CN106492500A - 一种用于动植物原料的单级浸出装置及其方法和用途 - Google Patents

Abstract

一种用于动植物原料的单级浸出装置及其方法和用途，属于动植物提取技术领域。提取罐（1）通过原料输送管（102）与粉碎机（9）相连接，提取罐（1）出料口通过高压泵（3）与滤膜过滤器（2）进料口管路连接，滤膜过滤器（2）的透过液出口分别连接有透过液输出管（4）和透过液回流管（5）；滤膜过滤器（2）的浓缩液出口分别连接有浓缩液输出管 （6）和浓缩液回流管（7）；透过液回流管（5）和浓缩液回流管（7）的出液端均与提取罐（1）相连接。该用于动植物原料的单级浸出装置能够将原料粉碎至细粉状进行膜分离提取，具有较高的收率和浸出效率，并且能够明显提高所得透过液的浓度、减少溶剂的用量，降低生产成本。

Description

一种用于动植物原料的单级浸出装置及其方法和用途

技术领域

一种用于动植物原料的单级浸出装置及其方法和用途，属于动植物提取技术领域。

背景技术

动植物原料浸出是指采用适当的溶剂或方法，从动植物原料（全部或者某一部分）中提取加工获得有效成分（有效成分能溶于溶剂）。在现有工业大规模生产中，动植物原料中有效成分的提取方式，多采用将动植物原料干燥、压片获得片状原料，将片状原料喷淋溶剂，收获的提取液。或者，将动植物原料粉碎成厘米级颗粒加入溶剂（如乙醇溶液）热回流提取，在对提取液进行固液分离时多采用厘米或毫米级过滤装置进行粗滤，然后进行分离精制（如萃取、蒸馏）。

申请人在研究中发现，现有的提取装置存在以下问题：首先，现有的膜提取装置，所得透过液的浓度低，提取过程中需要使用大量的溶剂完成提取，不但增加了溶剂的成本，还增加了后续分离、精制、浓缩透过液的能耗。其次，申请人发现现有的提取装置的收率较低，采用压片或厘米级粗粉碎的方式，难以破除动植物原料的细胞壁，即使延长喷淋或浸泡时间，有效成分也难以浸出到溶剂中，造成提取不充分。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于动植物原料的单级浸出装置及其方法和用途，该用于动植物原料的单级浸出装置能够将原料粉碎至细粉状进行膜分离提取，具有较高的收率和浸出效率，并且能够明显提高所得透过液的浓度、减少溶剂的用量，降低生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该用于动植物原料的单级浸出装置，其特征在于：包括提取罐、滤膜过滤器和粉碎机，提取罐上连接有溶剂输送管和原料输送管，提取罐通过原料输送管与粉碎机相连接，提取罐出料口通过高压泵与滤膜过滤器进料口管路连接，滤膜过滤器的透过液出口分别连接有透过液输出管和透过液回流管；滤膜过滤器的浓缩液出口分别连接有浓缩液输出管 和浓缩液回流管；透过液回流管和浓缩液回流管的出液端均与提取罐相连接；透过液输出管、透过液回流管、浓缩液输出管 和浓缩液回流管上均设有控制阀。

所述的透过液回流管上设有第一回流泵，浓缩液回流管上设有第二回流泵。

所述的透过液输出管上设有第一送料泵，浓缩液输出管 上设有第二送料泵。

所述的滤膜过滤器所用滤膜为微滤级滤膜或纳滤级滤膜。

所述的粉碎机的粉碎粒度为微米级或纳米级，粉碎机的粉碎粒度大于滤膜过滤器的分离孔径。

优选的，所述的粉碎机的粉碎粒度为1~990微米。

还包括溶剂储罐，提取罐通过溶剂输送管与溶剂储罐相连接；所述的溶剂输送管上设有温度调节器和阀门。

该用于动植物原料的单级浸出装置的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）粉碎机将原料粉碎为细粉状，将细粉状原料和溶剂按配比加入提取罐，在提取罐中混合浸出；提取罐排出的物料，通过高压泵进入滤膜过滤器过滤；

b）滤膜过滤器过滤过程中，关闭透过液输出管和浓缩液输出管上的控制阀，开启透过液回流管和浓缩液回流管上的控制阀；直至透过液回流管中的透过液浓度升高至稳定值时，关闭透过液回流管、开启透过液输出管上的控制阀，使透过液自透过液输出管排出；

c）向提取罐中补充溶剂，重复步骤a）~b）的操作多次；

d） 当透过液输出管中透过液浓度开始持续下降时，此时提取罐中的原料已通过溶剂充分浸提，停止向提取罐中补充溶剂，关闭透过液回流管和浓缩液回流管上的控制阀，开启透过液输出管和浓缩液输出管上的控制阀，浓缩液自浓缩液输出管排出，透过液通过透过液输出管排出。

该用于动植物原料的单级浸出装置的用途，其特征在于：在油料提取油脂、中药提取物的提取、香料提取挥发油或食用动植物原料提取浸提油方面的应用。

对于本发明申请人的说明如下：

粉碎机能够将动植物原料进行充分的粉碎，将原料以粉状的形式投入提取罐中，粉碎后原料细粉达到微米级或纳米级（0.5纳米~990微米），优选的粉碎机的粉碎粒度为1~990微米，该粉碎粒度下粉碎能耗小，且过滤效率高；进一步优选的粉碎机的粉碎粒度为2~700微米，该粉碎粒度下能充分破除绝大多数植物的细胞壁使得动植物细胞中的有效成分充分浸出、提高收率，进一步优选的粉碎机的粉碎粒度为35~600微米，该粉碎粒度下浸出效率较好、并且粉碎效率和过滤效率较高。因此，相比现有技术中将原料压片喷淋提取或者将原料粉碎至厘米级颗粒浸提，本发明提取罐通过原料输送管与粉碎机相连接的设计，使得有效成分的收率和浸出效率有明显提高。并且申请人设计，采用滤膜过滤器进行过滤，解决了过滤困难的问题，粉碎机的粉碎粒径大于滤膜过滤器的过滤孔径。滤膜过滤器可以为单个膜过滤器，或者为多个并联的膜过滤器。滤膜过滤器的材质为陶瓷滤膜或有机高分子滤膜（滤膜与溶剂需不相溶）。粉碎机可以为干粉碎机或湿粉碎机，为湿粉碎机粉碎时，粉碎机通入提取罐所用溶剂作为粉碎用液体。

对于滤膜过滤器的过滤精度，申请人设计滤膜过滤器所用滤膜为微滤级滤膜或纳滤级滤膜。优选的，滤膜过滤器的分离孔径为0.005~50微米，该孔径范围内能有效过滤原料颗粒，并保证较高过滤效率，实现大规模连续生产。进一步优选的，滤膜过滤器的分离孔径为0.5~30微米，该范围分离孔径内能够有效分离脂肪油、挥发油、苷类、萜类、黄酮类、酚类化合物中的至少一种，并且具有较高的分离效率。

溶剂输送管上设有温度调节器和阀门，能够调控溶剂的通入量，补充溶剂，并且能够调控溶剂输送管和提取罐中的溶剂温度，使提取罐中的溶剂保持在最佳提取温度，提高提取效率。

透过液回流管上设有第一回流泵，浓缩液回流管上设有和第二回流泵，能够将透过液和浓缩液及时回流入提取罐进行循环浸出。透过液输出管上设有第一送料泵，能够将高浓度的透过液及时输送至后续精制工序。浓缩液输出管上设有第二送料泵，能够便于将浓缩液及时排除。由于浓缩液中含有原料颗粒，容易在管道中沉积，第二回流泵和第二送料泵的设计还能够便于浓缩液的快速输送，防止管道因原料颗粒堵塞。

与现有技术相比，本发明的一种用于动植物原料的单级浸出装置及其方法和用途所具有的有益效果是：

1、该用于动植物原料的单级浸出装置具有较高的收率和浸出效率，并且能够明显提高所得透过液的浓度、减少溶剂的用量，降低生产成本。首先，申请人设计了提取罐通过原料输送管与粉碎机相连接，粉碎机将原料粉碎为细粉状，能够破除动植物原料的细胞壁和细胞膜，使有效成分充分浸出到溶剂中，使得有效成分的收率和浸出效率有明显提高。其次，申请人设计了提取罐和滤膜过滤器相连接，相比现有的过滤装置，采用滤膜过滤器能够过滤微米级的颗粒，因此在提取罐中可以加入颗粒更小的粉碎后的动植物原料（破除动植物原料细胞壁），使粉碎后的原料与溶剂在提取罐中充分接触、充分完成固液萃取，提高动植物原料中有效成分的收率；由于滤膜过滤器的过滤精度高（小于等于微米级），能有效进行固液分离、有效去除透过液中的杂质。最后，申请人设计了透过液回流管和浓缩液回流管的出液端均与提取罐相连接，透过液输出管、透过液回流管、浓缩液输出管和浓缩液回流管上均设有控制阀；使得分离所得的透过液和浓缩液反复回流至提取罐中，在提取罐中进行充分浸提，直至透过液达到较高浓度时自透过液输出管排出，不但提高了收率，而且减少了溶剂的用量、降低了成本。高浓度的透过液较高，也降低了后续精制、浓缩透过液时的能耗，变相降低了成本。

2、该用于动植物原料的单级浸出装置进一步提高了浸出效率。申请人设计了溶剂储罐。溶剂储罐上设有温度调节器，能够调节溶剂的温度，提高浸出效率。

3、该用于动植物原料的单级浸出装置结构紧凑，能够连续循环浸提。通过关闭浓缩液输出管、开启浓缩液回流管，使得浓缩液反复回流至提取罐进行浸提，采用本发明的动植物原料的单级浸出装置，便能够进行连续循环浸提。

4、该用于动植物原料的单级浸出装置成本低并且适用范围广。该用于动植物原料的单级浸出装置不但能够提取植物原料，还能够用于提取动物原料，能够用于多个领域，例如能够用于在油料提取油脂（如自大豆中提取豆油、杏仁中提取杏仁油、蛇脂肪组织中提取蛇油）、中药提取物的提取（如桂枝提取挥发油、乙酸乙酯提取决明子提取物、甲醇作为溶剂提取人参中的苷类）、香料提取挥发油（如玫瑰、海狸香提取挥发油）或食用动植物原料提取浸提油（如胡萝卜中提取胡萝卜油、海藻中提取海藻油）。

附图说明

图1为实施例1的一种用于动植物原料的单级浸出装置的结构示意图。

图2为实施例2的一种用于动植物原料的单级浸出装置的结构示意图。

其中：1、提取罐 101、溶剂输送管 102、原料输送管 103、温度调节器 2、滤膜过滤器 3、高压泵 4、透过液输出管 401、第一送料泵 5、透过液回流管 501、第一回流泵 6、浓缩液输出管 601、第二送料泵 7、浓缩液回流管 701、第二回流泵 8、控制阀 9、粉碎机 10、溶剂储罐 11、搅拌器 12、压力表。

具体实施方式

图1是本发明的最佳实施例，下面结合图1~2本发明做进一步说明。

实施例1

参照图1，包括提取罐1、滤膜过滤器2和粉碎机9，提取罐1上连接有溶剂输送管101和原料输送管102，提取罐1通过原料输送管102与粉碎机9相连接，提取罐1出料口通过高压泵3与滤膜过滤器2进料口管路连接，滤膜过滤器2的透过液出口分别连接有透过液输出管4和透过液回流管5；滤膜过滤器2的浓缩液出口分别连接有浓缩液输出管 6和浓缩液回流管7；透过液回流管5和浓缩液回流管7的出液端均与提取罐1相连接；透过液输出管4、透过液回流管5、浓缩液输出管 6和浓缩液回流管7上均设有控制阀8。其中，提取罐1内设有搅拌器11，提取罐1外周设有加热装置，也可以不设有加热装置。滤膜过滤器2上设有反冲洗水通入管。滤膜过滤器2所用滤膜的材质为无机滤膜或有机高分子滤膜，具体的，无机滤膜为陶瓷滤膜，有机高分子滤膜与提取罐1所用溶剂不互相溶解。

透过液回流管5上设有第一回流泵501，浓缩液回流管7上设有和第二回流泵701。透过液输出管4上设有第一送料泵401，浓缩液输出管 6上设有第二送料泵601。滤膜过滤器所用滤膜为微滤级滤膜或纳滤级滤膜。具体的，滤膜过滤器2的分离孔径为0.005~50微米，进一步具体的，滤膜过滤器2的分离孔径为0.5~30微米。粉碎机9的粉碎粒度为2~700微米，粉碎机9的粉碎粒度大于滤膜过滤器2的分离孔径。具体的，粉碎机9的粉碎粒度为35~600微米。高压泵3与滤膜过滤器2之间的管路上设有压力表12。滤膜过滤器2可以为单个膜过滤器，或者为多个膜过滤器并联组成。

实施例2

参照图2，本实施例除了包括实施例1的结构，还包括溶剂储罐10，提取罐1通过溶剂输送管101与溶剂储罐10相连接。溶剂输送管101上设有温度调节器103和阀门。具体的，温度调节器103为管式换热器和温度传感器，温度调节器103能够调节溶剂纸最佳温度，提高浸出效率。原料输送管102上还可以设有过筛器和送料机，以便于对粉碎机9粉碎的原料进行筛分、送料。粉碎机9也可以替换为研磨机，粉碎机9和研磨机能够将动植物原料粉碎成微米级颗粒，有效破除细胞壁，提高收率。

该用于动植物原料的单级浸出装置的操作方法如下：

a）粉碎机9将原料粉碎为细粉状，充分破壁、破膜，以提高提取罐1中有效成分收率和浸出效率；将粉碎后的细粉状原料和溶剂按配比加入提取罐1，在提取罐1中混合浸出；提取罐1排出的物料，通过高压泵3进入滤膜过滤器2过滤；

b）滤膜过滤器2过滤过程中，关闭透过液输出管4和浓缩液输出管6上的控制阀8，开启透过液回流管5和浓缩液回流管7上的控制阀8；直至透过液回流管5中的透过液浓度升高至稳定值时，关闭透过液回流管5、开启透过液输出管4上的控制阀8，使透过液自透过液输出管4排出；

c）向提取罐1中补充溶剂，重复步骤a）~b）的操作多次；

d） 当透过液输出管4中透过液浓度开始持续下降时，此时提取罐1中的原料已通过溶剂充分浸提，停止向提取罐1中补充溶剂，关闭透过液回流管5和浓缩液回流管7上的控制阀8，开启透过液输出管4和浓缩液输出管6上的控制阀8，浓缩液（含原料颗粒）自缩液输出管6排出。透过液通过透过液（含有效成分和溶剂）输出管4排出。

采用以上对透过液输出管4、透过液回流管5、浓缩液输出管6和浓缩液回流管7上控制阀8的控制，实现单级装置的循环浸提。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于动植物原料的单级浸出装置，其特征在于：包括提取罐（1）、滤膜过滤器（2）和粉碎机（9），提取罐（1）上连接有溶剂输送管（101）和原料输送管（102），提取罐（1）通过原料输送管（102）与粉碎机（9）相连接，提取罐（1）出料口通过高压泵（3）与滤膜过滤器（2）进料口管路连接，滤膜过滤器（2）的透过液出口分别连接有透过液输出管（4）和透过液回流管（5）；滤膜过滤器（2）的浓缩液出口分别连接有浓缩液输出管 （6）和浓缩液回流管（7）；透过液回流管（5）和浓缩液回流管（7）的出液端均与提取罐（1）相连接；透过液输出管（4）、透过液回流管（5）、浓缩液输出管 （6）和浓缩液回流管（7）上均设有控制阀（8）。

2.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的单级浸出装置，其特征在于：所述的透过液回流管（5）上设有第一回流泵（501），浓缩液回流管（7）上设有第二回流泵（701）。

3.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的单级浸出装置，其特征在于：所述的透过液输出管（4）上设有第一送料泵（401），浓缩液输出管 （6）上设有第二送料泵（601）。

4.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的单级浸出装置，其特征在于：所述的滤膜过滤器（2）所用滤膜为微滤级滤膜或纳滤级滤膜。

5.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的单级浸出装置，其特征在于：所述的粉碎机（9）的粉碎粒度为微米级或纳米级，粉碎机（9）的粉碎粒度大于滤膜过滤器（2）的分离孔径。

6.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的单级浸出装置，其特征在于：所述的粉碎机（9）的粉碎粒度为1~990微米。

7.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的单级浸出装置，其特征在于：还包括溶剂储罐（10），提取罐（1）通过溶剂输送管（101）与溶剂储罐（10）相连接；所述的溶剂输送管（101）上设有温度调节器（103）和阀门。

8.权利要求1所述的一种用于动植物原料的单级浸出装置的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）粉碎机（9）将原料粉碎为细粉状，将细粉状原料和溶剂按配比加入提取罐（1），在提取罐（1）中混合浸出；提取罐（1）排出的物料，通过高压泵（3）进入滤膜过滤器（2）过滤；

b）滤膜过滤器（2）过滤过程中，关闭透过液输出管（4）和浓缩液输出管（6）上的控制阀（8），开启透过液回流管（5）和浓缩液回流管（7）上的控制阀（8）；直至透过液回流管（5）中的透过液浓度升高至稳定值时，关闭透过液回流管（5）、开启透过液输出管（4）上的控制阀（8），使透过液自透过液输出管（4）排出；

c）向提取罐（1）中补充溶剂，重复步骤a）~b）的操作多次；

d） 当透过液输出管（4）中透过液浓度开始持续下降时，此时提取罐（1）中的原料已通过溶剂充分浸提，停止向提取罐（1）中补充溶剂，关闭透过液回流管（5）和浓缩液回流管（7）上的控制阀（8），开启透过液输出管（4）和浓缩液输出管（6）上的控制阀（8），浓缩液自浓缩液输出管（6）排出，透过液通过透过液输出管（4）排出。

9.权利要求1所述的一种用于动植物原料的单级浸出装置的用途，其特征在于：在油料提取油脂、中药提取物的提取、香料提取挥发油或食用动植物原料提取浸提油方面的应用。