CN110433524A - 超临界二氧化碳射流破壁萃取系统及萃取分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超临界二氧化碳射流破壁萃取系统及萃取分离方法，该萃取系统包括：萃取罐、与萃取罐连通的控温器、与控温器连接的增压泵、与增压泵连接的二氧化碳储罐、与二氧化碳储罐连接的气体冷却器、与气体冷却器连接的二氧化碳压缩机，在二氧化碳压缩机与萃取罐之间设有一分离罐；萃取罐的入口处用于收纳中药并对中药进行射流破壁后在超临界二氧化碳的环境下进行萃取，以获取被萃取物以及残渣；所述分离罐通过泄压或降温的方式实现二氧化碳与被萃取物的分离。本发明提出的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，可提高中药的萃取效率，保持热敏性中药成份不受破坏，并提供生活用水热源，满足了实际应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及医药生产加工技术领域，特别涉及超临界二氧化碳射流破壁萃取系统及萃取分离方法。
背景技术
中药是指在中医理论指导下，用于预防、治疗、诊断疾病并具有康复与保健作用的物质。中药主要来源于天然药及其加工品，包括植物药、动物药、矿物药及部分化学、生物制品类药物。
中药提取方法的选择应根据处方药料特性、溶剂性质、剂型要求以及生产实际等综合考虑，以往常用的方法主要有煎煮法、浸渍法、渗漉法、回流法、水蒸气蒸馏法等。随着科技的不断发展与进步，超临界萃取是一种新的中药萃取方法，在近年来得到了广泛的应用。具体的，二氧化碳的超临界萃取主要是在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离的物质接触，使其有选择地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。
然而，现有的二氧化碳萃取工艺，对中药的萃取提取时间较长，提取效率有待进一步提高。
发明内容
基于此，本发明的目的是为了解决现有的二氧化碳萃取工艺，萃取提取效率有待进一步提高的问题。
本发明提出一种超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其中，所述萃取系统包括：萃取罐、与所述萃取罐连通的控温器、与所述控温器连接的增压泵、与所述增压泵连接的二氧化碳储罐、与所述二氧化碳储罐连接的气体冷却器、与所述气体冷却器连接的二氧化碳压缩机，在所述二氧化碳压缩机与所述萃取罐之间设有一分离罐；
所述萃取罐的入口处用于收纳中药并对中药进行射流破壁后在超临界二氧化碳的环境下进行萃取，以获取被萃取物以及残渣；
所述分离罐用于通过泄压或降温的方式实现二氧化碳与被萃取物的分离；所述控温器用于针对不同热敏性的物料设定合适的温度，以保证热敏性成份不受破坏。
本发明提出的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，包括萃取罐、与萃取罐连通的控温器、与控温器连接的增压泵、与增压泵连接的二氧化碳储罐、与二氧化碳储罐连接的气体冷却器、与气体冷却器连接的二氧化碳压缩机，在二氧化碳压缩机与萃取罐之间设有一分离罐，在实际应用时，开启二氧化碳压缩机，二氧化碳经二氧化碳压缩机、气体冷却器、二氧化碳储罐、增压泵以及控温器进入至萃取罐中，在萃取罐中，二氧化碳以超临界的状态存在，然后将中药原料加入到萃取罐中，经过射流破壁，在超临界二氧化碳的环境下进行萃取作业，得到中药萃取物，然后在分离罐中进行分离，得到中药萃取物产品。本发明提出的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，整个萃取流程较短，萃取时间较少，可提高实际萃取效率，满足了实际萃取工作的需要。
所述超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其中，在所述萃取罐的顶部设有一进料阀，所述进料阀用于将待萃取的中药加入到所述萃取罐中，在所述分离罐的底部设有所述排料阀，所述排料阀用于将所述被萃取物排出。
所述超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其中，在所述分离罐与所述二氧化碳压缩机之间设有一泄压阀，所述泄压阀用于将所述分离罐中的二氧化碳以低压状态气体的方式排出，所述二氧化碳压缩机与二氧化碳钢瓶连接，所述二氧化碳钢瓶用于为所述二氧化碳压缩机持续供给二氧化碳。
所述超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其中，所述二氧化碳钢瓶中二氧化碳的流动方向依次为：所述二氧化碳压缩机、所述气体冷却器、所述二氧化碳储罐、所述增压泵、所述控温器、所述萃取罐以及所述分离罐。
所述超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其中，所述萃取罐包括萃取罐主体，在所述萃取罐主体的内壁上部设有一射流管，在所述萃取罐主体上开设有一萃取罐进料口，在所述萃取罐主体的内壁还固定设有一导料板，所述导料板的一端靠近所述萃取罐进料口的一侧设置，在所述萃取罐主体内设有破壁筒组件以及设于所述破壁筒组件上方的粉碎机组件，所述破壁筒组件、所述粉碎机组件以及所述射流管相互配合，以将中药原料进行破壁处理。
所述超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其中，所述粉碎机组件包括设于所述萃取罐主体内部的粉碎驱动电机、以及与所述粉碎驱动电机的输出轴固定连接的转动杆，在所述转动杆上均匀设有多个粉碎刀片，所述转动杆至少有一部分位于所述破壁筒组件内。
所述超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其中，所述破壁筒组件包括一破壁筒、设于所述破壁筒底部的破壁筒驱动电机，所述破壁筒驱动电机的一端固定设于所述萃取罐主体的底部，在所述破壁筒的内壁均匀设有多个破壁刀片，所述破壁筒的底部为网状结构。
所述超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其中，在所述萃取罐与所述分离罐之间设有第一流量计，在所述二氧化碳压缩机与所述分离罐之间设有第二流量计，在所述萃取罐与所述控温器之间设有一热交换器。
本发明还提出一种萃取分离方法，其中，应用如上所述的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统进行分离萃取，所述方法包括如下步骤：
步骤一：开启二氧化碳压缩机，控制二氧化碳依次经气体冷却器、二氧化碳储罐、增压泵、控温器直至到达萃取罐中；
步骤二：向所述萃取罐中加入中药原料，经射流破壁处理之后，萃取物与超临界二氧化碳进入到分离罐中；
步骤三：将所述分离罐中的泄压阀开启，将部分二氧化碳以低压状态气体的方式排出，以使萃取物与二氧化碳分离，并使得萃取物从排料阀中排出。
所述萃取分离方法，其中，在所述萃取罐的顶部设有一进料阀，所述进料阀用于将待萃取的中药加入到所述萃取罐中，在所述分离罐的底部设有所述排料阀，所述排料阀用于将所述被萃取物排出。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明第一实施例提出的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统的整体结构示意图；
图2为图1所示的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统中萃取罐的整体结构示意图；
图3为图2所示的萃取罐中粉碎机组件以及破壁筒组件的结构放大图；
图4为本发明第二实施例提出的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统的整体结构示意图；
图5为本发明第三实施例提出的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统的对应的萃取分离放大的流程图。
主要符号说明：
| 萃取罐 | 11 | 射流管 | 112 |
| 控温器 | 12 | 粉碎机组件 | 113 |
| 增压泵 | 13 | 破壁筒组件 | 114 |
| 二氧化碳储罐 | 14 | 排料阀 | 211 |
| 气体冷却器 | 15 | 泄压阀 | 212 |
| 二氧化碳压缩机 | 16 | 萃取罐进料口 | 1110 |
| 分离罐 | 21 | 导料板 | 1111 |
| 二氧化碳钢瓶 | 22 | 粉碎驱动电机 | 1131 |
| 第一流量计 | 31 | 转动杆 | 1132 |
| 第二流量计 | 32 | 粉碎刀片 | 1133 |
| 热交换器 | 40 | 破壁筒 | 1141 |
| 进料阀 | 110 | 破壁筒驱动电机 | 1142 |
| 萃取罐主体 | 111 | 破壁刀片 | 1143 |
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
现有的二氧化碳萃取工艺，对中药的萃取提取时间较长，提取效率有待进一步提高。
实施例一：
为了解决这一技术问题，本发明提出一种超临界二氧化射流碳破壁萃取系统，请参阅图1至图3，对于本发明第一实施例提出的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，
该萃取系统包括依次连接的：萃取罐11、与该萃取罐11连通的控温器12、与控温器12连通的增压泵13、与增压泵13相连通的二氧化碳储罐14、与二氧化碳储罐14连通的气体冷却器15以及与气体冷却器15连接的二氧化碳压缩机16，在上述的二氧化碳压缩机16与萃取罐11之间设有一分离罐21，在该分离罐21的上部设有一泄压阀212。
在此需要指出的是，上述的萃取罐11的入口处用于收纳中药并对中药进行射流破壁后在超临界二氧化碳的环境下进行萃取，以获取被萃取物以及残渣。上述的分离罐21用于将二氧化碳以低压状态气体的方式排出，并使被萃取物从分离罐21的排料阀211中排出。
对上述的萃取罐11而言，在上述萃取罐11的顶部设有一进料阀110，该进料阀110用于将待萃取的中药加入到萃取罐11中。在上述分离罐21的底部设有排料阀211，该排料阀211用于将被萃取物排出。
具体的，上述的萃取罐11包括萃取罐主体111，在萃取罐主体111的内壁上部设有一射流管112，在萃取罐主体111上开设有一萃取罐进料口1110，通过该萃取罐进料口1110将中药加入到萃取罐11中。为了便于进料的方便，在上述萃取罐主体111的内壁还固定设有一导料板1111，该导料板1111的一端靠近萃取罐进料口1110的一侧设置。
为了实现对中药的射流破壁作业，在本实施例中，在上述萃取罐主体111内设有破壁筒组件114以及粉碎机组件113。其中，上述的粉碎机组件113位于破壁筒组件114的上方。该破壁筒组件114、粉碎机组件113以及射流管112相互配合，以将中药原料进行破壁处理。
请参阅图3，上述的粉碎机组件113包括设于萃取罐主体111内部的粉碎驱动电机1131、以及与粉碎驱动电机1131的输出轴固定连接的转动杆1132，在转动杆1132上均匀设有多个粉碎刀片1133，转动杆1132至少有一部分位于破壁筒组件114内。
上述的破壁筒组件114包括一破壁筒1141、设于破壁筒1141底部的破壁筒驱动电机1142，破壁筒驱动电机1142的一端固定设于萃取罐主体111的底部。在该破壁筒1141的内壁均匀设有多个破壁刀片1143，破壁筒1141的底部为网状结构。
在此需要说明的是，在实际应用中，上述的粉碎驱动电机1131运转，带动转动杆1132进行转动，设于转动杆1132上的粉碎刀片1133将中药进进行破壁粉碎处理。与此同时，破壁筒驱动电机1142运转，带动破壁筒1141进行转动，设于破壁筒1141内壁的破壁刀片1143，与上述的粉碎刀片1133相配合，将中药进行破壁粉碎处理。
从图1中还可以看出，在上述分离罐21与二氧化碳压缩机16之间设有一泄压阀212，泄压阀212用于将分离罐21中的二氧化碳以低压状态气体的方式排出。二氧化碳压缩机16与二氧化碳钢瓶22连接，二氧化碳钢瓶22用于为二氧化碳压缩机16持续供给二氧化碳。在本实施例中，二氧化碳钢瓶22中二氧化碳的流动方向依次为：二氧化碳压缩机16、气体冷却器15、二氧化碳储罐14、增压泵13、控温器12、萃取罐11以及分离罐21。
在实际应用时，首先开启二氧化碳压缩机16，二氧化碳储罐14中的二氧化碳，经二氧化碳压缩机16的压缩作用，依次进入到气体冷却器15、二氧化碳储罐14、增压泵13以及控温器12进入至萃取罐11中，在萃取罐11中，二氧化碳以超临界的状态存在，然后将中药原料加入到萃取罐11中，通过萃取罐11中的粉碎机组件113以及破壁筒组件114的相互作用，对中药进行破壁处理，破壁后的中药原材料，在超临界二氧化碳的环境下进行萃取作业，得到中药萃取物，然后在分离罐21中进行分离，得到中药萃取物产品。
本发明提出的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，包括萃取罐、与萃取罐连通的控温器、与控温器连接的增压泵、与增压泵连接的二氧化碳储罐、与二氧化碳储罐连接的气体冷却器、与气体冷却器连接的二氧化碳压缩机，在二氧化碳压缩机与萃取罐之间设有一分离罐，在实际应用时，开启二氧化碳压缩机，二氧化碳经二氧化碳压缩机、气体冷却器、二氧化碳储罐、增压泵以及控温器进入至萃取罐中，在萃取罐中，二氧化碳以超临界的状态存在，然后将中药原料加入到萃取罐中，经过射流破壁，在超临界二氧化碳的环境下进行萃取作业，得到中药萃取物，然后在分离罐中进行分离，得到中药萃取物产品。本发明提出的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，整个萃取流程较短，萃取时间较少，可提高实际萃取效率，满足了实际萃取工作的需要。
实施例二：
请参阅图4，对于本发明第二实施例提出的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其具体实施方式与上述第一实施例中的大致相同，其区别在于，在上述萃取罐11与分离罐21之间设有第一流量计31，在二氧化碳压缩机16与分离罐21之间设有第二流量计32，在萃取罐11与控温器12之间设有一热交换器40。
在此需要说明的是，上述的第一流量计31以及第二流量计32，可对管道中的低压状态的二氧化碳的流量进行实时监控，便于对萃取分离进行实时掌控。
实施例三：
请参阅图5，本发明第三实施例还提出一种萃取分离方法，其中，应用如上所述的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统进行分离萃取，所述方法包括如下步骤：
S101，开启二氧化碳压缩机，控制二氧化碳依次经气体冷却器、二氧化碳储罐、增压泵、控温器直至到达萃取罐中。
请结合图1可以看出，在本实施例中，具体的操作步骤为：开启二氧化碳压缩机，控制二氧化碳依次经气体冷却器15、二氧化碳储罐14、增压泵13、控温器12直至到达萃取罐11中。
S102，向所述萃取罐中加入中药原料，经射流破壁处理之后，萃取物与超临界二氧化碳进入到分离罐中。
在本步骤中，结合图1，即为向萃取罐11中加入中药原料，经射流破壁处理之后，萃取物与超临界二氧化碳进入到分离罐21中。
S103，将所述分离罐中的泄压阀开启，将部分二氧化碳以低压状态气体的方式排出，以使萃取物与二氧化碳分离，并使得萃取物从排料阀中排出。
具体的，将分离罐21上方的泄压阀212开启，将部分二氧化碳以低压状态气体的方式排出，以使萃取物与二氧化碳分离，并使得萃取物从排料阀211中排出。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其特征在于，所述萃取系统包括：萃取罐、与所述萃取罐连通的控温器、与所述控温器连接的增压泵、与所述增压泵连接的二氧化碳储罐、与所述二氧化碳储罐连接的气体冷却器、与所述气体冷却器连接的二氧化碳压缩机，在所述二氧化碳压缩机与所述萃取罐之间设有一分离罐；
所述萃取罐的入口处用于收纳中药并对中药进行射流破壁后在超临界二氧化碳的环境下进行萃取，以获取被萃取物以及残渣；
所述分离罐用于通过泄压或降温的方式实现二氧化碳与被萃取物的分离；所述控温器用于针对不同热敏性的物料设定合适的温度，以保证热敏性成份不受破坏。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其特征在于，在所述萃取罐的顶部设有一进料阀，所述进料阀用于将待萃取的中药加入到所述萃取罐中，在所述分离罐的底部设有所述排料阀，所述排料阀用于将所述被萃取物排出。
3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其特征在于，在所述分离罐与所述二氧化碳压缩机之间设有一泄压阀，所述泄压阀用于将所述分离罐中的二氧化碳以低压状态气体的方式排出，所述二氧化碳压缩机与二氧化碳钢瓶连接，所述二氧化碳钢瓶用于为所述二氧化碳压缩机持续供给二氧化碳。
4.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其特征在于，所述二氧化碳钢瓶中二氧化碳的流动方向依次为：所述二氧化碳压缩机、所述气体冷却器、所述二氧化碳储罐、所述增压泵、所述控温器、所述萃取罐以及所述分离罐。
5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其特征在于，所述萃取罐包括萃取罐主体，在所述萃取罐主体的内壁上部设有射流管，在所述萃取罐主体上开设有一萃取罐进料口，在所述萃取罐主体的内壁还固定设有一导料板，所述导料板的一端靠近所述萃取罐进料口的一侧设置，在所述萃取罐主体内设有破壁筒组件以及设于所述破壁筒组件上方的粉碎机组件，所述破壁筒组件、所述粉碎机组件以及所述射流管相互配合，以将中药原料进行破壁处理。
6.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其特征在于，所述粉碎机组件包括设于所述萃取罐主体内部的粉碎驱动电机、以及与所述粉碎驱动电机的输出轴固定连接的转动杆，在所述转动杆上均匀设有多个粉碎刀片，所述转动杆至少有一部分位于所述破壁筒组件内。
7.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其特征在于，所述破壁筒组件包括一破壁筒、设于所述破壁筒底部的破壁筒驱动电机，所述破壁筒驱动电机的一端固定设于所述萃取罐主体的底部，在所述破壁筒的内壁均匀设有多个破壁刀片，所述破壁筒的底部为网状结构。
8.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，其特征在于，在所述萃取罐与所述分离罐之间设有第一流量计，在所述二氧化碳压缩机与所述分离罐之间设有第二流量计，在所述萃取罐与所述控温器之间设有一热交换器。
9.一种萃取分离方法，其特征在于，应用如上述权利要求1至8任意一项所述的超临界二氧化碳射流破壁萃取系统进行分离萃取，所述方法包括如下步骤：
步骤一：开启二氧化碳压缩机，控制二氧化碳依次经气体冷却器、二氧化碳储罐、增压泵、控温器直至到达萃取罐中；
步骤二：向所述萃取罐中加入中药原料，经射流破壁处理之后，萃取物与超临界二氧化碳进入到分离罐中；
步骤三：将所述分离罐中的泄压阀开启，将部分二氧化碳以低压状态气体的方式排出，以使萃取物与二氧化碳分离，并使得萃取物从排料阀中排出。
10.根据权利要求9所述的萃取分离方法，其特征在于，在所述萃取罐的顶部设有一进料阀，所述进料阀用于将待萃取的中药加入到所述萃取罐中，在所述分离罐的底部设有所述排料阀，所述排料阀用于将所述被萃取物排出。
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