角為30°-60°。最優(yōu)選的方案為45°。湍流產(chǎn)生棒的傾斜設(shè)置使得湍流產(chǎn)生的作用更加充分、完全，同時(shí)，與物料的接觸面更大。

這些設(shè)置均能夠使得湍流效應(yīng)更加充分、完全，保證物料在微波和超聲波反應(yīng)的過(guò)程中更加均勻。

進(jìn)一步的，所述分離器，包括濾液漏斗、螺旋擠壓機(jī)和儲(chǔ)液槽，所述螺旋擠壓機(jī)設(shè)置于濾液漏斗下端，濾液漏斗的料渣送入螺旋擠壓機(jī)擠壓，濾液送入儲(chǔ)液槽進(jìn)行存儲(chǔ)。隨著濾液漏斗內(nèi)的料渣增多，料渣逐漸被帶入至螺旋擠壓機(jī)內(nèi)，料渣被螺旋擠壓機(jī)擠壓，料渣內(nèi)的有用成分被進(jìn)一步擠壓出來(lái)。有用成分流入儲(chǔ)液槽中，剩余的廢料通過(guò)廢料出口排出。進(jìn)一步提高了提取的效率。

進(jìn)一步的，所述濾液漏斗的側(cè)面開(kāi)有多個(gè)濾液孔，濾液通過(guò)濾液孔流入儲(chǔ)液槽，剩余料渣留在濾液漏斗內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述螺旋擠壓機(jī)外殼開(kāi)有很多小孔，擠壓后的液體有用成分隨著小孔流入儲(chǔ)液槽中。

進(jìn)一步的，所述回流沖洗機(jī)構(gòu)包括回流泵和回流沖洗管，所述回流泵設(shè)置于儲(chǔ)液槽外側(cè)，將儲(chǔ)液槽內(nèi)的濾液通過(guò)回流沖洗管回流至提取罐內(nèi)，通過(guò)提取罐罐身長(zhǎng)度和回流壓力等綜合作用，對(duì)提取罐內(nèi)的混合料進(jìn)行沖刷。這樣的設(shè)置方式能夠加快提取罐內(nèi)的混合料通過(guò)下料口流進(jìn)分離器的濾液漏斗中，同時(shí)有效防止下料口阻塞。

一種結(jié)合湍流效應(yīng)的超聲波和微波協(xié)同提取方法，利用超聲波和微波對(duì)物料和提取劑進(jìn)行協(xié)同作用，利用湍流效應(yīng)使超聲波和微波的作用均勻化，提取物料成分，反應(yīng)后的混合料進(jìn)行固液分離，分離后得到的溶液重新回流對(duì)反應(yīng)的混合料進(jìn)行沖刷。

利用提取劑提取物料成分。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)同時(shí)設(shè)置超聲波和微波，兩者協(xié)同作用，微波具有選擇性加熱的特點(diǎn)；當(dāng)微波作用于物料時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的液體被優(yōu)先加熱，細(xì)胞內(nèi)溫度快速上升，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)壓力超過(guò)細(xì)胞膜承受壓力時(shí)，細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)的有用成分流出或加速有效物質(zhì)向外擴(kuò)散，或在高溫作用下，細(xì)胞膜磷脂雙分子層受到破壞。微波作用下已經(jīng)能達(dá)到提取效果，再疊加超聲波后，通過(guò)超聲波振蕩能量，破壞細(xì)胞膜或細(xì)胞壁，提取效果更佳；

(2)反應(yīng)的同時(shí)用湍流產(chǎn)生裝置使物料和提取劑產(chǎn)生湍流，，保證物料的接觸面更大，使得物料表面與溶劑形成的水化膜快速脫離，加速有效成分的擴(kuò)散，同時(shí)避免混合料局部受熱過(guò)多引起的不良影響，有用成分的提取率更高；

(3)設(shè)置濾液漏斗與螺旋擠壓機(jī)相配合處理方式，快速使料渣進(jìn)入濾液斗內(nèi)，料渣逐漸被帶入到螺旋擠壓機(jī)內(nèi)，料渣被螺旋擠壓機(jī)擠壓，料渣內(nèi)的有用成分被進(jìn)一步擠壓出來(lái)，回收利用；同時(shí)有用成分流入儲(chǔ)液槽中，剩余的廢料通過(guò)廢料出口排出，進(jìn)一步提高了提取的效率；

(4)設(shè)置回流沖洗機(jī)構(gòu)，能夠加快提取罐內(nèi)的混合料通過(guò)下料口流進(jìn)分離器的濾液漏斗中，同時(shí)有效防止下料口阻塞。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明工作原理圖；

圖2是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖；

其中：1、提取劑管路，2、蒸汽換熱器，3、蒸汽，4、超聲波發(fā)生應(yīng)器，5、進(jìn)料口，6、微波發(fā)生器，7、湍流產(chǎn)生電機(jī)，8、廢料出口，9、上蓋，10、回流沖洗管，11、濾液漏斗，12、固液分離器，13、回流泵，14、螺旋擠壓機(jī)。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在現(xiàn)有的提取方法為了提高成分的提取效率，需要將物料盡量細(xì)碎化，但是過(guò)細(xì)的漿料不便于分離，造成后續(xù)的分離工序操作困難，容易造成過(guò)濾堵塞、溢流等情況的出現(xiàn)，依舊不能有很高的提取效率。為了解決如上的技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N結(jié)合湍流效應(yīng)的超聲波和微波協(xié)同提取裝置及方法。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，如圖1所示，提供了一種結(jié)合湍流效應(yīng)的超聲波和微波協(xié)同提取方法，利用超聲波和微波對(duì)物料和提取劑進(jìn)行協(xié)同作用，提取劑提取物料成分，反應(yīng)后的混合料進(jìn)行固液分離，分離后得到的溶液部分重新回流對(duì)反應(yīng)的混合料進(jìn)行沖刷。

同時(shí)，提取反應(yīng)的過(guò)程中伴隨著使物料和提取劑產(chǎn)生湍流，讓微波與超聲波的作用更加均勻。

如圖2所示，提供一種結(jié)合湍流效應(yīng)的超聲波和微波協(xié)同提取裝置，包括反應(yīng)器、分離器和回流沖洗機(jī)構(gòu)，其中，所述反應(yīng)器利用超聲波和微波對(duì)物料進(jìn)行協(xié)同作用，反應(yīng)后的混合料進(jìn)入分離器，所述分離器連接有回流沖洗機(jī)構(gòu)，所述回流沖洗機(jī)構(gòu)將分離后的溶液重新回流至反應(yīng)器，對(duì)混合料進(jìn)行沖刷。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)器包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有提取罐，所述提取罐上設(shè)置有超聲波發(fā)生器和微波發(fā)生器，所述提取罐內(nèi)設(shè)置有湍流產(chǎn)生裝置。微波具有選擇性加熱的特點(diǎn)，。當(dāng)微波作用于物料時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的液體被優(yōu)先加熱，細(xì)胞內(nèi)溫度快速上升，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)壓力超過(guò)細(xì)胞膜承受壓力時(shí)，細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)的有用成分流出，微波作用下已經(jīng)能達(dá)到提取效果，再疊加超聲波后，效果更佳。

進(jìn)一步的，所述湍流產(chǎn)生裝置包括湍流產(chǎn)生棒和湍流產(chǎn)生電機(jī)，所述湍流產(chǎn)生電機(jī)帶動(dòng)湍流產(chǎn)生棒轉(zhuǎn)動(dòng)。湍流產(chǎn)生棒的設(shè)置使得反應(yīng)器中的提取物料與提取劑充分作用，使微波和超聲波的作用更加均勻。

進(jìn)一步的，所述湍流產(chǎn)生棒相對(duì)于提取罐的中軸線(xiàn)具有一夾角。

優(yōu)選的，所述夾角為30°-60°。最優(yōu)選的方案為45°。湍流產(chǎn)生棒的傾斜設(shè)置使得湍流產(chǎn)生的作用更加充分、完全，同時(shí)，與物料的接觸面更大。

這些設(shè)置均能夠使得湍流產(chǎn)生的作用更加充分、完全，保證物料在微波和超聲波反應(yīng)的過(guò)程中更加均勻。

進(jìn)一步的，所述分離器，包括濾液漏斗、螺旋擠壓機(jī)和儲(chǔ)液槽，所述螺旋擠壓機(jī)設(shè)置于濾液漏斗下端，隨著濾液漏斗內(nèi)的料渣增多，料渣逐漸被帶入到螺旋擠壓機(jī)內(nèi)，料渣被螺旋擠壓機(jī)擠壓，料渣內(nèi)的有用成分被進(jìn)一步擠壓出來(lái)流入儲(chǔ)液槽中。剩余的廢料通過(guò)廢料出口排出。進(jìn)一步提高了提取的效率。

進(jìn)一步的，所述螺旋擠壓機(jī)外殼開(kāi)有很多小孔，擠壓后的液體有用成分隨著小孔流入儲(chǔ)液槽中。

進(jìn)一步的，所述濾液漏斗的側(cè)面開(kāi)有多個(gè)濾液孔，濾液通過(guò)濾液孔流入儲(chǔ)液槽，剩余料渣留在濾液漏斗內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述回流沖洗機(jī)構(gòu)包括回流泵和回流沖洗管，所述回流泵設(shè)置于儲(chǔ)液槽外側(cè)，將儲(chǔ)液槽內(nèi)的濾液通過(guò)回流沖洗管回流至提取罐內(nèi)，通過(guò)提取罐罐身長(zhǎng)度和回流壓力等綜合作用，對(duì)提取罐內(nèi)的混合料進(jìn)行沖刷。這樣的設(shè)置方式能夠加快提取罐內(nèi)的混合料通過(guò)下料口流進(jìn)分離器的濾液漏斗中，同時(shí)有效防止下料口阻塞。

作為一種具體實(shí)施方式，進(jìn)行牛蒡的提取。

利用水作為提取劑，同時(shí)，利用蒸汽換熱器對(duì)水進(jìn)行加熱，使其達(dá)到85°左右，打開(kāi)提取罐的上蓋，原料由提取罐上方的進(jìn)料口加入提取罐中，同時(shí)85℃的水由進(jìn)水管通入提取罐中，原料與水在提取罐中混合，進(jìn)料結(jié)束后，關(guān)閉上蓋，原料與水的比例達(dá)到設(shè)定值以后，關(guān)閉進(jìn)水閥。開(kāi)始加熱牛蒡的同時(shí)打開(kāi)湍流產(chǎn)生電機(jī)，湍流產(chǎn)生棒與水平呈45度角，連續(xù)湍流產(chǎn)生提取罐中的混合料。

45度角的湍流產(chǎn)生方式下，混合料均勻性更好，混合料受熱更均勻，避免混合料局部受熱過(guò)多引起的不良影響，有用成分的提取率更高。

當(dāng)原料中的有用成分提取完成后，混合料和提取出的有用成分通過(guò)下料口全部進(jìn)入一個(gè)濾液漏斗，濾液漏斗的側(cè)面開(kāi)有很多濾液孔，濾液通過(guò)濾液孔流入儲(chǔ)液槽，剩余料渣留在濾液漏斗內(nèi)。

儲(chǔ)液槽和分離器之間安裝一個(gè)回流泵和回流沖洗管，當(dāng)提取罐中的混合料下料到分離器時(shí)，打開(kāi)回流泵，濾液通過(guò)回流沖洗管流向提取罐，通過(guò)提取罐上的回流沖洗口沖刷混合料，加快提取罐內(nèi)的混合料通過(guò)下料口流進(jìn)濾液漏斗中，有效防止下料口阻塞。

濾液漏斗的下端口與螺旋擠壓機(jī)聯(lián)通，螺旋擠壓機(jī)的外殼開(kāi)有很多小孔。隨著濾液漏斗內(nèi)的料渣增多，料渣逐漸被帶入至螺旋擠壓機(jī)內(nèi)，料渣被螺旋擠壓機(jī)擠壓，料渣內(nèi)的有用成分被進(jìn)一步擠壓出來(lái)，有用成分通過(guò)螺旋擠壓機(jī)外殼上的小孔流入儲(chǔ)液槽中，剩余的廢料通過(guò)廢料出口排出。

當(dāng)提取罐內(nèi)的混合料全部通過(guò)下料口流進(jìn)濾液漏斗后，關(guān)閉湍流產(chǎn)生電機(jī)和回流泵。

該實(shí)施例中，超聲波發(fā)生器、微波發(fā)生器、提取罐和分離器、等都可以采用現(xiàn)有設(shè)備。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。