CN110075574A - 一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，包括管式反应器、驱动装置、分布器、搅拌器及流量控制组件，管式反应器的一端设有提取液进料管，另一端设有絮凝液出料管。管式反应器内设有搅拌轴，分布器有N个(N为≥1的整数)，在管式反应器内沿其轴向依次排布，将管式反应器分成N+1个反应室。每个反应室内均设有一个所述搅拌器，搅拌器固定在搅拌轴上。所有反应室沿提取液进料管至絮凝液出料管的方向分为两组，每组反应室至少包括一个反应室。各反应室侧壁上均设有一个絮凝剂进料支管和一个检测出液支管。本发明絮凝效果好，品质稳定，有效成分纯度高，絮凝剂消耗低，人工成本少，自动化程度高，耗能少，占地空间小。
Description
技术领域
本发明涉及絮凝处理技术领域，具体涉及一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备。
背景技术
絮凝工艺是植物、中药有效成分提取领域广泛应用的一种除杂手段，通过絮凝剂参与所产生的电中和、吸附架桥、沉淀网捕等混凝作用，将提取液中的蛋白质、淀粉、果胶、色素、鞣质等复杂成分聚集成大颗粒絮凝体沉降，达到分离纯化有效成分的目的。植物、中药提取的有效成分主要包括甙、酸、多酚、单糖、二糖、多糖、萜类、黄酮、生物碱等，如果絮凝过程控制不当，这些成分容易在酸性絮凝剂作用下发生水解、氧化、中和、分子重排等化学反应和结构变化。而且由于这些有效成分大多分子量较大且存在极性基团，容易被有机絮凝剂吸附网捕，因此，絮凝过程多伴随有效成分损失。
目前行业内技术现状：普遍采用罐式间歇人工絮凝操作，存在絮凝效果不稳定、产品质量不均一、絮凝过程有效成分分解损失严重且分解副产物影响产品质量、絮凝剂消耗量大且不稳定、设备数量多建设投资大且电耗高、用工数量多人工成本高等问题。个别连续运行方案存在因料液返混现象带来的絮凝效果差、絮凝剂消耗量大、有效成分损失率依然居高不下等问题，而且控制逻辑不合理加上上述不稳定因素导致自动化控制水平低甚至自控无法实现。因此，现有技术亟待进一步改进。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明目的在于提出一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，解决植物、中药提取液絮凝过程中存在的絮凝效果差、品质不稳定、有效成分分解损失严重、絮凝剂消耗高、人工成本高、耗能大、连续运行自动化程度低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，包括管式反应器、驱动装置、分布器、搅拌器及流量控制组件，管式反应器为横向布置的罐体，其一端设有提取液进料管，另一端设有絮凝液出料管。管式反应器内设有搅拌轴，搅拌轴的一端与驱动装置相连。分布器有N个(N为≥1的整数)，在管式反应器内沿其轴向依次排布，将管式反应器的内部分成N+1个反应室。每个反应室内均设有一个所述搅拌器，搅拌器固定在搅拌轴上。所有反应室沿提取液进料管至絮凝液出料管的方向分为两组，每组反应室至少包括一个反应室。每个反应室侧壁上，均设有一个絮凝剂进料支管和一个兼有排空作用的检测出液支管。
优选地，驱动装置设在管式反应器的一端外侧，其包括电机和减速机，电机驱动减速机，减速机通过联轴器与搅拌轴的一端固定相连，搅拌轴的另一端，与设在管式反应器内部的轴承架转动配合。
优选地，其特征在于，每组反应室的各絮凝剂进料支管，均连接于一个絮凝剂进料主管。每根絮凝剂进料支管一端连接管式反应器，另一端连接对应的絮凝剂进料主管。
优选地,每根絮凝剂进料支管、每根检测出液支管及提取液进料管上，均配置有第一截止阀。
优选地，提取液进料管及每根絮凝剂进料主管上，均配置有一个所述流量控制组件。流量控制组件包括第一调节阀、流量检测元件及流量控制器，第一调节阀和流量检测元件设在对应的管路上。每个流量控制器分别与同组的第一调节阀、流量检测元件通信连接，同时，各流量控制器之间通信连接。
优选地，每组反应室的各检测出液支管，均连接于一个检测出液主管，所述检测出液主管上配置有ph检测仪。
优选地，还包括夹套换热器，夹套换热器配置在管式反应器的外壁上，夹套换热器的一个管口上设有第二截止阀，另一个管口上设有第二调节阀。
优选地，管式反应器上设置有温度传感器，所述温度传感器的信号端与第二调节阀通信连接。
优选地，分布器的类型可采用斜格栅式、孔板式或导流筒式。
优选地，各分布器的边缘均与管式反应器的内壁固定相连。
通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：
(1)管状反应器的内部结构，使得提取液在反应器内沿轴向形成活塞流。反应界面反应物浓度提高且持续更新，大大降低了提取液中有效成分接触絮凝剂的几率，从而降低了有效成分损失率，经对不同植物、中药提取液絮凝验证，有效成分损失率较传统间歇装置降低8.4-27.8％。
(2)连续稳定的自动化控制模式使产品质量稳定、纯度大幅度提高，经对不同植物、中药提取液絮凝验证，絮凝后澄清液中有效成分纯度较传统间歇装置提高5.2-13.3个百分点。
(3)絮凝效率的提高以及絮凝运行的连续稳定使得絮凝剂消耗量减少，经对不同植物、中药提取液絮凝验证，与传统间歇装置相比，单位原材料消耗絮凝剂量下降4-12％，单位产成品消耗絮凝剂量下降10-30％。
(4)连续高效的性能和集约灵敏的自控模式，使得劳动强度和用工数量大大降低，相同产能规模下，用工数量较传统间歇装置降低70-80％。
(5)耗电量较传统间歇装置降低70-85％。
(6)结构更加紧凑，占地面积及土建投资较传统间歇装置节省50-70％。
附图说明
图1是本发明一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备的结构原理示意图。
图2是本发明主体部分的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。
结合图1和图2，一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，包括管式反应器1、驱动装置2、分布器3、搅拌器4及流量控制组件5，管式反应器1为横向布置的罐体，管式反应器1的右端连接有与外部相通的提取液进料管11，其左端连接有与外部相通的絮凝液出料管12。植物、中药的提取液或污水经过提取液进料管11进入管式反应器1的内部，沿管式反应器1的轴向前进，与添加至管式反应器1内的絮凝剂充分混合，逐渐完成凝聚与絮凝后形成絮凝液，絮凝液从絮凝液出料管12排出。
驱动装置2设在管式反应器1的左端外侧，其包括电机21和减速机22，电机21的输出端与减速机22的输入端固定相连，驱动减速机22转动。管式反应器1的内部设有搅拌轴6，搅拌轴6的轴线与管式反应器1的轴线重合。管式反应器1的右侧内部安装有轴承架61，搅拌轴6的右端通过套设在其外部的轴承，与轴承架61转动配合。搅拌轴6的左端穿出管式反应器1的法兰端盖，继续穿过设在法兰端盖上的密封装置、设在减速机架上的轴承装置，然后通过位于轴端的联轴器23，与减速机22的输出端相连，减速机22驱动搅拌轴6转动，一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备还包括电源，所述电源为电机21、流量控制组件5供电。
所述分布器3的数量为7个，分布器3的类型均优选采用斜格栅式分布器、孔板式分布器或导流筒式分布器，同一管式反应器1内的所有分布器3均采用一种类型的分布器，分布器数量视不同产品的絮凝特点、产能而不同。所有分布器3在管式反应器1内沿其轴向依次等间距布置，各分布器3的边缘均与管式反应器1的内壁固定相连，7个分布器3将管式反应器1的内部分割成8个反应室13。每个反应室13内均设有一个所述搅拌器4，各搅拌器4依次等间距固定安装在搅拌轴6上，搅拌轴6带动所有搅拌器4同步转动。每个搅拌器4对其所在反应室内的提取液和絮凝剂搅拌，使其充分混合均匀。分布器3的作用是使混合液在管式反应器1内部沿轴向形成活塞流，平稳向前推进，逐渐完成凝聚与絮凝后形成絮凝液，絮凝液从管式反应器1左端的絮凝液出料管12流出，进入连续过滤工序。
将所有反应室13沿提取液进料管至絮凝液出料管的方向分为两组，其中一组反应室为第一组反应室，另一组反应室为第二组反应室。第一组反应室包括由提取液进料管至絮凝液出料管的方向位于奇数位次的所有反应室13，第二组反应室包括由提取液进料管至絮凝液出料管的方向位于偶数位次的所有反应室13，每组反应室至少包括一个反应室13，所述第一组反应室的各反应室13与第二组反应室的各反应室13依次交替排布，可选择性地向第一组反应室的全部或部分反应室13加入第一种絮凝剂，可选择性地向第二组反应室的全部或部分反应室13加入第二种絮凝剂。每组反应室的各反应室13顶部，均设有一个絮凝剂进料支管71，其底部设有一个检测出液支管72，所述检测出液支管72具有对管式反应器内部排空的作用。同一反应室13内的絮凝剂进料支管71和检测出液支管72均错位布置，具体地，检测出液支管72位于其相同反应室内的絮凝剂进料支管71沿提取液流向的下游位次。
同一组反应室的各絮凝剂进料支管71，均连接于一个絮凝剂进料主管73。各絮凝剂进料支管71一端与管式反应器1相连相通，另一端与对应的絮凝剂进料主管73相连相通，通过絮凝剂进料主管73分别向各絮凝剂进料支管71内注入絮凝剂，根据提取液实际情况，一个絮凝剂主管73可以对应多个絮凝剂支管71，也可以与絮凝剂支管71一对一连接，选择向絮凝剂进料主管73内可注入相同或不同的絮凝剂。每根絮凝剂进料支管71、每根检测出液支管72及提取液进料管11上，均配置有第一截止阀8，设在提取液进料管11上的第一截止阀8，控制提取液的供给，还可用于提取液与絮凝剂的提前预混，然后再进入管式反应器进一步完成深度絮凝反应。设置在各絮凝剂进料支管71上的第一截止阀8，控制絮凝剂在提取液行进路径上的添加位置，可以选择在任意位次的反应室内添加絮凝剂，精确控制絮凝剂的添加方式。设置在各检测出液支管72上的第一截止阀8，便于对每个反应室13内的提取液进行取样，精确掌控每个反应室13内提取液的絮凝状况。
提取液进料管11及每根絮凝剂进料主管73上，均配置有一个所述流量控制组件5。流量控制组件5包括第一调节阀51、流量检测元件52及流量控制器53，第一调节阀51和流量检测元件52分别设置在提取液进料管11和絮凝剂进料主管73上。每个流量控制器53，分别与同组的第一调节阀51、流量检测元件52进行信号连接，同时，各流量控制器53之间进行串级控制连接，实现提取液添加量的数据与两个絮凝剂进料主管73内的絮凝剂添加量的数据实时交换，精确控制提取液与絮凝剂的配比关系。每组反应室的各检测出液支管72，均连接于一个检测出液主管74，所述检测出液主管74上配置有ph检测仪741，通过控制该组反应室的检测出液支管72上配置的第一截止阀8，使用ph检测仪741实时在线监控该组反应室的任意一个反应室内提取液的ph值，同时通过出液主管74对各反应室内的提取液进行取样、检测。
一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备还包括夹套换热器9，夹套换热器9固定安装在管式反应器1的外壁上，夹套换热器9的内部分别通过两个管口与外部相通，其一个管口95上设有第二截止阀91，另一个管口94上设有第二调节阀92。管式反应器1上设置有温度传感器93，温度传感器93由所述电源为其供电，所述温度传感器93的信号端与第二调节阀92进行信号连接，温度传感器93采集管式反应器1内的温度数据，其通过第二调节阀92控制夹套换热器9内导热介质的流速，实现管式反应器1的精确控温。实际生产过程中，根据不同植物、中药提取物的絮凝特性及产能规模，可以配置一台或多台管式反应器完成絮凝生产任务。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1，以甜叶菊浸泡提取液加Ca(OH)2+FeCl3法絮凝为例，结合图1和图2进一步说明本发明的具体实施方式。
根据图1和图2所示的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，将甜叶菊浸泡提取液从提取液进料管11进入管式反应器1内，Ca(OH)2乳液和FeCl3溶液分别从第一组反应室的首位次反应室13对应的絮凝剂进料支管71和第二组反应室的首位次反应室13对应的絮凝剂进料支管71加入管式反应器1，提取液和絮凝剂在搅拌器4和分布器3的作用下，完成充分的混合与反应，在管式反应器1内部沿轴向形成活塞流，逐渐完成凝聚与絮凝后形成絮凝液。从第二组反应室的首位次的反应室13对应的检测出液支管72提取检测液，通过ph检测仪741检测显示ph＝9.2-9.6。从所有反应室总排列位次中位于末位次的反应室13对应的检测出液支管72提取检测液，通过ph检测仪741检测显示ph＝8.3-8.7，从上述末位次的反应室13对应的检测出液支管72取样的检测液，离线检测絮凝液滤后透光度78％、检测甜菊糖总苷39.04％，合格絮凝液从絮凝液出料管12流出，进入连续过滤工序。
在提取液进料管11和两个絮凝剂进料主管73上，分别设置有第一调节阀51、流量检测元件52及流量控制器53，在原始开车时，当整套设备手动操作运行稳定后，按照甜叶菊浸泡提取液流量、各级絮凝剂进料流量及其它参数之间的絮凝工艺控制逻辑关系，切换至串级自动化控制模式运行。管式反应器1的外壁上设夹套换热器9，冷热流体分别从夹套换热器9的一个管口94进入，从夹套换热器9的另一个管口95流出；夹套换热器9的管口94上设有第二调节阀92，根据管式反应器1上设置的温度传感器93输出信号变化，进行自动调节絮凝温度；因为甜叶菊浸泡提取液在常温条件下絮凝即可，所以在本实施例中温度自控部分没有投入运行。
本植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备对甜叶菊浸泡提取液的Ca(OH)2+FeCl3法絮凝实施例数据与传统间歇装置絮凝生产数据汇总如对比下：
通过本发明对甜叶菊浸泡提取液加Ca(OH)2+FeCl3法絮凝实施例获得的数据与传统间歇装置絮凝生产统计数据计算对比，得出：絮凝过程中，甜菊糖苷损失率较传统间歇装置降低21.24％；澄清液中甜菊糖苷纯度较传统间歇装置提高10.42个百分点；按原料折算吨甜叶菊消耗絮凝剂量下降5％；按产品折算吨甜菊糖消耗絮凝剂量下降26.6％；在1000t/a甜菊糖产能规模下，用工数量较传统间歇装置降低71.4％，耗电量较传统间歇装置降低75％，占地面积及土建投资较传统间歇装置节省61.9％。
实施例2，以大青叶热水浸提液絮凝为实施例，结合图1和图2进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例2中采用实施例1所述的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，对植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，实施例2不再作赘述。大青叶热水浸提液(85-90℃)从提取液进料管11进入管式反应器1内，ZTC1+1絮凝剂B剂和A剂分别从第一组反应室的首位次反应室13对应的絮凝剂进料支管71和第二组反应室的首位次反应室13对应的絮凝剂进料支管71加入管式反应器1，提取液和絮凝剂在搅拌器4和分布器3的作用下，完成充分的混合与反应，在管式反应器1内部沿轴向形成活塞流，逐渐完成凝聚与絮凝后形成絮凝液。从第二组反应室的首位次的反应室13对应的检测出液支管72提取检测液，通过ph检测仪741检测显示ph＝5.0-5.2。从所有反应室总排列位次中位于末位次的反应室13对应的检测出液支管72提取检测液，通过ph检测仪741检测显示ph＝5.7-6.0，合格絮凝液从絮凝液出料管12流出，进入连续过滤工序。
在提取液进料管11和两个絮凝剂进料主管73上，分别设置有第一调节阀51、流量检测元件52及流量控制器53，在原始开车时，当整套设备手动操作运行稳定后，按照大青叶热水浸提液流量、B/A絮凝剂进料流量及其它参数之间的絮凝工艺控制逻辑关系，切换至串级自动化控制模式运行。冷却水从夹套换热器9下侧的管口95进入，从夹套换热器9上侧的管口94流出，管口94上设有第二调节阀92，根据管式反应器1上设置的温度传感器93输出信号变化情况进行自动调节，控制絮凝温度为70℃。
实施例3，以黄芩浸提液絮凝为实施例，再次结合图1和图2进一步说明本发明的具体实施方式。
黄芩浸提液从提取液进料管11进入管式反应器1内，CaCl2溶液与NaOH溶液分别从第一组反应室的首位次的反应室13对应的絮凝剂进料支管71和第二组反应室的首位次反应室13对应的絮凝剂进料支管71加入管式反应器1，提取液和絮凝剂在搅拌器4和分布器3的搅拌阻尼作用下，完成充分的混合与反应，在管式反应器1内部沿其轴向形成活塞流，逐渐完成凝聚、絮凝后形成絮凝液。从第一组反应室的第二位次的反应室13对应的检测出液支管72提取检测液，通过ph检测仪741检测显示ph＝3.8—5.4。从所有反应室总排列位次中位于末位次的反应室13对应的检测出液支管72提取检测液，通过ph检测仪741检测显示ph＝6—7，合格絮凝液从絮凝液出料管12流出，进入下道过滤分离工序。
在提取液进料管11和两个絮凝剂进料主管73上，分别设置有第一调节阀51、流量检测元件52及流量控制器53，在原始开车时，当整套设备手动操作运行稳定后，按照黄芩浸提液流量、CaCl2+NaOH絮凝剂进料流量及其它参数之间的絮凝工艺控制逻辑关系，切换至串级自动化控制模式运行。98-110℃热水从夹套换热器9上侧的管口94进入，从夹套换热器9下侧的管口95流出，管口94上设有第二调节阀92，根据温度传感器93对于管式反应器1内部温度测量信号输出变化情况进行自动调节，控制絮凝过程温度为80—90℃。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，包括管式反应器、驱动装置、分布器、搅拌器及流量控制组件，其特征在于，管式反应器为横向布置的罐体，其一端设有提取液进料管，另一端设有絮凝液出料管；管式反应器内设有搅拌轴，搅拌轴的一端与驱动装置相连；分布器有N个(N为≥1的整数)，在管式反应器内沿其轴向依次排布，将管式反应器的内部分成N+1个反应室；每个反应室内均设有一个所述搅拌器，搅拌器固定在搅拌轴上；所有反应室沿提取液进料管至絮凝液出料管的方向分为两组，每组反应室至少包括一个反应室；每个反应室侧壁上，均设有一个絮凝剂进料支管和一个兼有排空作用的检测出液支管。
2.根据权利要求1所述的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，其特征在于，驱动装置设在管式反应器的一端外侧，其包括电机和减速机，电机驱动减速机，减速机通过联轴器与搅拌轴的一端固定相连，搅拌轴的另一端，与设在管式反应器内部的轴承架转动配合。
3.根据权利要求1所述的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，其特征在于，每组反应室的各絮凝剂进料支管，均连接于一个絮凝剂进料主管；每根絮凝剂进料支管一端连接管式反应器，另一端连接对应的絮凝剂进料主管。
4.根据权利要求1所述的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，其特征在于,每根絮凝剂进料支管、每根检测出液支管及提取液进料管上，均配置有第一截止阀。
5.根据权利要求4所述的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，其特征在于，提取液进料管及每根絮凝剂进料主管上，均配置有一个所述流量控制组件；流量控制组件包括第一调节阀、流量检测元件及流量控制器，第一调节阀和流量检测元件设在对应的管路上；每个流量控制器分别与同组的第一调节阀、流量检测元件通信连接，同时，各流量控制器之间通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，其特征在于，每组反应室的各检测出液支管，均连接于一个检测出液主管，所述检测出液主管上配置有ph检测仪。
7.根据权利要求1所述的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，其特征在于，还包括夹套换热器，夹套换热器配置在管式反应器的外壁上，夹套换热器的一个管口上设有第二截止阀，另一个管口上设有第二调节阀。
8.根据权利要求7所述的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，其特征在于，管式反应器上设置有温度传感器，所述温度传感器的信号端与第二调节阀通信连接。
9.根据权利要求1所述的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，其特征在于，分布器的类型可采用斜格栅式、孔板式或导流筒式。
10.根据权利要求1所述的一种植物/中药提取液及水处理连续自动化絮凝设备，其特征在于，各分布器的边缘均与管式反应器的内壁固定相连。
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