CN105771309B - 一种空气能植物活性物提取系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气能植物活性物提取系统，包括提取罐、真空浓缩器、冷凝器、第一换热器、第二换热器及制冷剂回路，提取罐用于提取植物活性物，真空浓缩器用于浓缩提取的植物活性物，并将溶剂分离，冷凝器将从真空浓缩器出来的溶剂进行冷凝，并供给提取罐，第一换热器包括互相换热的加热水管与制冷剂换热管，加热水管向提取罐与真空浓缩器供热；第二换热器包括互相换热的冷却水管与制冷剂换热管，冷却水管向冷凝器供冷；制冷剂回路由第一换热器内的制冷剂换热管、第二换热器内的制冷剂换热管、制冷剂管路及压缩机连接形成制冷剂循环回路。与现有技术相比，本发明提高了系统的集成程度，提高了系统的生产效率，降低了系统能耗。

Description

一种空气能植物活性物提取系统
技术领域
本发明涉及一种植物活性物提取系统，尤其是涉及一种空气能植物活性物提取系统。
背景技术
如图1所示，传统的活性物提取系统通常由活性物提取单元、活性物真空浓缩单元以及加热冷却单元组成。其中活性物提取单元主要由提取罐1、第一存储罐4及连接在两者之间的混合管路21组成，其中，第一存储罐4用于储存植物活性物与溶剂的混合液，混合管路21用于植物活性物与溶剂混合液的输送；活性物真空浓缩单元主要由真空浓缩器2、冷凝器3(采用真空冷凝器)及第二储存罐5组成，真空浓缩器2与第一存储罐4之间通过混合管路21连接，真空浓缩器2、冷凝器3及第二储存罐5之间依次通过溶剂管路22连接，第二储存罐5与提取罐1之间也通过溶剂管路22连接；加热冷却单元主要由加热设备25(可以采用锅炉或电加热设备)、蒸汽管路24、水塔6及冷却水管19组成，其中提取罐1与真空浓缩器2均有夹层或换热盘管，蒸汽管路24通入提取罐1与真空浓缩器2的夹层或换热盘管中，蒸汽管路24内蒸汽的热量由加热设备25提供，冷凝器3也设有夹层或换热盘管，其夹层或换热盘管内通入冷却水，冷却水通过冷去水管19循环，冷却水管19与水塔6连接，水塔6提供冷源。
如图1所示，传统的活性物的提取方法是将植物放在带夹套的金属材质提取罐1中，通过蒸汽管路24提供高温，在提取罐1中植物与溶剂(水、酒精等)浸泡融合。活性物达到一定浓度后，打开位于提取罐1出口的第一阀门1，活性物与溶剂的混合物通过混合管路21进入第一存储罐4中。
当第一存储罐4内混合液到一定存储量后，打开位于真空浓缩器2下端出口处的第二阀门15，收集真空浓缩器2中的活性物浓缩液，打开位于第二储存罐5下端的第四阀门17，将第二储存罐5中收集的溶剂通过溶剂管路22排空至提取罐1中，同时解除真空浓缩单元的真空状态。打开第一存储罐4下方的第三阀门16，混合液通过混合管路21进入到真空浓缩器2中。关闭第二阀门15、第三阀门16及第四阀门17，使真空浓缩单元形成封闭的回路，对回路进行抽真空。
混合液在真空浓缩器2中高温加热，溶剂汽化后进入冷凝器3中，使得真空浓缩器2中的有效活性物浓度提高，同时溶剂在冷凝器3中温度降低，液化后回流至第二储存罐5中收集。重复以上提取过程与浓缩过程，完成植物活性物提取，植物活性物最终从真空浓缩器2下方的植物活性物管路排出。
传统的植物活性物提取系统的活性物提取单元在非真空环境下工作，而浓缩单元是在真空环境下进行工作，系统之间需要通过阀门阻断，使得混合液及溶剂都需要存储罐，使两个单元同步，保证系统的连续工作。传统系统结构复杂，各阀门的控制顺序要求严格，员工操作难度大。
传统的植物活性物提取系统的加热、冷却系主要通过蒸汽加热提取罐和真空浓缩器，少量小型设备通过电加热的方式。蒸汽加热的方式需要配置相应的锅炉，建设专门的锅炉房，及专业操作工和专业管道维护人员，溶剂冷凝器也需要配置相应的水塔，系统复杂，产地要求高，建造成本高。同时生产过程中煤锅炉产生的废气导致空气污染，随着环境保护意识的提高，煤锅炉生产已被限制使用。天然气锅炉一定程度上能降低排放污染，但二氧化碳的排放同样不利于环境保护，在工业上接受度不高。
电加热的方式需要配置大功率变压器和电路，过滤溶剂冷凝器也需要配置相应的水塔，系统相对蒸汽加热的方式简单，对大功率变压器和电路依然有较高的要求，建造成本高。能避免废气排放的问题，但提取和浓缩生产成本高，其当量成本是煤锅炉蒸汽加热的四倍以上。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种空气能植物活性物提取系统，以解决现有技术中存在的以下问题：传统活性物提取系统设计复杂，设备集成度低，提取单元与浓缩单元分别独立运行，生产效率低，锅炉和电加热设备生产能耗大，场地要求高，零件数量多设备昂贵，设备操作难度高，维护成本高，及废气排放污染环境的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种空气能植物活性物提取系统，包括：
提取罐：用于混合植物与溶剂，并提取植物活性物；
真空浓缩器：与提取罐连接，用于浓缩提取的植物活性物，并将溶剂分离；
冷凝器：同时与真空浓缩器及提取罐连接，将从真空浓缩器出来的溶剂进行冷凝，并供给提取罐；
第一换热器：包括互相换热的加热水管与制冷剂换热管，所述的加热水管同时与提取罐及真空浓缩器的夹层或换热盘管连通，向提取罐与真空浓缩器供热；
第二换热器：包括互相换热的冷却水管与制冷剂换热管，所述的冷却水管与冷凝器的夹层或换热盘管连通，向冷凝器供冷；
制冷剂回路：由第一换热器内的制冷剂换热管、第二换热器内的制冷剂换热管、制冷剂管路及压缩机连接形成用于制冷剂循环的循环回路，在制冷剂管路上设置有制冷剂膨胀阀及制冷剂储液罐。
具体而言，所述的压缩机一端与第一换热器内的制冷剂换热管一端连接，压缩机的另一端与第二换热器内的制冷剂换热管的一端连接，第一换热器内的制冷剂换热管另一端、第二换热器内的制冷剂换热管另一端之间通过制冷剂管路连接。
沿第一换热器内的制冷剂换热管流向第二换热器内的制冷剂换热管的方向，制冷剂顺序流经制冷剂储液罐与制冷剂膨胀阀。
所述的加热水管上设有第一循环水泵。
所述的冷却水管上设有第二循环水泵。
所述的提取罐下方为植物活性物与溶剂的混合溶液出口，该混合溶液出口通过混合管路与真空浓缩器进料口相连，在混合管路靠近提取罐下方的混合溶液出口处设置有第一阀门。
所述的真空浓缩器下端为浓缩后的植物活性物出口，在该植物活性物出口处设有第二阀门。
所述的真空浓缩器上端为气态溶剂出口，该气态溶剂出口通过溶剂管路与冷凝器入口连接，所述的冷凝器出口通过溶剂管路连接到提取罐上端。
所述的冷凝器为真空冷凝器。
还包括对真空浓缩器、冷凝器或两者相连管路进行抽真空的抽真空装置。
使用本发明的系统时，首先关闭第一阀门与第二阀门，将植物与溶剂加入到金属材质的提取罐中，系统检测活性物提取回路封闭，自动将回路中空气排空，使整个活性物提取过程在真空环境下进行。植物与溶剂充分浸泡，同时通过加热水管加热提取罐，促进活性物的提取。当植物活性物达到一定浓度时，打开提取罐下方的第一阀门使植物活性物与溶剂混合物流至真空浓缩器中。混合物加满真空浓缩器后，关闭第一阀门，加热真空浓缩器使溶剂汽化，活性物在真空浓缩器中浓度增加。汽化后的溶剂在冷凝器中温度降低，液化后回流到提取罐中继续活性物提取。打开第二阀门，解除提取回路的真空环境，收集经过浓缩后的高浓度活性物。关闭第二阀门，重复下一个提取循环。
第一换热器与第二换热器的换热过程如下：压缩机将制冷剂回路中的制冷剂从低温低压气态转换成高温高压气态，由于存在温度差，经过第一换热器与加热水管中的水进行热量交换，被加热的水经过第一循环水泵将热水输送到真空浓缩器和提取罐的夹层或换热盘管，对真空浓缩器和提取罐加热。与此同时，制冷剂回路中的高温高压气态转换成低温高压气态，在制冷剂储液罐中形成低温高压气态与低温高压液态共存，进行气液分离。低温高压液体经过制冷剂膨胀阀，转换成低温低压液态，经过第二换热器与冷却水管中的水在温差下进行热量交换，经过冷却的水经过第二循环水泵将冷水输送到冷凝器，起到冷却溶剂的作用。与此同时，制冷剂吸收热量变成低温低压气态，回到压缩机中进行下一次循环。
与现有技术相比，本发明的系统将活性物提取单元与真空浓缩单元设计成一个系统，实现活性物的连续提取；同时设计了空气能加热与冷却单元，无需额外的锅炉房或大功率电加热设备，加热提取罐和真空浓缩器的同时冷却冷凝器中的溶剂。提高了系统的集成程度，提高了系统的生产效率，降低了系统能耗，降低了系统场地要求，降低了系统的投入，降低了系统操作难度及维护成本，避免了废气排放污染环境。
附图说明
图1为传统的植物活性物提取系统结构示意图；
图2为本发明的空气能植物活性物提取系统结构示意图。
图中标号：1为提取罐，2为真空浓缩器，3为冷凝器，4为第一存储罐，5为第二存储罐，6为水塔，7为第一换热器，8为第二换热器，9为第一循环水泵，10为第二循环水泵，11为压缩机，12为制冷剂膨胀阀，13为制冷剂储液罐，14为第一阀门，15为第二阀门，16为第三阀门，17为第四阀门，18为加热水管，19为冷却水管，20为制冷剂管路，21为混合管路，22为溶剂管路，23为植物活性物管路，24为蒸汽管路，25为加热设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种空气能植物活性物提取系统，如图2所示，包括提取罐1、真空浓缩器2、冷凝器3、第一换热器7、第二换热器8及制冷剂回路，提取罐1用于混合植物与溶剂，并提取植物活性物；真空浓缩器2与提取罐1连接，用于浓缩提取的植物活性物，并将溶剂分离；冷凝器3同时与真空浓缩器2及提取罐1连接，将从真空浓缩器2出来的溶剂进行冷凝，并供给提取罐1；第一换热器7包括互相换热的加热水管18与制冷剂换热管，加热水管18同时与提取罐1及真空浓缩器2的夹层或换热盘管连通，向提取罐1与真空浓缩器2供热；第二换热器8包括互相换热的冷却水管19与制冷剂换热管，冷却水管19与冷凝器3的夹层或换热盘管连通，向冷凝器3供冷；制冷剂回路由第一换热器7内的制冷剂换热管、第二换热器8内的制冷剂换热管、制冷剂管路20及压缩机11连接形成用于制冷剂循环的循环回路，在制冷剂管路20上设置有制冷剂膨胀阀12及制冷剂储液罐13。
具体而言，压缩机11一端与第一换热器7内的制冷剂换热管一端连接，压缩机11的另一端与第二换热器8内的制冷剂换热管的一端连接，第一换热器7内的制冷剂换热管另一端、第二换热器8内的制冷剂换热管另一端之间通过制冷剂管路20连接。沿第一换热器7内的制冷剂换热管流向第二换热器8内的制冷剂换热管的方向，制冷剂顺序流经制冷剂储液罐13与制冷剂膨胀阀12。加热水管18上设有第一循环水泵9。冷却水管19上设有第二循环水泵10。
提取罐1下方为植物活性物与溶剂的混合溶液出口，该混合溶液出口通过混合管路21与真空浓缩器2进料口相连，在混合管路21靠近提取罐1下方的混合溶液出口处设置有第一阀门14。真空浓缩器2下端为浓缩后的植物活性物出口，在该植物活性物出口处设有第二阀门15。真空浓缩器2上端为气态溶剂出口，该气态溶剂出口通过溶剂管路22与冷凝器3入口连接，冷凝器3出口通过溶剂管路22连接到提取罐1上端。冷凝器3为真空冷凝器。
还包括对真空浓缩器2、冷凝器3或两者相连管路进行抽真空的抽真空装置。
使用本发明的系统时，首先关闭第一阀门14与第二阀门15，将植物与溶剂加入到金属材质的提取罐1中，系统检测活性物提取回路封闭，自动将回路中空气排空，使整个活性物提取过程在真空环境下进行。植物与溶剂充分浸泡，同时通过加热水管18加热提取罐1，促进活性物的提取。当植物活性物达到一定浓度时，打开提取罐1下方的第一阀门14使植物活性物与溶剂混合物以下简称混合物流至真空浓缩器2中。混合物加满真空浓缩器2后，关闭第一阀门14，加热真空浓缩器2使溶剂汽化，活性物在真空浓缩器2中浓度增加。汽化后的溶剂在冷凝器3中温度降低，液化后回流到提取罐1中继续活性物提取。打开第二阀门15，解除提取回路的真空环境，收集经过浓缩后的高浓度活性物。关闭第二阀门15，重复下一个提取循环。
第一换热器7与第二换热器8的换热过程如下：压缩机11将制冷剂回路中的制冷剂从低温低压气态转换成高温高压气态，由于存在温度差，经过第一换热器7与加热水管18中的水进行热量交换，被加热的水经过第一循环水泵9将热水输送到真空浓缩器2和提取罐1的夹层或换热盘管，对真空浓缩器2和提取罐1加热。与此同时，制冷剂回路中的高温高压气态转换成低温高压气态，在制冷剂储液罐13中形成低温高压气态与低温高压液态共存，进行气液分离。低温高压液体经过制冷剂膨胀阀12，转换成低温低压液态，经过第二换热器8与冷却水管19中的水在温差下进行热量交换，经过冷却的水经过第二循环水泵10将冷水输送到冷凝器3，起到冷却溶剂的作用。与此同时，制冷剂吸收热量变成低温低压气态，回到压缩机11中进行下一次循环。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空气能植物活性物提取系统，其特征在于，包括：
提取罐(1)：用于混合植物与溶剂，并提取植物活性物；
真空浓缩器(2)：与提取罐(1)连接，用于浓缩提取的植物活性物，并将溶剂分离；
冷凝器(3)：同时与真空浓缩器(2)及提取罐(1)连接，将从真空浓缩器(2)出来的溶剂进行冷凝，并供给提取罐(1)；
第一换热器(7)：包括互相换热的加热水管(18)与制冷剂换热管，所述的加热水管(18)同时与提取罐(1)及真空浓缩器(2)的夹层或换热盘管连通，向提取罐(1)与真空浓缩器(2)供热；
第二换热器(8)：包括互相换热的冷却水管(19)与制冷剂换热管，所述的冷却水管(19)与冷凝器(3)的夹层或换热盘管连通，向冷凝器(3)供冷；
制冷剂回路：由第一换热器(7)内的制冷剂换热管、第二换热器(8)内的制冷剂换热管、制冷剂管路(20)及压缩机(11)连接形成用于制冷剂循环的循环回路，在制冷剂管路(20)上设置有制冷剂膨胀阀(12)及制冷剂储液罐(13)；
沿第一换热器(7)内的制冷剂换热管流向第二换热器(8)内的制冷剂换热管的方向，制冷剂顺序流经制冷剂储液罐(13)与制冷剂膨胀阀(12)；
抽真空装置：对真空浓缩器(2)、冷凝器(3)或两者相连管路进行抽真空；
所述的冷凝器(3)为真空冷凝器。
2.根据权利要求1所述的一种空气能植物活性物提取系统，其特征在于，所述的压缩机(11)一端与第一换热器(7)内的制冷剂换热管一端连接，压缩机(11)的另一端与第二换热器(8)内的制冷剂换热管的一端连接，第一换热器(7)内的制冷剂换热管另一端、第二换热器(8)内的制冷剂换热管另一端之间通过制冷剂管路(20)连接。
3.根据权利要求1所述的一种空气能植物活性物提取系统，其特征在于，所述的加热水管(18)上设有第一循环水泵(9)。
4.根据权利要求1所述的一种空气能植物活性物提取系统，其特征在于，所述的冷却水管(19)上设有第二循环水泵(10)。
5.根据权利要求1所述的一种空气能植物活性物提取系统，其特征在于，所述的提取罐(1)下方为植物活性物与溶剂的混合溶液出口，该混合溶液出口通过混合管路(21)与真空浓缩器(2)进料口相连，在混合管路(21)靠近提取罐(1)下方的混合溶液出口处设置有第一阀门(14)。
6.根据权利要求1所述的一种空气能植物活性物提取系统，其特征在于，所述的真空浓缩器(2)下端为浓缩后的植物活性物出口，在该植物活性物出口处设有第二阀门(15)。
7.根据权利要求1所述的一种空气能植物活性物提取系统，其特征在于，所述的真空浓缩器(2)上端为气态溶剂出口，该气态溶剂出口通过溶剂管路(22)与冷凝器(3)入口连接，所述的冷凝器(3)出口通过溶剂管路(22)连接到提取罐(1)上端。
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