CN101530676A - 一种大容量分层辐射微波萃取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大容量分层辐射微波萃取装置，它包括设置有搅拌机构，回流机构，进料口，排渣口，进液管，排液管和微波源，萃取罐作为微波谐振腔，其特征在于：在萃取罐罐体内部间隔分层设置波导管，一个或多个波导管的微波端固定于罐体外，微波端设置磁控管，一个或多个波导管的另一端延伸至罐体内并设置馈口。本发明采用多个中、小功率磁控管，应用微波非相干功率合成理论，对萃取物料分层辐射(加热)，实现了低成本、大功率的微波萃取，既确保大容量罐体又使微波辐射均匀。可替代现有设备或在现有设备的基础上加以改造，进行保温、恒温、回流、常压、正压、负压提取，并可满足不同物料提取的工艺参数要求。

Description

一种大容量分层辐射微波萃取装置

技术领域

本发明涉及一种大容量分层辐射微波萃取装置，主要应用于微波植物—中草药提取以及化工、食品等萃取技术领域。

背景技术

微波萃取技术是新近发展起来的一种利用微波能提高萃取率的提取技术。具有选择性高、操作时间短、溶剂消耗量少、有效成分得率高、不产生噪音、适合于热不稳定成分提取且能在短时间内灭活药材中的水解酶，可应用于水提、醇提和挥发油的萃取等过程中。在微波萃取技术的应用中微波的渗透深度、微波萃取装置的容积及微波辐射均匀问题，是影响微波技术能否工业化大规模生产的关键因素。微波萃取罐的核心部件就是磁控管，常规技术大容量的萃取罐需要使用千瓦级大功率磁控管，价格昂贵，使用寿命短，并且也不能解决微波辐射不均匀的问题。中国专利02111640.7公开了一种中药微波萃取装置，该装置的结构是在萃取罐四周间隔一定距离分多层均匀地装有多个微波电源和磁控管。由于微波的渗透深度有限，在液体温度升到95℃时，2450MHz的渗透深度也只有4.8cm，两侧对照也不过10cm，即便安装了搅拌器，大部分中药还是靠热传导加热的，因此现有技术结构限制微波萃取罐体的直径不可能做大，达不到工业化的生产规模。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大容量分层辐射微波萃取装置，通过在萃取罐罐体内部间隔分层设置波导管，用空心波导管将能量封闭起来，传输到微波萃取罐，通过馈口在微波萃取罐内激励起一定电磁场，对物料分层辐射实现加热过程，以满足大容量罐体的微波辐射均匀的需求。

本发明的技术方案是这样实现的：这种大容量分层辐射微波萃取装置，包括设置有搅拌机构，回流机构，进料口，排渣口，进液管，排液管和微波源的萃取罐，萃取罐作为微波谐振腔，其特征在于：在萃取罐罐体(3)内部间隔分层设置一个或多个波导管，罐体的高度与波导管的层数成正比，波导管的微波端固定于罐体外，微波端设置磁控管，波导管的另一端为盲口延伸至罐体内并设置馈口。

所述的大容量分层辐射微波萃取装置，所述的多个波导管的微波端(5)环绕固定于萃取罐周壁外呈¤状对称分布。

所述的大容量分层辐射微波萃取装置，所述的微波萃取罐中心设置搅拌轴，搅拌轴上分层设置搅拌浆叶，用2个以上波导管兼做支撑架，波导管盲口端设置轴承套将搅拌轴11架持在萃取罐内。

所述的大容量分层辐射微波萃取装置，所述分层设置的波导管之间的最小间距为2倍微波波长λ。

所述的大容量分层辐射微波萃取装置，所述位于萃取罐罐体外的波导管微波端上方安装磁控管及磁控管屏蔽罩，下部固定连接设置有漏液导流孔的防漏截止波导管。

所述的大容量分层辐射微波萃取装置，所述的防漏截止波导管下部设置有防漏传感器。

所述的大容量分层辐射微波萃取装置，所述波导管的馈口采用聚四氟乙烯材料密封。

所述的大容量分层辐射微波萃取装置，所述的波导管的截面形状是圆形、矩形、椭圆形或正多边形。

本发明提供的大容量分层辐射微波萃取装置采用多个中、小功率磁控管，应用微波非相干功率合成理论，对萃取物料分层加热，实现了低成本、大功率的微波萃取，既确保大容量罐体又使微波辐射均匀。可替代现有设备或在现有设备的基础上加以改造，进行保温、恒温、回流、常压、正压、负压提取，并可满足不同物料提取的工艺参数要求。本发明不仅可在工业化萃取植物有效成分中应用，也可以其它行业或领域的单元操作如：加热、蒸发、浓缩、脱水、干燥等。

附图说明

图1为大容量分层辐射微波萃取装置结构示意图

图2为图1的A-A向视图

图3为图1的剖视局部I放大示意图

图4为图3的K向视图

图5为图4的B-B向视图

图中标记如下：

1、冷却回流机构 2、进液管 3、罐体 4、磁控管屏蔽罩

5、微波端 6、防漏截止波导管 7、排液管 8、排渣口

9、筛板 10、轴承套 11、搅拌轴 12、搅拌浆叶 13、波导管

14、馈口 15、磁控管 16、进料口 17、压力传感器

18、搅拌轴密封 19、电机 20、温度传感器 21、波导管

22、漏液导流孔 23、漏液传感器 24、窄长孔。

具体实施方式

图1、2是本发明大容量分层辐射微波萃取装置的结构示意图，图中萃取罐罐体3作为微波谐振腔，微波源是磁控管15，它包括设置有搅拌机构，回流机构1，进料口16，排渣口8，进液管2，排液管7，本发明的创新点是：在萃取罐罐体3内部间隔分层设置波导管，罐体的高度与波导管的层数成正比，多个波导管的微波端5环绕固定于萃取罐周壁外呈¤状对称分布，分层设置的波导管之间的最小间距为2倍微波波长λ。

本发明给出的技术方案之一是：一个或多个波导管21的微波端5固定于罐体外，微波端设置磁控管15，波导管21的另一端为盲口延伸至罐体内并在波导管上、下设置馈口14，波导管馈口的位置及数量以满足罐体内微波能在这一层面均匀分布为宜。馈口14采用聚四氟乙烯材料密封，波导管的截面形状包括但不限于圆形、矩形、椭圆形或正多边形。

对于大型的微波萃取罐，本发明给出的技术方案是在罐体的中心轴线处安装有搅拌器，搅拌器反射微波，使微波能更加均匀地被物料吸收并转化为热能；同时实现物料的均匀混合、促进溶解和强化热交换等。搅拌浆叶12呈对称分布，通过微波萃取罐顶部的减速电机19直接驱动。用2个以上波导管兼做支撑架，波导管盲口端设置轴承套10将搅拌轴11架持在萃取罐内。

搅拌器的转速一般应在20—100r/min范围内，此转速能很好地使物料、萃取液在搅拌叶旋转的同时进行上下翻腾，如果转速过快，易形成漩涡而影响固-液的混合。搅拌器一般为3叶，也可为2叶或4叶。其叶片直径与萃取罐内径之比为0.5--0.8，搅拌浆叶是螺旋面的一部分，沿搅拌叶长度方向的平均升角为15°左右。本发明给出的具体技术方案是萃取罐中心设置搅拌轴11，搅拌轴上分层设置搅拌浆叶12，可用底层或顶层的波导管13兼作搅拌轴11的支撑架。

上述两种技术方案可以同时应用在一个萃取罐中，也可以分别应用。

本发明还配套有温度压力控制机构对搅拌器进行控制，萃取液温度为低于70℃时，驱动电机低速运转；萃取液温度为高于70℃时，驱动电机高速运转，即搅拌器高速搅拌，增进气/液/固接触，使萃取罐中温度更均匀，增加萃取回收率和效率。

为了防止萃取罐内液体浸入波导管，本发明图3-5给出的具体技术方案是在波导管微波端5上方安装磁控管15及磁控管屏蔽罩4，下部正中心处，开一窄长孔24，为了把微波泄漏量控制在安全范围内，窄长孔24外(下)面焊接防漏截止波导管6。防漏截止波导管6的底部管壁设有一个漏液导流孔22，将漏液流出，这既便于发现隐患、又防止漏淹及磁控管15。防漏截止波导管6的最下面还安装漏液传感器23，一旦漏液及时报警。

上述实施例采用多个(5-15KW)中、小功率915±50MHz磁控管，应用微波非相干功率合成理论，实现低成本、大功率的分层微波萃取。915MHz微波的渗透深度与萃取液温度正相关，而每层波导管的位置是固定不动的。在初始的一段时间内，萃取液的温度较低，微波的渗透深度也不高，此时，在每层矩形波导管中间处，均安装搅拌器。磁控管15采用水冷，当冷却水停供时，整个系统按程序逐步停机。

本发明微波萃取罐体3上，还设有一些与生产工艺相关的部件，如：冷却回流机构1，进液管2，排液管7，进料口16，排渣口8，筛板9及压力传感器17，温度传感器20等控制部件，属于现有技术应用范畴，毋须赘述。

上述描述仅作为本发明大容量分层辐射微波萃取装置可实施的技术方案提出，不作为对其结构本身的单一限制条件。

Claims (8)

1、一种大容量分层辐射微波萃取装置，它包括设置有搅拌机构，回流机构，进料口，排渣口，进液管，排液管和微波源的萃取罐，萃取罐作为微波谐振腔，其特征在于：在萃取罐罐体(3)内部间隔分层设置一个或多个波导管，罐体的高度与波导管的层数成正比，波导管的微波端(5)固定于罐体外，微波端设置磁控管(15)，波导管的另一端为盲口延伸至罐体内并设置馈口(14)。

2、根据权利要求1所述的大容量分层辐射微波萃取装置，其特征在于：所述的多个波导管的微波端(5)环绕固定于萃取罐周壁外呈

状对称分布。

3、根据权利要求1所述的大容量分层辐射微波萃取装置，其特征在于：所述的微波萃取罐中心设置搅拌轴，搅拌轴上分层设置搅拌浆叶(12)，用2个以上波导管兼做支撑架，波导管盲口端设置轴承套(10)将搅拌轴(11)架持在萃取罐内。

4、根据权利要求1所述的大容量分层辐射微波萃取装置，其特征在于：所述分层设置的波导管之间的最小间距为2倍微波波长λ。

5、根据权利要求1所述的大容量分层辐射微波萃取装置，其特征在于：所述位于萃取罐罐体外的波导管微波端(5)上方安装磁控管(15)及磁控管屏蔽罩(4)，下部固定连接设置有漏液导流孔(22)的防漏截止波导管(6)。

6、根据权利要求5所述的大容量分层辐射微波萃取装置，其特征在于：所述的防漏截止波导管(6)下部设置有防漏传感器(23)。

7、根据权利要求1所述的大容量分层辐射微波萃取装置，其特征在于：所述波导管的馈口(14)采用聚四氟乙烯材料密封。

8、根据权利要求1所述的大容量分层辐射微波萃取装置，其特征在于：所述的波导管的截面形状是圆形、矩形、椭圆形或正多边形。

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