CN107930182B - 一种植物活性物质提取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植物活性物质提取装置，属于化学设备领域。所述植物活性物质提取装置，主要包括连续物料传送装置、等离子效应发生器裂解反应釜、活性物质分离回收装置和操作台。在连续物料传送装置的机架的上方或者下方固定所述的等离子效应发生器裂解反应釜，每个等离子效应发生器裂解反应釜的上部通过管道联接活性物质分离回收装置，进行等离子气态植物活性物质的液化回收。

Description

一种植物活性物质提取装置
技术领域
本发明涉及一种植物活性物质提取装置，属于化学设备领域。
背景技术
目前，植物中生理活性物质提取的方法主要分为化学提取，物理提取和生物提取。化学提取主要有溶剂萃取法、柱层析法等，物理提取有超临界流体萃取法、超声波破碎等，生物提取有酶催化法及膜分离等方法。实际提取过程中，其实大多时候是两种或多种方法混合应用，其中应用比较广泛的是化学方法。但是化学方法过程中通常会有有机溶剂的添加，没有尽可能将植物中的活性物质提取出来，或多或少还会导致部分溶剂残留，对人体的健康也会造成潜在的影响。
目前无有机溶剂残留、产品质量好、无环境污染的方法有超临界流体萃取法(supercritical fluid extraction,SFE)技术，但超临界流体萃取法也有其局限性，较适合于亲脂性、相对分子量较小的物质萃取，效率低，适合特别精细成分萃取而且设备属高压设备，投资大生产成本高。
发明内容
本发明提供一种植物活性物质提取装置，利用微波等离子化裂解原理，实现植物活性绿色物质提取和分离。
所述植物活性物质提取装置，主要包括连续物料传送装置、等离子效应发生器裂解反应釜、活性物质分离回收装置和操作台。在连续物料传送装置的机架的上方或者下方固定所述的等离子效应发生器裂解反应釜，每个等离子效应发生器裂解反应釜的上部通过管道联接活性物质分离回收装置，进行等离子气态植物活性物质的液化回收。
所述连续物料传送装置包括机架、传送带、驱动电机、控制装置、进料装置和出料装置。在机架一端下方设置驱动电机，两端设置滚动轴用于驱动传送带。驱动电机根据生产要求选择合适的功率，变频可调，可以调整传送带传送物料通过等离子效应发生器裂解反应釜的工作腔的速度。所述传送带为耐高温耐辐射、食品级别材质，包括但不限于尼龙带、玻璃纤维带、特富龙。所述控制装置集成在操作台上。
所述等离子效应发生器裂解反应釜，可视生产需求设置1个或多个；所述等离子效应发生器裂解反应釜包括波发生器阵列、波发生器阵列电子元器件控制装置、波发生器冷却装置、反应炉工作腔；所述波发生器阵列位于反应炉工作腔的顶部或底部；所述波发生器阵列电子元器件控制装置、波发生器冷却装置位于反应炉工作腔的侧面。
在本发明的一种实施方式中，所述波发生器阵列包括但不限于磁控管微波发生器、超声波发生器等高能量波源发生器；由1个大功率发射管或者3个发射管组成品字形波发生器阵列，1～3个波发生器阵列构成一个裂解能量源。所述发射管是风冷式散热发射管，或水冷式散热发射管。所述波发生器阵列电子元器件控制装置包括微波电源、高温过载保护装置、微波电源控制装置，每个发射管配备一个微波电源、高温过载保护装置，微波电源控制装置设置在反应炉工作腔的一侧。所述波发生器冷却装置是风冷装置或水冷装置；所述风冷装置采用风冷式散热发射管，在波发生器阵列的发射管背面一侧供应冷风，并从另外一侧利用风机形成的负压抽走热风；所述水冷装置与水冷式散热发射管阵列连接，利用水冷装置制备的低温超纯水冷却发射管。
在本发明的一种实施方式中，所述波发生器冷却装置是水冷装置，包括：冷却水水箱/循环泵装置、温度监控装置、制冷装置；所述冷却水水箱的出水口与波发生器阵列的进水口连接，冷却水水箱的进水口与波发生器阵列的出水口连接；所述水循环泵装置用于提供水流动的动力；所述温度监控装置至少安装在冷却水水箱出水口、制冷装置出水口和冷却水水箱底部；所述制冷装置用于对冷却水水箱中的水进行冷却。
在本发明的一种实施方式中，所述制冷装置是空调压缩机或者斯特林电机或者空气能热泵。所述空调压缩机或者斯特林电机或者空气能热机泵的功率变频可调。
在本发明的一种实施方式中，所述温度监控装置包括温度探测器。
在本发明的一种实施方式中，所述循环泵装置是循环水泵。
在本发明的一种实施方式中，所述制冷装置与冷却水水箱之间，还连接了干燥器。
在本发明的一种实施方式中，所述等离子效应发生器裂解反应釜还包括反应腔照明装置和温度监测装置。所述照明装置可以是照明射灯。所述温度监测装置可以是红外温控探头。均位于波发生器列阵一侧，照明射灯和温控探头开关都位于IC控制台，便于根据温度调控发生器的工作时间。
在本发明的一种实施方式中，所述波发生器阵列，是由3个发射管组成品字形阵列；一平方米内可以根据需要由1～3个波发生器阵列构成一个工作腔；每个腔体上方有开口用于排出腔体内气态等离子，腔体一侧设置炉门，门设置开门断电保护。
在本发明的一种实施方式中，按照待处理的植物样品经传送带输送的方向，在第一个反应炉工作腔、最后一个反应炉工作腔的外侧，还各连接1个标准电磁波辐射抑制器，工作时形成一个电磁空间屏蔽腔。
所述活性物质分离回收装置包括：机架、待冷凝物动力装置、热交换器、恒温水冷装置、液化回收装置、温度监控装置和控制装置；所述待冷凝物动力装置与热交换器的热介质入口连接，热交换器的热介质出口与液化回收装置连接；所述恒温水冷装置包括冷却水水箱、循环泵装置、制冷装置；所述冷却水水箱的出水口与热交换器的冷介质入口连接，热交换器的冷介质出口与冷却水水箱的进水口连接；所述循环泵装置用于提供水流动的动力。
在本发明的一种实施方式中，所述机架是可移动机架。
在本发明的一种实施方式中，所述待冷凝物动力装置是螺旋气泵。
在本发明的一种实施方式中，所述热交换器是板式热交换器。
在本发明的一种实施方式中，所述螺旋气泵与板式热交换器的热介质入口连接，板式热交换器的热介质出口与液化回收装置连接；所述恒温水冷装置包括冷却水水箱、循环泵装置、温度监控装置、制冷装置；所述冷却水水箱的出水口与板式热交换器的冷介质入口连接，板式热交换器的冷介质出口与冷却水水箱的进水口连接；所述循环泵装置用于提供水流动的动力；所述温度监控装置安装在板式热交换器的热介质入口(带水分蒸汽进口)和热介质出口(冷凝出口)，以及恒温水冷装置中冷却水水箱的出口和进口。
在本发明的一种实施方式中，所述可移动机架是带轮可刹车的机架。
在本发明的一种实施方式中，所述螺旋气泵是耐高温高压耐腐蚀螺旋气泵。所述螺旋气泵可调频，可根据生产情况形成不同的负压。
在本发明的一种实施方式中，所述制冷装置是空调压缩机或者斯特林电机或者空气能热泵。所述空调压缩机或者斯特林电机或者空气能热机泵的功率变频可调。
在本发明的一种实施方式中，所述温度监控装置包括温度探测器。
在本发明的一种实施方式中，所述循环泵装置是循环水泵。
在本发明的一种实施方式中，所述制冷装置与冷却水水箱之间，还连接了干燥器。
在本发明的一种实施方式中，所述控制装置包括制冷装置调频控制器、循环泵装置调频控制器和温度记录、显示设备。可以是将上述控制器及温度显示设备整合到一个IC芯片控制台，工作人员可根据实际生产情况，根据带水分蒸汽的温度、需冷凝蒸汽含水量比例及每小时产量、冷凝后液体温度和智能恒温水冷装置需要冷却水的温度参数，利用微控芯片程序对于这些参数的优化和调节，以达到智能降温冷凝回收的目的。
所述操作台集成续物料传送装置、等离子效应发生器裂解反应釜和活性物质分离回收装置的控制器。用于根据实际生产过程调整连续物料传送装置的物料传送速度，确定物料在等离子效应发生器裂解反应釜工作腔体类的裂解时间，同时调整制冷装置的参数获得最佳的冷却效率，调整冷凝回收装置的参数，使等离子效应发生器裂解反应釜产生的气态物质和气泵产生的负压平衡，达到最佳的实验或生产效率。
本发明装置可通过总操作台对物料传送装置传送速度和进料量、等离子效应发生器裂解反应釜的功率、活性物质分离回收装置的效能进行调节和控制，以适合不同物料特性。
本发明开发波效应等离子提取技术，物料经过连续物料传送装置运送，进入等离子发生器装置工作腔内，利用微波等离子化热效应原理，使物料内部活性成份析出形成等离子态气体，再通过活性物质分离回收装置回收得到含有植物各种代谢产物的活性分子的提取液。该工艺提取过程不加入额外化学试剂助溶，提取后物料干燥，整个过程零排放，可以称为“绿色提取工艺”。本发明提供的装置处理速度快、无需溶剂、无污染，提取效率高、节省时间，无热惯性，易于控制，加热均匀、热效率高、简单易用。
附图说明
图1本发明的一种实施方式的结构示意图；1：进料架，2：皮带矫正器，3：进料斗，4：操作台，5：第一防电磁泄露装置，6：机架，7：第一波发生器冷却装置，8：第一反应炉工作腔，9：第一炉门，10：第二反应炉工作腔，11：第二炉门，12：第二波发生器冷却装置，13：第二防电磁泄露装置，14：驱动电机，15：传送带，16：滚动轴，17：出料口，18：活性物质分离回收装置。
图2本发明的一种实施方式中的等离子效应发生器裂解反应釜的结构示意图；
图中，12：第二波发生器冷却装置，201：排气口，202：波发生器阵列，203：照明射灯，204：温控探头，205：IC控制台，11：第二炉门，10：第二反应炉工作腔；
图3本发明的一种实施方式中的等离子效应发生器裂解反应釜的结构示意图；301：波发生器阵列电子元器件控制装置；
图4本发明的一种实施方式中波发生器阵列的排列结构；
图5本发明的一种实施方式中波发生器冷却装置的结构示意图；
图中，21：第一斯特林电机，22：第一冷凝管，23：第一斯特林电机冷却头，24：第一冷却水水箱，25：第一IC控制面板，26：第一温度探测器T1，27：第二温度探测器T 2，28：第三温度探测器T 3，29：第一循环水泵，210：第一进水口，211：第一出水口。
图6本发明活性物质分离回收装置的结构示意图；
图中，601：恒温水冷装置，602：恒温水冷装置进水口，603：恒温水冷装置出水口,604：板式热交换器，605：板式热交换器冷却介质进口，606：第二监控装置T 2，607：IC控制系统，608：板式热交换器冷却介质出口，609：板式热交换器中需要冷却的热介质进口，610：第一监控装置T1，611：螺旋气泵吸气出口，612：螺旋气泵吸气进口，613：螺旋气泵，614：板式热交换器中需要冷却的热介质出口，615：冷凝回收箱进口，616：冷凝回收箱，617：带轮机架。
图7本发明活性物质分离回收装置中恒温水冷装置的结构示意图；
图中，701：第二斯特林电机，702：第二冷凝管，703：第二斯特林电机冷却头，704：第二冷却水水箱，705：第二IC控制面板，706：第四温度探测器T 4，707：第五温度探测器T5，708：第六温度探测器T6，709：第二循环水泵，710：第二进水口，711：第二出水口。
具体实施方式
如图1所示，本发明主要包括连续物料传送装置、等离子效应发生器裂解反应釜、活性物质分离回收装置和操作台。在连续物料传送装置的机架6的上方或者下方固定所述的等离子效应发生器裂解反应釜，每个等离子效应发生器裂解反应釜的上部通过管道联接活性物质分离回收装置，进行等离子气态植物活性物质的液化回收。
所述连续物料传送装置包括机架6、传送带15、驱动电机14、控制装置、进料架1和出料口17。在机架6一端下方设置驱动电机14，两端设置滚动轴16用于驱动传送带15。驱动电机14根据生产要求选择合适的功率，变频可调，可以调整传送带15传送物料通过等离子效应发生器裂解反应釜的工作腔的速度。所述传送带15为耐高温耐辐射、食品级别材质，包括但不限于尼龙带、玻璃纤维带、特富龙。所述控制装置集成在操作台4上。所述机架6是带轮可刹车的机架。
如图2～4，所述等离子效应发生器裂解反应釜，可视生产需求设置1个或多个；所述等离子效应发生器裂解反应釜包括波发生器阵列202、波发生器阵列电子元器件控制装置301、第二波发生器冷却装置12、第二反应炉工作腔10；第二反应炉工作腔10上方有开口用于排出腔体内气态等离子，腔体一侧设置第二炉门11，门上设置开门断电保护。所述波发生器阵列202位于第二反应炉工作腔10的顶部；所述波发生器阵列电子元器件控制装置301、第二波发生器冷却装置12位于反应炉工作腔的侧面。所述照明射灯203、温控探头204均位于波发生器列阵一侧，照明射灯和温控探头开关都位于IC控制台205，便于根据温度调控发生器的工作时间。
所述波发生器阵列202包括但不限于磁控管微波发生器、超声波发生器等高能量波源发生器；由1个大功率发射管或者3个发射管组成品字形波发生器阵列，1～3个波发生器阵列构成一个裂解能量源。所述发射管是风冷式散热发射管，或水冷式散热发射管。所述波发生器阵列电子元器件控制装置301包括微波电源、高温过载保护装置、微波电源控制装置，每个发射管配备一个微波电源、高温过载保护装置，微波电源控制装置设置在反应炉工作腔的一侧。
如图5，所述第二波发生器冷却装置是水冷装置，包括第一斯特林电机21、第一冷凝管22、第一斯特林电机冷却头23、第一冷却水水箱24、第一IC控制面板25、第一温度探测器T 126、第二温度探测器T 227、第三温度探测器T 328、第一循环水泵29、第一进水口210、第一出水口211；所述第一冷却水水箱24的出水口与波发生器阵列的进水口连接，第一冷却水水箱24的进水口与波发生器阵列的出水口连接；所述第一循环水泵29用于提供水流动的动力；所述第一温度探测器T 126、第二温度探测器T 227、第三温度探测器T 328分别安装在冷却水水箱进水口、冷却水水箱出水口和冷却水水箱底部；所述第一斯特林电机冷却头23用于对冷却水水箱中的水进行冷却。
按照待处理的植物样品经传送带输送的方向，在第一个反应炉工作腔、最后一个反应炉工作腔的外侧，还各连接第一防电磁泄露装置5、第二防电磁泄露装置13，工作时形成一个电磁空间屏蔽腔。
如图6、7，所述活性物质分离回收装置包括：恒温水冷装置601、恒温水冷装置进水口602、恒温水冷装置出水口603、板式热交换器604、板式热交换器冷却介质进口605、第二监控装置T 2606、IC控制系统607、板式热交换器冷却介质出口608、板式热交换器中需要冷却的热介质进口609、第一监控装置T 1610、螺旋气泵吸气出口611、螺旋气泵吸气进口612、螺旋气泵613、板式热交换器中需要冷却的热介质出口614、冷凝回收箱进口615、冷凝回收箱616、带轮机架617；所述螺旋气泵613与板式热交换器604的热介质入口连接，板式热交换器604的热介质出口与冷凝回收箱616连接；所述恒温水冷装置601包括第二斯特林电机701、第二冷凝管702、第二斯特林电机冷却头703、第二冷却水水箱704、第二IC控制面板705、第四温度探测器T 4706、第五温度探测器T 5707、第六温度探测器T 6708、第二循环水泵709、第二进水口710、第二出水口711；所述第二冷却水水箱704的出水口与板式热交换器604的冷介质入口连接，板式热交换器604的冷介质出口与第二冷却水水箱704的进水口连接；所述第二循环水泵709用于提供水流动的动力；所述第四温度探测器T 4706、第五温度探测器T 5707、第六温度探测器T 6708分别安装在冷却水水箱进水口、冷却水水箱出水口和冷却水水箱底部。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种植物活性物质提取装置，其特征在于，主要包括连续物料传送装置、等离子效应发生器裂解反应釜、活性物质分离回收装置和操作台；所述等离子效应发生器裂解反应釜包括波发生器阵列、波发生器阵列电子元器件控制装置、波发生器冷却装置、反应炉工作腔；所述波发生器阵列位于反应炉工作腔的顶部或底部；所述波发生器阵列电子元器件控制装置、波发生器冷却装置位于反应炉工作腔的侧面；所述波发生器阵列包括但不限于磁控管微波发生器、超声波发生器等高能量波源发生器；由1个大功率发射管或者3个发射管组成品字形波发生器阵列；所述发射管是风冷式散热发射管，或水冷式散热发射管；在连续物料传送装置的机架的上方或者下方固定所述的等离子效应发生器裂解反应釜，每个等离子效应发生器裂解反应釜的上部通过管道联接活性物质分离回收装置，进行等离子气态植物活性物质的液化回收；
所述连续物料传送装置包括机架、传送带、驱动电机、控制装置、进料装置和出料装置；在机架一端下方设置驱动电机，两端设置滚动轴用于驱动传送带；
所述活性物质分离回收装置包括：机架、待冷凝物动力装置、热交换器、恒温水冷装置、液化回收装置、温度监控装置和控制装置；所述待冷凝物动力装置与热交换器的热介质入口连接，热交换器的热介质出口与液化回收装置连接；所述恒温水冷装置包括冷却水水箱、循环泵装置、制冷装置；所述冷却水水箱的出水口与热交换器的冷介质入口连接，热交换器的冷介质出口与冷却水水箱的进水口连接；所述循环泵装置用于提供水流动的动力。
2.根据权利要求1所述的一种植物活性物质提取装置，其特征在于，所述波发生器冷却装置是风冷装置或水冷装置；所述风冷装置采用风冷式散热发射管，在波发生器阵列的发射管背面一侧供应冷风，并从另外一侧利用风机形成的负压抽走热风；所述水冷装置与水冷式散热发射管阵列连接，利用水冷装置制备的低温超纯水冷却发射管。
3.根据权利要求1所述的一种植物活性物质提取装置，其特征在于，所述波发生器冷却装置是水冷装置，包括：冷却水水箱、循环泵装置、温度监控装置、制冷装置；所述冷却水水箱的出水口与波发生器阵列的进水口连接，冷却水水箱的进水口与波发生器阵列的出水口连接；所述循环泵装置用于提供水流动的动力；所述温度监控装置至少安装在冷却水水箱出水口、制冷装置出水口和冷却水水箱底部；所述制冷装置用于对冷却水水箱中的水进行冷却。
4.根据权利要求3所述的一种植物活性物质提取装置，其特征在于，所述温度监控装置包括温度探测器。
5.根据权利要求1或3所述的一种植物活性物质提取装置，其特征在于，所述循环泵装置是循环水泵。
6.根据权利要求1所述的一种植物活性物质提取装置，其特征在于，所述操作台集成续物料传送装置、等离子效应发生器裂解反应釜和活性物质分离回收装置的控制器。
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