CN107314922B - 食品搅拌粉碎提取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种食品搅拌粉碎提取装置，包括壳体，和位于壳体外表面的操作模块和显示面板，壳体包括内腔和启闭门，内腔设有多个样品杯、翻转机构、提取剂固定座和接料盘，样品杯包括底座；翻转机构包括电机、齿轮和翻转架，样品杯固定在翻转架上，翻转架与齿轮固定并同步转动；提取剂固定座设于壳体顶部的上表面；接料盘表面设有烧杯固定座，接料盘抽拉设置于内腔；烧杯固定座与样品杯位置相对应，样品杯随翻转机构翻转朝下时，出液口朝下对准烧杯固定座。通过上述设置使得整个前处理一体机结构更为小巧，不占用较多的空间，其大部分的前处理操作步骤由机器取代，需要实验人员参与的操作均位于内腔中，并且前处理操作可同时处理多个样品，无需重复操作相同的步骤。

Description

食品搅拌粉碎提取装置

技术领域

本发明涉及一种检测样品的提取装置，具体为一种食品搅拌粉碎提取装置。

背景技术

食品安全是事关人民健康和国计民生的大事。目前，食品安全问题已成为世界各国共同面临和关注的问题。食品安全问题主要包括以下几个方面：化学性危害、生物毒素、微生物性危害、食品掺假和基因工程食品的安全性问题。在我国，非法添加激素和药物、农药残留、江海湖泊和近海等水源的污染以及微生物污染等是食品安全问题的重要因素。

为有效遏制食品安全恶性事件的发生，保障居民食品消费安全，食药、质检、卫生、农业等监管部门积极开展食品安全监管工作，新建一批具有专业检测水平的实验室，加大检测力度，提高抽检次数，为国家食品质量安全保驾护航。这些实验室相继购置了液相色谱仪、高效液相串联质谱气相色谱仪、气相色谱串联质谱、原子光检测仪等大型仪器及配套的前处理设备，建立了若干检测标准。

但在前处理装备方面仍然存在一系列问题，制约了食品安全监管手段的进一步提升，主要表现在：前处理装备优劣不等，无法实现前处理方法的自动化、标准化，与自动化程度较高的大型检测设备不配套，造成高精尖的检测设备做不出稳定准确结果，检测设备得不到有效的利用，达不到食品安全监管效果；大部分食品安全检测标准中前处理装备无法自动化、标准化，存在前处理过程操作繁琐，时间长，对操作人员的专业素质要求高等问题，不同的操作人员会得到不同的实验结果，无法实现真正意义上检测的标准化，也得不到食品安全监管的时效性；所需成本很高，完成一项检测任务的前处理过程需要购置大量的前处理设备，比如均质机、漩涡混合器、超声波提取仪、水浴摇床、离心机、过滤装置、氮吹仪、固相萃取仪等；操作人员直接接触化学试剂，导致安全性差，如：乙酸乙酯、乙腈、二氯甲烷等挥发性有机溶剂以及酸、碱等腐蚀性溶剂；不同操作人员同一批次、同一操作人员不同批次之间均存在着操作误差。

综上所述，由于前处理装备技术问题，无法保证样品处理过程简单、快速、批量处理、人员健康、环境保护及结果准确可靠，也就使各种食品安全监管手段大打折扣，甚至无法实施。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种食品搅拌粉碎提取装置，结构小巧，不占用较多的空间，其大部分的前处理操作步骤由机器取代，需要实验人员参与的操作均位于内腔中，前处理操作可同时处理多个样品，无需重复操作相同的步骤。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种食品搅拌粉碎提取装置，包括壳体、操作模块和显示面板，操作模块和显示面板均位于壳体表面；所述壳体包括内腔和启闭门，所述内腔设有：

样品杯，用于样品搅碎、过滤并提取；所述样品杯包括储存杯和底座，所述储存杯包括用于通入提取剂或气体的气液管、用于样品粉碎的粉碎腔、滤网、初滤腔和出液口，出液口位于储存杯顶部，所述滤网位于粉碎腔和初滤腔之间，气液管与粉碎腔连通，初滤腔内还设有固相萃取件；所述底座设有碎刀片和驱动器，所述碎刀片位于粉碎腔内，驱动器与碎刀片连接；底座与储存杯可拆卸设置且连接处设有密封件；

翻转机构，用于样品杯的自动翻转；翻转机构包括电机、齿轮和翻转架，所述样品杯固定在翻转架上，翻转架与齿轮固定并同步转动，电机与齿轮相连；

提取剂固定座，用于瓶装提取剂的摆放和固定，设于壳体顶部的上表面；

液泵，用于从提取剂固定座的提取剂瓶内抽取提取剂向气液管内输送，固定于内腔顶部的壳体内侧；

气泵，用于向气液管内输送气体为粉碎腔注压，固定于内腔顶部的壳体内侧；

接料盘，用于摆放提取液盛装容器，接料盘表面设有烧杯固定座，接料盘抽拉设置于内腔；所述烧杯固定座与样品杯位置相对应，样品杯随翻转机构翻转朝下时，出液口朝下对准烧杯固定座。

优选的，所述储存杯由下至上包括粉碎筒、顶盖和出液管；粉碎筒、顶盖和出液管之间可拆卸设置且均设有密封件，滤网位于粉碎筒顶部，粉碎腔位于粉碎筒内部，顶盖中部设有与出液管相通的通孔，初滤腔为滤网至固相萃取件之间的顶盖和出液管空腔内，出液口位于出液管的顶部，固相萃取件设于出液口处。

优选的，所述顶盖上还设有用于将出液管压紧于顶盖的密封件的下压机构，所述下压机构包括压盖、压板和弹性件，弹性件一端挤压压盖内壁，另一端向下挤压压板，出液管设有周向延伸的延伸板，压板向下将延伸板压紧于封盖的密封件上，压盖与顶盖扣合。

优选的，所述压盖为截面呈“冂”形的环形件，压盖顶部设有可拆卸的端盖，端盖与压盖通过紧固件连接，压盖内侧表面设有限位柱，限位柱中部设有用于紧固件拧入的螺纹孔，所述压板侧边部设有防止其旋转的限位槽，所述限位柱嵌入限位槽，压板沿限位柱的轴向方向滑动。

优选的，所述压盖为截面呈“冂”形的环形件，压盖中部设有供出液管穿过的通孔。

优选的，所述压盖与顶盖为旋转扣合的可拆卸连接结构，所述顶盖或压盖其中一个设有凸块，另一个设有用于凸块旋入并扣紧的扣槽。

优选的，所述底座与翻转架可拆卸连接，底座底部设有扣件，翻转架设有用于扣件扣合的卡接件和控制卡接件活动的旋钮。

优选的，所述卡接件通过转轴旋转连接于翻转架上，转轴处设有用于卡接件复位的扭簧，卡接件包括接头和用于同旋钮配合的定位端部，所述旋钮呈柱状，旋钮侧壁包括用于将定位端部撑起的弧面段和将定位端部压入旋钮内部的缺口，弧面段和缺口内部均设有用于定位端部嵌入的定位槽。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的食品搅拌粉碎提取装置，具有如下有益效果：

一、采用本发明的食品搅拌粉碎提取装置，结构小巧，不占用较多的空间，其大部分的前处理操作步骤由机器取代，需要实验人员参与的操作均位于内腔中，其空间利用特点如下：

1.待检测样品的粉碎、过滤、提取和固相萃取均在样品杯内，功能集成高；

2.样品杯装载于翻转机构上，其破碎过程正放，而提取和过滤则是翻转180°，直接将待检测的样品液朝向流出至接料盘上，样品杯无需取拿，翻转都在内腔中；

3.液泵、气泵均设置在壳体内，对元器件进行遮蔽和保护，并且合理的利用了外壳顶部的内侧空间；

4.提取剂固定座，设置在壳体的顶部外侧，便于实验人员操作，取拿和更换提取剂较为方便，其次便于观察，可以直接观察到提取剂的用量。

二、翻转机构上可以摆放多个样品杯，因此前处理操作可同时处理多个样品，无需重复操作相同的步骤。

三、操作模块和显示面板放置在壳体表面，便于操作和观察，同时分利用空间。启闭门的设置是对内腔中的部件进行保护，同时内腔中的部件运行时，启闭门应该是关闭的，保护实验人员。

附图说明

图1为本发明食品搅拌粉碎提取装置实施例的结构示意图；

图2为本实施例中食品搅拌粉碎提取装置的结构示意图；

图3为本实施例中翻转机构和接料盘的结构示意图；

图4为本实施例中样品杯的拆分结构示意图；

图5为本实施例中样品杯的剖视图；

图6为本实施例中存储杯的拆分结构示意图；

图7为本实施例中存储杯的半剖结构示意图；

图8为本实施例中顶盖的结构示意图；

图9为本实施例中压盖的半剖结构示意图；

图10为本实施例中样品杯与翻转架的连接结构示意图；

图11为本实施例中旋钮、卡接件与扣件的连接示意图(扣紧状态)；

图12为本实施例中旋钮、卡接件与扣件的连接示意图(分离状态)；

图13为本实施例中旋钮的结构示意图；

图14为图4中A处的局部放大图。

附图标记：1、提取剂固定座；2、气泵；3、液泵；4、样品杯；40、储存杯；400、出液管；4001、出液口；401、固相萃取件；402、压盖；4020、扣槽；4021、限位柱；4022、定位槽；403、压板；4030、限位槽；404、顶盖；4040、凸块；405、粉碎筒；406、滤网；407、气液管；41、底座；410、碎刀片；411、扣件；5、底罩；50、卡接件；501、接头；502、转轴；503、定位端部；51、旋钮；510、定位槽；511、弧面段；512、缺口；6、接料盘；7、齿轮；8、电机；90、显示面板；91、操作模块；92、启闭门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1至14所示食品搅拌粉碎提取装置，包括壳体、操作模块91和显示面板90，操作模块91和显示面板90均位于壳体表面；壳体包括内腔和启闭门92，内腔设有：四个样品杯4、一个翻转机构、四个提取剂固定座1、四个液泵3、四个气泵2和一个接料盘6。

翻转机构，如图3所示；翻转机构包括电机8、齿轮7和翻转架，样品杯4固定在翻转架上，翻转架与齿轮7固定并同步转动，电机8与齿轮7相连，用于样品杯4的向下自动翻转。

提取剂固定座1，如图1所示，设于壳体顶部的上表面，用于瓶装提取剂的摆放和固定。

液泵3，如图2所示，固定于内腔顶部的壳体内侧，用于从提取剂固定座1的提取剂瓶内抽取提取剂向气液管407内输送，本实施例中液泵3采用蠕动泵或微型防腐自吸水泵。

能够精准的控制液体流出的量，要采取微型防腐自吸水泵同常闭型电磁阀协同控制，向样品杯4内加提取剂要先开启液泵，待达到一定压力后开启液阀，间隔时间较短。液压泵的压力是稳定的，当抽取的提取剂量达到设定值时就切断电磁阀，实行流量的精确控制。

气泵2，如图2所示，固定于内腔顶部的壳体内侧，用于向气液管407内输送气体为粉碎腔注压。

样品杯4内还设有压力传感器，压力传感器将样品杯内部的压力数据采集并传输至显示面板90，可对通道内的压力的精确控制，通过气压传感器精确控制气压在整个通道中的流量和大小，直接反馈给智能控制中心电控部分来实时监控整个通道的压力，当设定时间到达，气泵2停止工作，电磁阀随即关闭保证管路内的压力恒定，当达到最大压力时自动报警停止工作，在达到功用的前提下保证工作环境的绝对安全；压力传感器的读数在显示屏上有反馈，能够有效的达到我们顺利的把样液和处理的废品残渣分离的理想效果。

接料盘6，如图2和图3所示，接料盘6表面设有烧杯固定座60，接料盘6抽拉设置于内腔；烧杯固定座60与样品杯4位置相对应，样品杯4随翻转机构翻转朝下时，出液口4001朝下对准烧杯固定座60，将样品液直接流出至烧杯内，样品杯4内的样品液排净后，将接料盘6抽出，取走烧杯，即可得到样品液。

样品杯4，如图4所示，样品杯4分为储存杯40和底座41，底座41与储存杯40可拆卸设置且连接处设有密封件。

底座41，位于储存杯40下方，底座41设有碎刀片410和驱动器42，驱动器42与碎刀片410连接，驱动器42为小型的电机，用于驱动碎刀片410快速转动切碎食品样品。

储存杯40，如图5至图7所示，由下至上依次包括粉碎筒405、顶盖404、下压机构和出液管400。

粉碎筒405内部为粉碎腔，碎刀片410位于该粉碎腔内，粉碎筒405设有气液管407，气液管407与粉碎腔连通，粉碎筒405顶部为滤网406。

顶盖404，通过螺纹旋转连接于粉碎筒405顶部，顶盖可拆卸目的在于便于操作人员对滤网进行清理，顶盖404中部设有通孔，该通孔与出液管400连通。

出液管400固定在顶盖404中部的通孔处，出液管400顶部为出液口4001，出液管400内还设有固相萃取件401，固相萃取件401位于出液管400内壁，并封闭出液口4001。

粉碎腔：为粉碎筒405内部的空腔，待检测的食品放入粉碎筒405内，通过碎刀片410粉碎，同时粉碎腔与气、液泵相连，可加入提取剂和气体。

初滤腔：滤网406至固相萃取件401之间的通道为初滤腔，滤网406将较大的颗粒过滤，留下颗粒较小的固态颗粒和液相。经过固相萃取件401后，仅留下液相提取液从出液口4001流出。

下压机构，如图5至图7所示，下压机构包括压盖402、压板403和弹簧，压盖402为截面呈“冂”形的环形件，压盖402顶部设有可拆卸的端盖，端盖与压盖402通过紧固件连接，弹簧一端挤压压盖402顶部端盖，另一端向下挤压压板403，出液管400设有周向延伸的延伸板，压板403向下将延伸板压紧于封盖的密封件上，增加出液管400的密封，防止漏液或漏气。

如图9所示，压盖402内侧表面设有限位柱4021，限位柱4021中部设有用于紧固件拧入的螺纹孔，压板403侧边部设有防止其旋转的限位槽4030，限位柱4021嵌入限位槽4030，压板403沿限位柱4021的轴向方向滑动。用于防止压板403及弹簧的转动，使弹簧的压缩更为稳定，避免弹簧压缩过程中发生转动，弹簧变形小，更稳定。

如图8和图9所示，压盖402与顶盖404为旋转扣合的可拆卸连接结构，顶盖404或压盖402其中一个设有凸块4040，另一个设有用于凸块4040旋入并扣紧的扣槽4020；凸块4040和扣槽4020的结构有点类似于插接旋紧固定式的灯泡。扣槽4020的下方设有一定位槽4022，该定位槽4022是通过与下压机构配合，使得整个压盖402处于上弹的趋势，凸块4040在进入扣槽4020时，凸块4040依旧存在向下的弹力，通过该定位槽4022使凸块4040牢牢的固定在扣槽4020内，保证压盖402不容易脱出。

所以下压机构的作用由两处：1.增加出液管400的密闭性，2.提高下压机构在顶盖404上的固定。

如图10至图14所述，底座41与翻转架可拆卸连接，底座41底部设有扣件411，翻转架设有用于扣件411扣合的卡接件50和控制卡接件50活动的旋钮51。

卡接件50通过转轴502旋转连接于翻转架上，转轴处设有用于卡接件50复位的扭簧，卡接件50包括接头501和用于同旋钮51配合的定位端部503，旋钮51呈柱状，旋钮51侧壁包括用于将定位端部503撑起的弧面段511和将定位端部503压入旋钮51内部的缺口512。

本实施例中，通过旋钮51的转动，用于控制卡接件50定位端部503的支起距离，如图12所示，当定位端部503位于弧面段511时，定位端部503支起的距离较大，接头501被抬起较大，接头501脱出扣件411，使得扣件411可以转动并从翻转架上取下，整个样品杯4可拿下。

而如图11所示，当定位端部503位于缺口512时，定位端部503支起的距离较小，接头501被抬起距离也较小，此时接头501嵌入扣件411内，将扣件411牢牢的扣合在翻转架上，使扣件411无法转动和脱出。

而转轴502处的扭簧是用于卡接件50的复位，使定位端部503能够保持贴合于旋钮51的侧表面，即接头501处于插入扣件411的状态。

弧面段511和缺口512内部均设有用于定位端部503嵌入定位的定位槽510，定位槽的作用在于使定位端部503卡紧在定位槽510内，仅有用力转动旋钮51才能使扣件411改变状态，在分离和扣合的状态之间切换。

本发明中的前处理一体机使用过程如下：

0)在未使用状态下，样品杯4是处于分离的状态，样品杯4位于一体机外；

1)组装1：将固相萃取件401装入样品管400内，放置到出液口4001处；

2)组装2：将样品管400放置在顶盖404上，并将下压机构通过压盖402扣紧在顶盖404上，通过下压机构内的压板403将样品管400牢牢的压紧于顶盖404上；

3)组装3：将顶盖404旋合在粉碎筒405顶部，完成存储杯40的组装；

4)加样：将待检测的食品样品放在底座41上，之后将组装完毕的存储杯40旋合扣紧在底座41上，完成样品杯4的组装；

5)安装：将样品杯4安装在翻转架上，旋动旋钮51通过卡接件50将扣件411扣紧，完成样品杯4的固定；

6)接管：将液泵3和气泵2的导管连接到气液管407上，同时将提取剂的瓶摆放在固定座1上，导管连接液泵3和提取剂瓶；

7)参数设置：设定加液量、搅拌时间、搅拌间歇、搅拌次数、萃取时间、气泵加压气压档位；

8)搅拌：启动液泵3，向样品杯4被注入提取剂，加液量为5-30ml；启动驱动器42带动碎刀片410转动，将样品切碎，搅拌时间为1-15s，搅拌间歇为0-150s，搅拌次数为1-10次；

9)萃取：搅拌完毕后，翻转机构将样品杯4翻转180°朝下，粉碎腔内的混合料经滤网406过滤掉大颗粒进入初滤腔；初滤腔内的提取液经过固相萃取件401的过滤，将细小的颗粒物留在固相萃取件401内，而液相从出液口4001流出；

10)样品采集：流出的液相提取液，进入接料盘6上的烧杯，得到液相样品；取下下压机构，拿出样品管400内的固相萃取件401得到萃取得到的固相样品；前处理完成。

以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种食品搅拌粉碎提取装置，其特征在于：包括壳体、操作模块（91）和显示面板（90），操作模块（91）和显示面板（90）均位于壳体表面；所述壳体包括内腔和启闭门（92），所述内腔设有：

多个样品杯（4），用于样品搅碎、过滤并提取；所述样品杯（4）包括储存杯（40）和底座（41），所述储存杯（40）包括用于通入提取剂或气体的气液管（407）、用于样品粉碎的粉碎腔、滤网（406）、初滤腔和出液口（4001），出液口（4001）位于储存杯（40）顶部，所述滤网（406）位于粉碎腔和初滤腔之间，气液管（407）与粉碎腔连通，初滤腔内还设有固相萃取件（401）；所述底座（41）设有碎刀片（410）和驱动器（42），所述碎刀片（410）位于粉碎腔内，驱动器（42）与碎刀片（410）连接；底座（41）与储存杯（40）可拆卸设置且连接处设有密封件；

翻转机构，用于样品杯（4）的自动翻转；翻转机构包括电机（8）、齿轮（7）和翻转架，所述样品杯（4）固定在翻转架上，翻转架与齿轮（7）固定并同步转动，电机（8）与齿轮（7）相连；

提取剂固定座（1），用于瓶装提取剂的摆放和固定，设于壳体顶部的上表面；

液泵（3），用于从提取剂固定座（1）的提取剂瓶内抽取提取剂向气液管（407）内输送，固定于内腔顶部的壳体内侧；

气泵（2），用于向气液管（407）内输送气体为粉碎腔注压，固定于内腔顶部的壳体内侧；

接料盘（6），用于摆放提取液盛装容器，接料盘（6）表面设有烧杯固定座（60），接料盘（6）抽拉设置于内腔；所述烧杯固定座（60）与样品杯（4）位置相对应，样品杯（4）随翻转机构翻转朝下时，出液口（4001）朝下对准烧杯固定座（60）；

所述储存杯（40）由下至上依次包括粉碎筒（405）、顶盖（404）和样品管（400）；粉碎筒（405）、顶盖（404）和样品管（400）之间可拆卸设置且均设有密封件，滤网（406）位于粉碎筒（405）顶部，粉碎腔位于粉碎筒（405）内部，顶盖（404）中部设有与样品管（400）相通的通孔，初滤腔为滤网（406）至固相萃取件（401）之间空腔，初滤腔位于顶盖（404）和样品管（400）内，出液口（4001）位于样品管（400）的顶部，固相萃取件（401）设于出液口（4001）处；

所述顶盖（404）上还设有用于将样品管（400）压紧于顶盖（404）的密封件的下压机构，所述下压机构包括压盖（402）、压板（403）和弹性件，弹性件一端挤压压盖（402）内壁，另一端向下挤压压板（403），样品管（400）设有周向延伸的延伸板，压板（403）向下将延伸板压紧于顶盖（404）的密封件上，压盖（402）与顶盖（404）扣合。

2.根据权利要求1所述的食品搅拌粉碎提取装置，其特征在于：所述压盖（402）为截面呈“冂”形的环形件，压盖（402）中部设有供样品管（400）穿过的通孔。

3.根据权利要求1所述的食品搅拌粉碎提取装置，其特征在于：所述压盖（402）为截面呈“冂”形的环形件，压盖（402）顶部设有可拆卸的端盖，端盖与压盖（402）通过紧固件连接，压盖（402）内侧表面设有限位柱（4021），限位柱（4021）中部设有用于紧固件拧入的螺纹孔，所述压板（403）侧边部设有防止其旋转的限位槽（4030），所述限位柱（4021）嵌入限位槽（4030），压板（403）沿限位柱（4021）的轴向方向滑动。

4.根据权利要求1所述的食品搅拌粉碎提取装置，其特征在于：所述压盖（402）与顶盖（404）为旋转扣合的可拆卸连接结构，所述顶盖（404）或压盖（402）其中一个设有凸块（4040），另一个设有用于凸块（4040）旋入并扣紧的扣槽（4020）。

5.根据权利要求1所述的食品搅拌粉碎提取装置，其特征在于：所述底座（41）与翻转架可拆卸连接，底座（41）底部设有扣件（411），翻转架设有用于扣件（411）扣合的卡接件（50）和控制卡接件（50）活动的旋钮（51）。

6.根据权利要求5所述的食品搅拌粉碎提取装置，其特征在于：所述卡接件（50）通过转轴（502）旋转连接于翻转架上，转轴处设有用于卡接件（50）复位的扭簧，卡接件（50）包括接头（501）和用于同旋钮（51）配合的定位端部（503），所述旋钮（51）呈柱状，旋钮（51）侧壁包括用于将定位端部（503）撑起的弧面段（511）和将定位端部（503）压入旋钮（51）内部的缺口（512），弧面段（511）和缺口（512）内部均设有用于定位端部（503）嵌入定位的定位槽（510）。

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