用于植物提取的耦合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于植物功效成分提取范疇，具體涉及一種多功能耦合裝置及工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]植物是人類社會(huì)賴以生存的重要可再生資源，也是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)性原料，對(duì)其所蘊(yùn)含的功效成分進(jìn)行提取利用，是制藥、食品、保健、生化等行業(yè)最常用的方法。
[0003]傳統(tǒng)的提取方法，如浸潰法、滲漏法、煎煮法，目前仍在相當(dāng)范圍使用，但因其溶劑用量大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，收效低，同時(shí)一些熱敏性物質(zhì)易被損害，尤其是提取物中的農(nóng)藥、化肥和重金屬殘留以及加工時(shí)可能形成的潛在毒害性等問(wèn)題，亟待改進(jìn)提高。
[0004]近些年來(lái)一些新技術(shù)方法，如超聲波法、微波法、超臨界法，在植物提取方面顯示出廣泛的應(yīng)用前景和優(yōu)越性，但目前只是在生產(chǎn)的某些環(huán)節(jié)點(diǎn)上有所試用，仍需大量的實(shí)踐積累，修驗(yàn)提高，方能適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一般而言，植物功效成分的提取過(guò)程分為萃取和分離兩道不同的工序，使用兩類不同的設(shè)備分別進(jìn)行。萃取工段要將欲提成分徹底溶出，必然盡可能將物料細(xì)碎化，并加大溶劑的使用量，最終利用離心機(jī)進(jìn)行固、液粗分離，將提取液交由分離工段進(jìn)一步過(guò)濾精分離并最終脫溶制成產(chǎn)品。
[0006]而分離得越精細(xì)，質(zhì)量純度越高，制成的品種也越多，功效價(jià)值也越高，但過(guò)于細(xì)小化的漿料易造成濾面堵塞，滲透不暢，分離困難，同時(shí)過(guò)多的溶劑也加大了脫溶的工作量，這就形成了矛盾性的互為限制，所以提高提取的效率，既要有環(huán)節(jié)點(diǎn)的突破，更要整體全面的跟進(jìn)，變相互制約為相互促進(jìn)，才能有真正意義上的大收益。
[0007]為此本發(fā)明綜合了多種提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用耦合方式，揚(yáng)長(zhǎng)避短，設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)約集成系統(tǒng)，并特別地將過(guò)濾精分離前置，與萃取合為一體機(jī)，統(tǒng)籌兼顧，一方面提高萃取能力，減少溶劑用量，一方面強(qiáng)化精分離能力，使之略大于萃取能力，并連續(xù)排出精分離飽和溶液，及不斷加入有助于提取深入進(jìn)行的新鮮溶劑，達(dá)到一次提取同時(shí)獲兩種純度溶液，最大限度減少無(wú)用功，使生產(chǎn)周期大為縮短，溶劑用量明顯減少，提取效率顯著提高，還間接提高了下道濃縮、干燥的脫溶效率。
[0008]技術(shù)方案:耦合式萃取分離器和輔助設(shè)施構(gòu)成完整的裝置系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)一些常見元器件的合理巧妙布局，形成較完備而強(qiáng)大的多種功能，各有側(cè)重共同作用于混合漿料，協(xié)同一致完成連續(xù)萃取分離過(guò)程，且完全環(huán)保無(wú)毒害。
[0009]耦合式萃取分離器(I)為U槽式低壓力承壓容器，其低側(cè)位有異型四通彎頭(2)，上連入料口，下接離心機(jī)(15)，該彎頭一端與均質(zhì)泵(3)連通，并通過(guò)異型喇叭口(4)與流漿槽(5)相通，該槽內(nèi)布有多個(gè)濾鼓(6)以及注液環(huán)(8)和攪拌器(10)，轉(zhuǎn)180°在隔離擋板處設(shè)有電動(dòng)閥(11)，該閥與隨后的超聲波萃取器(12)、冷卻器(13)、微波萃取器(14)依次串聯(lián)成圓管狀通道，最終回連異型四通彎頭(2)的另一彎口，這樣通過(guò)均質(zhì)泵(3)整體貫通為廻環(huán)式大通道，并以該均質(zhì)泵的進(jìn)、出口至電動(dòng)閥(11)為界，實(shí)質(zhì)性地形成了該均質(zhì)泵的吸程區(qū)和揚(yáng)程區(qū)，混合漿料在此兩區(qū)間循環(huán)流動(dòng)而被連續(xù)提取。
[0010]流漿槽(5)的底部呈高低走向，高端為平底，至2/5縱長(zhǎng)起漸轉(zhuǎn)為曲底，最低端成半圓底，四周擋板上沿為水平線，緊貼該槽一側(cè)平行設(shè)有泡沫槽(16)，其兩端被封住自成一體，兩槽共一塊公共隔離板，該隔離板的高度略低于外側(cè)周邊擋板，該平行的兩槽長(zhǎng)短不同，走向相反，都被同一塊拱形蓋板(17)自上部沿四周與擋板密封，造成同一密封的空間，中間的公共隔離板較矮而未被密封，所以當(dāng)機(jī)臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，流漿槽(5)液面上漸起的泡沫可翻越公共隔離板進(jìn)入泡沫槽(16)，并向低端富集，被拱形蓋板(17)上設(shè)置的泡沫泵(18)抽吸送入高位冷卻器(20)冷卻，并漸次進(jìn)入油水分離器(21)，其中油脂進(jìn)入油脂罐(19)，剩余的溶液順管路經(jīng)U形彎釋放氣體后，順管路經(jīng)單向閥(32)，返回流漿槽(5)繼續(xù)參與提取。
[0011]在拱形蓋板(17)的中部，向上立有氣管連通回流冷凝器(22)，當(dāng)耦合裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的帶有揮發(fā)性成分的熱氣流由此經(jīng)冷凝處理，并漸次進(jìn)入氣液分離器(23)，其中較純粹的氣體由排氣閥(31)控制間歇短促外排，液體下行從單向閥處(32)返回流漿槽(5)，防止揮發(fā)性功效成分和乙醇成分逃逸。
[0012]在拱形蓋板(17)上設(shè)有管路與空壓機(jī)(28)相連通，主要作用是向被密封的流漿槽內(nèi)的混合漿料的液面施加額定壓力，一是可以減少泡沫的產(chǎn)生和某些物質(zhì)的揮發(fā)；二是促使熱氣流盡數(shù)上升進(jìn)行冷凝回流處理；三是與真空泵(30)配合，造成濾鼓(6)內(nèi)外壓力差增大，以提高過(guò)濾分離的流速流量。
[0013]真空泵(30)與兩只完全相同的集液罐(27-A)、集液罐(27-B)分別連通，并借由該兩罐上的管路與濾鼓(6)的虹吸管(6-2)相通，該真空泵工作時(shí)可由此在該多只濾鼓內(nèi)形成真空度，與液面上的壓縮空氣共同作用，在濾網(wǎng)兩邊造成正負(fù)壓差，驅(qū)使混合漿料中的飽和溶液大量快速透過(guò)濾網(wǎng)流向集液罐，繼而作為精提液進(jìn)入下道工序直接脫溶，大大縮短了過(guò)濾周期，從而在速率上保障了分離能力 > 萃取能力。
[0014]為防止揮發(fā)性物質(zhì)借機(jī)逃逸，設(shè)有三通補(bǔ)償器(29)分別與真空泵(30)的排氣口、空壓機(jī)(28)的進(jìn)氣口聯(lián)接，因抽真空和施氣壓是同時(shí)進(jìn)行的，又因該真空泵的排氣量小于該空壓機(jī)的進(jìn)氣量，所需缺口由另一通從外部空氣補(bǔ)償，所以該揮發(fā)性氣體只能隨空壓機(jī)的壓縮氣體返回流漿槽內(nèi)。
[0015]均質(zhì)泵(3)為在線式,進(jìn)料粒度< 3mm,出料粒度彡50um,工作壓力0.5mpa,主要作用，一是利用該泵強(qiáng)烈的剪切、研磨、撞擊、空穴作用來(lái)細(xì)化、分散物料，提升混合漿料的均勻度，使溶質(zhì)和溶劑獲得較大表面積的傳質(zhì)空間，提高萃取效率；二是利用該泵的流體輸送能力，驅(qū)使混合漿料循環(huán)大流動(dòng)，沿途經(jīng)受各功能機(jī)構(gòu)多種不同的作用力，利于萃取分離；三是利用該泵強(qiáng)大的抽吸力，并借助電動(dòng)閥(11)縮小開口度，在管狀吸取區(qū)造成流速加快和負(fù)壓現(xiàn)象，強(qiáng)化超聲波、微波的萃取功效。
[0016]電動(dòng)閥(11)，處于揚(yáng)程區(qū)和吸程區(qū)的結(jié)合部，最大開口度時(shí)，混合漿料無(wú)阻礙流入管狀吸程區(qū)，當(dāng)開口度減小時(shí)漿料受阻流速加快，即意味著該閥體阻擋、分擔(dān)了來(lái)自揚(yáng)程區(qū)的一定壓力，當(dāng)流入量受阻小于均質(zhì)泵(3)的吸入量時(shí)，進(jìn)入吸程區(qū)內(nèi)的壓力完全被分化消失，即壓力彌補(bǔ)量小于壓力消失量，此時(shí)吸程區(qū)內(nèi)伴隨產(chǎn)生負(fù)壓增大的現(xiàn)象、流速也更快，這就為最大限度發(fā)揮超聲波和微波的強(qiáng)大萃取功能，獲得事半功倍的耦合提取效果，創(chuàng)造了良好的條件。
[0017]固然，此舉會(huì)引起液面短時(shí)微弱波動(dòng)，但隨著兩區(qū)流量的自我調(diào)整，很快重新恢復(fù)平衡和穩(wěn)定，對(duì)正常生產(chǎn)沒(méi)有任何影響。
[0018]超聲波萃取器(12)，為棒式振子單管簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，漿料從單管中通行，無(wú)死角起效快，非常適合快速流動(dòng)和有低溫要求的場(chǎng)合，其強(qiáng)大的空化作用及振動(dòng)、乳化、擴(kuò)散、擊碎等次級(jí)效應(yīng)可加速功效成分的浸出、釋放、并充分與溶劑混合，且無(wú)高溫?fù)p害之慮，尤其在負(fù)壓環(huán)境中，其萃取功能得到了進(jìn)一步強(qiáng)化，效率大為提高。
[0019]微波萃取器(14)，輻射腔為圓筒狀，內(nèi)均置多根聚烯氟乙烯材質(zhì)的直徑50mm的波導(dǎo)管，漿料從該多根波導(dǎo)管內(nèi)通行，幾只磁控管分布式向內(nèi)饋能，有良好的輻射透徹性和均勻性，其強(qiáng)大的能量導(dǎo)致漿料細(xì)胞內(nèi)迅速升溫，細(xì)胞壁膨脹破裂，內(nèi)部功效成分得到釋放并擴(kuò)散至溶劑中，經(jīng)微波萃取，可明顯降低直至徹底消除提取物中的農(nóng)藥、化肥和重金屬殘留，有其他功能機(jī)構(gòu)不可企及的效果，因其力場(chǎng)強(qiáng)大且起效快，所以特別適合在快速流動(dòng)的場(chǎng)合應(yīng)用，尤其在負(fù)壓環(huán)境中，萃取功能得到了極大增強(qiáng)。
[0020]為充分發(fā)揮微波能量的作用而又符合低溫提取的要求，可結(jié)合冷卻器(13)進(jìn)行同步降溫調(diào)控，保障提取順利進(jìn)行。
[0021]濾鼓(6)為圓筒形框網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，多只直徑不等，按一定間距分布在流漿槽(5)內(nèi)，其兩邊帶有滑槽的支架固定在拱形蓋板(17)內(nèi)側(cè)面，在該蓋板的一端固定有傳動(dòng)氣缸
(9)，其活塞桿上有兩根金屬繩分別連接該多只濾鼓的兩端軸頭，該多只濾鼓可隨氣缸活塞桿的伸縮，一起沿各自的固定支架上下滑動(dòng)移位。
[0022]在該多只濾鼓(6)的濾網(wǎng)上全覆蓋裝配著卷式超濾膜，可截留蛋白、色素、多糖等大分子物質(zhì)，也可根據(jù)需要更換其他孔徑、不同分子量的濾膜。
[0023]在該多只濾鼓(6)的內(nèi)部，貼近濾網(wǎng)設(shè)有氣流反沖器(6-1)，其引管穿過(guò)濾鼓的中空軸頭與鼓外軟管相接，從而與設(shè)在泡沫槽(16)上的空壓機(jī)(7)相連通；在該濾鼓內(nèi)還設(shè)有虹吸管(6-2)，其引管從另一邊中空軸頭穿出與鼓外軟管相接，繼而穿過(guò)拱形蓋板與兩個(gè)集液罐分別連通。
[0024]當(dāng)濾鼓(6)整體浸沒(méi)在流漿槽(5)的液面之下、并隨混合漿料的流動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，貼近濾膜的飽和溶液，在抽真空和施氣壓營(yíng)造的強(qiáng)大壓力差作用下，大量快速透過(guò)濾膜進(jìn)入鼓內(nèi)，被虹吸管(6-2)吸送到兩個(gè)真空集液罐中，而膜外吸附的漿料被氣流反沖器(6-1)以含細(xì)小水泡的強(qiáng)勁射流，沿拋物線角度沖噴順流離膜，這樣濾膜始終以連續(xù)不斷的清潔濾面、輪換觸及富含飽和溶液的流動(dòng)漿料，大大提高了過(guò)濾分離的效