CN101209384A - 连续式微波萃取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明系一种用于实验室或工业生产上对天然植物进行连续式微波萃取的装置。包括立式进料搅拌装置(1)、卧式螺旋推进萃取装置(2)和下放式卸料装置(3)部分。立式进料搅拌装置(1)包括圆锥形搅拌桶(1－1)、搅拌器(1－6)和下方的螺旋进给段(1－2)。卧式螺旋推进萃取装置(2)分为前段微波萃取段(2－1)和后段冷却段(2－2)，圆管形反应釜腔体(2－1d)内部的螺旋形推进器(2－1e)贯穿于整个圆管形反应釜腔体(2－1d)中，下放式卸料装置(3)一侧为进口，下端为卸料口。本装置待萃取的液料在微波萃取段中一边受微波加热，一边滚动向前运送，受热均匀，连续萃取，萃取质量高，效率高，能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于实验室或工业生产上从天然植物中用微波萃取有效成分的一种装置，特别系一种连续式微波萃取装置。
背景技术
天然植物的萃取，例如：药材的萃取的目的在于从成份复杂的药材中最大限度的提取有效成份。因此，药材提取方法和条件的合理选择对提高生产效率和提取率，保证药制剂的内在质量和临床疗效至关重要。
目前，我国的中药生产仍利用传统的提取方法，如：煎煮法、浸渍法、渗漉法、回流法及水蒸气蒸馏法等，都是依靠燃料燃烧或电热丝加热萃取，普遍存在萃取时间长、有效成份提取率不高、生产效率低、能耗高、溶剂用量大等缺点。迫切需要采取先进的提取(萃取)方法，以代替上述陈旧、落后的生产方法。
国外早在1986年就提出用微波能进行萃取的新方法，微波萃取的特点是：微波从萃取物内部加热，无辐射和传导损失，所以加热快速、节能、而且深入萃取物内部、萃取率高。因此，以其独特的优势和特点得到了快速应用和发展。
经检索，国家专利02111640.7《中药微波萃取装置》、02277499.8《微波萃取装置》、200610444442.1《一种用于植物有效成份提取的减压微波萃取装置和方法》、200520052189.5《微波萃取装置》等资料文件中都公开了用微波萃取的装置设备，它们有一个共同的技术特征，即在一个竖直的容器中装入待萃取的液料，容器中有搅拌装置，容器外有微波发生装置，微波对搅拌的液料进行微波加热萃取，都进入了实用阶段运用于工业化生产，较以往传统的加热制备方式有一定的优势。但它们也有共同的不足之处，由于液料在一个相对静止的容器中作业，即使有搅拌，液料的粘滞作用，外壁局部部件的微波加热总会造成加热不均匀性，影响萃取质量，实践中发现，有些装置甚至出现局部部位焦糊现象。同时，单机间断状态作业，萃取效率也不够高，相对耗能较大，有进一步改进、改善、提高的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加热效率高、节能效果显著、萃取率高、生产率高的连续式微波萃取装置，能杜绝萃取容器中的不均匀加热现象。为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案。
1.连续式微波萃取装置包括立式进料搅拌装置、卧式螺旋推进萃取装置和下放式卸料装置部分。
2.根据技术方案1所述连续式微波萃取装置，其特征在于，立式进料搅拌装置包括圆锥形搅拌桶和连接圆锥形搅拌桶下方的螺旋进给段，圆锥形搅拌桶为一圆锥形容器包括其中同轴有一搅拌器，搅拌器的形状和尺寸须确保对圆锥形容器中的液料充分搅拌混合。螺旋进给段为在一金属圆管内设置一螺旋进给器，它既能将搅拌后的液料送入下道进行微波加热，并且此段金属管还能对下道微波起衰减作用，防止微波谐振腔微波的泄漏。
在螺旋进给段的下端设置阀门，当停止萃取工作时关闭，反之打开，可连续向下道供给液料。
3.根据技术方案1，所述连续式微波萃取装置，其特征在于，卧式螺旋推进萃取装置为水平横置式，其分为前段微波萃取段和后段冷却段。
所述微波萃取段，其特征在于，微波萃取段的圆管形反应釜腔体由耐腐蚀、耐热和可承受一定压力的材料制成，如塑料，既不吸收微波，也不阻挡微波，内部的螺旋形推进器贯穿于整个圆管形反应釜腔体中，螺旋叶片的外径与圆管形反应釜腔体内壁紧密动配合，以形成多个密闭的萃取通道。
圆管形反应釜腔体置于由金属板制成的矩形微波谐振腔中，在微波谐振腔壁上开设若干微波发射口，发射口与安装在微波谐振腔外壁的微波发生器相连。微波发生器的功率和数量按微波加热理论和运行长度、加热均匀性等要求设置。微波发生器开启时，通过微波谐振腔对圆管形反应釜腔体内的液料进行微波加热萃取。
所述冷却段，其特征在于，冷却段与微波萃取段同轴、结构为圆管形反应釜腔体和贯穿其中的螺旋推进器。在冷却段上不配置微波发生器，因此，该段材料可以不考虑适用微波场合的要求，可采用金属。通过该段，螺旋推进器处于微波谐振腔外，即萃取液料离开微波加热场，在螺旋叶片推进的过程中处于降温、减压状态，准备出料。
4.根据技术方案1所述连续式微波萃取装置，其特征在于，下放式卸料装置为上端封闭下端开口的管状体，管状体的一侧有一与卧式螺旋推进萃取装置相连接的通孔为进口，下端开口为下放式卸料装置的卸料口，卸料口处有一卸料口阀门，在上端封闭端有一排气管。
卸料口阀门3-3控制卸料的开和关。
上端的排气管可以排放萃取后液料中释放的气体。
下放式卸料装置可采用金属材料，可起微波衰减作用，防止微波泄漏，确保安全。
5.根据技术方案3所述连续式微波萃取装置，其特征在于，卧式螺旋推进萃取装置的反应釜壁上设置温度传感器，监控整个萃取过程的温度。
6.根据技术方案3所述连续式微波萃取装置，其特征在于，卧式螺旋推进萃取装置的反应釜腔体上设置压力指示和超压报警放气装置，保护微波萃取段上的安全。
7.根据技术方案2所述连续式微波萃取装置，其特征在于，立式进料搅拌装置的圆锥形搅拌桶设有液位指示器，便于观察和监视桶内的液料量，在圆锥形搅拌桶的上方有进料口和进液口，用于进料和进液。
8.根据技术方案4所述连续式微波萃取装置，其特征在于，下放式卸料装置的进口处有一弹性阻尼装置，其结构为，在与进口相同形状面积的阻尼板背部有弹簧阻尼机构，通过旋动改变弹簧的预紧力来控制阻尼板的阻尼力，它的作用是阻止先行流出的溶液，待萃取物和萃取液混合的液料在螺旋叶片的推动下到达出料口，并克服阻尼装置的阻力冲开出料口才能卸料。
9.根据技术方案3所述连续式微波萃取装置，其特征在于，卧式螺旋推进萃取装置内部的螺旋形推进器由无级变速电力驱动装置驱动，根据萃取的需要，以不同的转速驱动螺旋推进器旋转，以获得最佳的萃取效果。
10.根据技术方案3所述连续式微波萃取装置，其特征在于，沿卧式螺旋推进萃取装置的矩形微波谐振腔上、下表面向两侧及前后部延伸至包容了卧式螺旋推进萃取装置的所有部件，上、下沿伸面的四周由侧板封闭，上下面及侧板构成主机壳体，主机壳体为金属板。金属壳体既可保护卧式螺旋推进萃取装置中的所有工作部件，还可防止和隔绝微波谐振腔中泄漏出的微波，起安全防护作用。
使用操作时，经过粉碎的萃取物料由进料口放入立式进料搅拌装置的圆锥形搅拌桶内，另从进液口，按比例注入萃取所需的溶剂，如：甲醇、丙酮、正巳烷等。由搅拌器将液料充分混合搅匀。然后开启螺旋进给段下端的阀门，将混合后待萃取的液料送入下部的卧式螺旋推进萃取装置中，待萃取的液料在卧式螺旋推进萃取装置的微波萃取段中，一边受外侧的微波加热，一边受螺旋形推进器的滚动、翻动前进，其受热非常均匀、均衡，萃取的质量和效率很高，螺旋形推进器内壁的液料一直处于运动状态。由于液料是在不停连续地送入，又不停连续地萃取，因此萃取效率很高，设备利用率也较高、能耗相对较低。
根据卧式螺旋推进萃取装置中温度传感器显示的温度，预先设置或及时调整螺旋形推进器的转速，以获得好的萃取效果。
萃取后的液料经卧式螺旋推进萃取装置的冷却段，处于降温减压状态，准备出料。先行流出的溶液被弹性阻尼装置阻止，待萃取混合的液料在螺旋叶片的推动下到达出料口，并积累克服了阻尼装置的阻力后冲开出料口才能进入下放式卸料装置中，开启下放式卸料装置卸料口阀门进行卸料。
本发明不仅使微波萃取应用于传统天然植物的萃取，而且使萃取生产连续化和自动化，以大大提高生产效率，节省人力和设备，减少污染。本技术方案可适用于中草药企业的生产，学校和科研单位的实验研究设备或产品的中试装置。若在本装置的前配备连续自动的物料粉碎和进给料装置，再在后面出料口配备液料分离器和萃取液蒸馏装置，即可得到目标产物。这便是一套完整天然植物连续萃取自动生产线。目前，我国有中药企业约1000家，如果有10％的企业采用微波连续萃取自动生产线，那将产生巨大的经济和社会效益。当然，此装置还可广泛应用于中药以外其它天然植物的萃取生产。
附图说明：
图1为本发明的连续式微波萃取装置总图
图2为图1中卧式螺旋推进萃取装置中微波萃取段部分的横向剖面图
图3为图1中卧式螺旋推进萃取装置中微波萃取段螺旋推进器的纵向剖面图
图4为卧式螺旋推进萃取装置中微波萃取段温度传感器的安装图
图5为下放式卸料装置中弹性阻尼装置的结构图
图6为下放式卸料装置的卸料口阀门图
图中，1立式进料搅拌装置2卧式螺旋推进萃取装置3下放式卸料装置
1-1圆锥形搅拌桶1-2螺旋进给段1-3阀门1-4进料口1-5进液口1-6搅拌器
2-1微波萃取段2-1a微波谐振腔2-1b微波发生器2-1c温度传感器2-1d圆管形反应釜腔体2-1e螺旋形推进器2-1f超压报警排气装置2-1g主机壳体2-2冷却段2-3电力驱动装置
3-1排气管3-2弹性阻尼装置3-3卸料口阀门
具体实施方式
下面根据图1至图6给出本发明专利的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的结构功能和特点。
连续式微波萃取装置包括立式进料搅拌装置1、卧式螺旋推进萃取装置2和下放式卸料装置3部分。
立式进料搅拌装置1包括圆锥形搅拌桶1-1和连接圆锥形搅拌桶下方的螺旋进给段1-2，圆锥形搅拌桶1-1为一圆锥形容器及其中同轴一搅拌器1-6，搅拌器1-6的形状和尺寸须确保对圆锥形容器中的液料充分搅拌混合，螺旋进给段1-2为在一金属圆管内设置一螺旋进给器，它既能将搅拌后的液料送入下道进行微波加热，并且此段金属管还能对下道微波起衰减作用，防止微波谐振腔2-1a微波的泄漏。在螺旋进给段1-2的下端设置阀门1-3，当停止微波萃取时关闭，当打开时，可向下道连续供给液料。
卧式螺旋推进萃取装置2为水平横置，其分为前段微波萃取段2-1和后段冷却段2-2。
所述微波谐振段2-1，其特征在于，微波萃取段2-1的圆管形反应釜腔体2-1d由耐腐蚀、耐热和可承受一定压力的塑料制成，既不吸收微波，也不阻挡微波，内部的螺旋形推进器2-1e贯穿于整个圆管形反应釜腔体2-1d中，螺旋叶片的外径与圆管形反应釜腔体2-1d内壁紧密动配合，以形成多个密闭的萃取通道。圆管形反应釜腔体2-1d置于由金属板制成的矩形微波谐振腔2-1a中，在微波谐振腔2-1a壁上开设若干微波发射口，发射口与安装在微波谐振腔2-1a外壁的微波发生器(2-1b)相连。微波发生器2-1b的功率和数量按微波加热理论和运行长度、加热均匀性等要求设置。
所述冷却段2-2，其特征在于，冷却段2-2与微波萃取段2-1同轴、结构为圆管形反应釜腔体和贯穿其中的螺旋推进器2-1e。在冷却段2-2上不配置微波发生器，因此，该段材料可以不考虑适用微波场合的要求，即不使用不吸收微波的材料，使用金属类材料。通过该段运行的时间和距离，可以冷却内部萃取加热后液料的温度，降低其压力以便下道卸料工序。
下放式卸料装置3为上端封闭下端开口的管状体，管状体的一侧有一与卧式螺旋推进萃取装置相连接的通孔为进口，下端开口为下放式卸料装置的卸料口，卸料口处有一卸料口阀门3-3，在上端封闭端有一排气管3-1。
卸料口阀门3-3控制卸料的开和关，上端的排气管3-1可以排放萃取后液料中释放的气体。
下放式卸料装置3可采用金属材料，可起微波衰减作用，防止微波泄漏，确保安全。
卧式螺旋推进萃取装置2的微波萃取段2-1上配置温度传感器2-1c，监控整个萃取过程的温度。卧式螺旋推进萃取装置2的微波萃取段2-1上配置压力指示和超压报警放气装置2-1f，保护微波萃取段2-1上的安全。
立式进料搅拌装置1的圆锥形搅拌桶1-1设有液位指示器，在圆锥形搅拌桶1-1的上方有进料口1-4和进液口1-5。
下放式卸料装置3的进口处有一弹性阻尼装置3-2，其结构为，在与进口相同形状面积的阻尼板背部有弹簧阻尼机构，即通过旋转改变弹簧压缩长度形成的预紧力来控制阻尼板的阻尼力，它的作用是阻止先行流出的溶液，待萃取物和萃取液混合的液料在螺旋叶片的推动下到达出料口，并克服阻尼装置的阻力冲开出料口才能卸料。
卧式螺旋推进萃取装置2内部的螺旋形推进器2-1e可由无级变速电力驱动装置2-3驱动，根据萃取的需要，以不同的转速驱动螺旋推进器2-1e的旋转，以获得最佳的萃取效果。
沿卧式螺旋推进萃取装置2的矩形微波谐振腔2-1a上、下表面向两侧及前后部延伸至包容了卧式螺旋推进萃取装置2的所有部件，上、下沿伸面的四周由侧板封闭，上下面及侧板构成主机壳体2-1g，主机壳体2-g为金属板。金属主机壳体2-1g既可保护卧式螺旋推进萃取装置中的所有工作部件，还可防止和隔绝微波谐振腔中泄漏出的微波，起安全防护作用。
本技术方案的特点是，将混合后待萃取的液料送入下部的卧式螺旋推进萃取装置中，待萃取的液料在微波萃取段中，一边受外侧的微波发生器发出的微波加热，一边受螺旋形推进器的推动、翻滚前进，始终处于运动流动状态，其受热非常均匀，较现有技术相对静止的萃取方式其萃取的质量很高，螺旋形推进器内壁的液料一直处于运动状态，不会出现液料粘滞和焦糊现象。由于液料是在不停连续地送入，又不停连续地萃取，因此萃取生产率很高，占用设备少，设备利用率也较高、能耗相对较低，污染也少。
Claims (10)
1.连续式微波萃取装置，包括立式进料搅拌装置(1)、卧式螺旋推进萃取装置(2)和下放式卸料装置(3)部分。
2.根据权利要求1所述连续式微波萃取装置，其特征在于，立式进料搅拌装置(1)包括圆锥形搅拌桶(1-1)和连接圆锥形搅拌桶下方的螺旋进给段(1-2)，圆锥形搅拌桶(1-1)为一圆锥形容器及圆锥形搅拌桶(1-1)中的搅拌器(1-6)，螺旋进给段(1-2)为在金属圆管内设置一螺旋进给器；
在螺旋进给段(1-2)的下端设置阀门(1-3)。
3.根据权利要求1所述连续式微波萃取装置，其特征在于，卧式螺旋推进萃取装置(2)为水平横置，其分为前段微波萃取段(2-1)和后段冷却段(2-2)；
所述微波萃取段(2-1)，其特征在于，微波萃取段(2-1)的圆管形反应釜腔体(2-1d)内部的螺旋形推进器(2-1e)贯穿于整个圆管形反应釜腔体(2-1d)中，螺旋叶片的外径与圆管形反应釜腔体(2-1d)内壁紧密动配合；
圆管形反应釜腔体(2-1d)置于由金属板制成的矩形微波谐振腔(2-1a)中，在微波谐振腔(2-1a)壁上开设若干微波发射口，发射口与安装在微波谐振腔(2-1a)外壁的微波发生器(2-1b)相连；
所述冷却段(2-2)，其特征在于，冷却段(2-2)与微波萃取段(2-1)同轴、结构为圆管形反应釜腔体和贯穿其中的螺旋推进器(2-1e)。
4.根据权利要求1所述连续式微波萃取装置，其特征在于，下放式卸料装置(3)为上端封闭下端开口的管状体，管状体的一侧有一与卧式螺旋推进萃取装置相连接的通孔为进口，下端开口为下放式卸料装置的卸料口，卸料口处有一卸料口阀门(3-3)，在上端封闭端有一排气管(3-1)。
5.根据权利要求3所述连续式微波萃取装置，其特征在于，卧式螺旋推进萃取装置(2)的微波萃取段(2-1)上配置温度传感器(2-1c)。
6.根据权利要求3所述连续式微波萃取装置，其特征在于，卧式螺旋推进萃取装置2的微波萃取段(2-1)上配置压力指示和超压报警放气装置(2-1f)。
7.根据权利要求2所述连续式微波萃取装置，其特征在于，立式液料搅拌进给装置(1)的圆锥形搅拌桶上(1-1)设有液位指示器，在圆锥形搅拌桶(1-1)的上方有进料口(1-4)和进液口(1-5)。
8.根据权利要求4所述连续式微波萃取装置，其特征在于，下放式卸料装置(3)的进口处有一弹性阻尼装置(3-2)，其结构为，在与进口相同形状面积的阻尼板背部有弹簧阻尼机构。
9.根据权利要求3所述连续式微波萃取装置，其特征在于，卧式螺旋推进萃取装置(2)内部的螺旋形推进器(2-1e)由无级变速电力驱动装置(2-3)驱动。
10.根据权利要求3所述连续式微波萃取装置，其特征在于，沿卧式螺旋推进萃取装置(2)的矩形微波谐振腔(2-1a)上、下表面向两侧及前后部延伸至包容了卧式螺旋推进萃取装置(2)的所有部件，上、下沿伸面的四周由侧板封闭，上下面及侧板构成主机壳体(2-1g)，主机壳体(2-1g)为金属板。
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