CN110559673A - 真空浓缩罐、真空浓缩系统、进液方法以及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空浓缩罐，包括：罐体，其具有料液容纳腔，料液容纳腔的体积为100L以下，罐体上设有抽气口，料液容纳腔可通过抽气口与真空抽吸装置连通；泡沫探测器，用于探测料液被加热后产生的泡沫，泡沫探测器的探测头位于抽气口的下方；进气阀门，设置在罐体上，当泡沫探测器探测到泡沫时，可打开进气阀门，使得外界空气进入到料液容纳腔中，以消除料液产生的泡沫。本发明能够显著减轻小规格真空浓缩罐的“跑料”现象。本发明还公开了一种真空浓缩罐的进料方法，一种真空浓缩系统以及一种真空浓缩系统的清洗方法。

Description

真空浓缩罐、真空浓缩系统、进液方法以及清洗方法

技术领域

本发明涉及液体浓缩技术领域，尤其涉及一种真空浓缩罐、真空浓缩系统、真空浓缩罐的进液方法以及真空浓缩系统的清洗方法。

背景技术

中医讲究辩证式治疗，不仅需要根据每个病人的体质开出特定的药方，并且要根据治疗效果对药方进行及时调整，因此，对于个人定制的中药药液的浓缩，具有剂量小、种类多的特点。

现有的浓缩方法是采用敞开式的浓缩锅作为浓缩设备，在浓缩时，药液的温度达到100℃左右(即药液的沸点)，这样，不仅会破坏药液中的有效成分，并且会房间内产生大量雾气，影响工作环境。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种适用于小剂量料液浓缩的设备，在浓缩过程中，可减小对料液有效成分的破坏，也可减少对工作环境的影响。

为此，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩罐，包括：罐体，其具有料液容纳腔，所述料液容纳腔的体积为120L以下，所述罐体上设有抽气口，所述料液容纳腔可通过所述抽气口与真空抽吸装置连通；泡沫探测器，设置在所述罐体上，用于探测所述料液被加热后产生的泡沫；进气阀门，设置在所述罐体上，当所述泡沫探测器探测到泡沫时，可打开所述进气阀门，使得外界空气进入到所述料液容纳腔中，以消除所述料液产生的泡沫。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩罐，所述泡沫探测器的探测头位于所述罐体的抽气口下方20～40cm。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩罐，还包括设置在所述罐体外壁上的蒸汽夹套，所述蒸汽夹套的蒸汽进口位于其蒸汽出口的上方，所述蒸汽进口相对所述料液容纳腔的底部具有第一高度，所述第一高度为所述料液容纳腔高度的0.2～0.4倍。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩罐，所述真空浓缩罐还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括位于所述料液容纳腔中的叶片，所述叶片可绕所述料液容纳腔的纵轴线转动，其中，所述叶片相对所述料液容纳腔的底部具有第二高度，所述第二高度为所述料液容纳腔高度的0.2～0.7倍。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩罐，所述搅拌装置还包括位于所述叶片下方的刮板，所述刮板可绕所述料液容纳腔的纵轴线转动，以刮擦所述料液容纳腔的侧壁和/或底壁。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩罐，还包括用于向所述料液容纳腔中添加料液的进料阀门，其中，所述进料阀门相对所述料液容纳腔的底部具有第三高度，所述第三高度为所述料液容纳腔高度的0.4～1.0倍。本发明还公开了该实施方式的真空浓缩罐的进液方法，在所述料液容纳腔被抽吸为真空状态时，打开进料阀门，使待补充的料液在负压作用下进入到所述料液容纳腔。

本发明的实施方式还公开了一种真空浓缩系统，包括：控制器；以及上述任一实施方式公开的真空浓缩罐；其中，当所述泡沫探测器检测到泡沫时，所述控制器控制所述进气阀门打开。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩系统，所述控制器控制所述进气阀门每次打开的时间不超过2s。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩系统，所述进气阀门为电磁阀。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩系统，所述料液为中药药液。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩系统，控制器与真空抽吸装置连接，所述控制器通过控制所述真空抽吸装置以将所述料液容纳腔的真空度维持在-0.08Mpa～-0.09MPa。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩系统，所述真空浓缩罐上还设有温度检测装置，所述控制器与所述温度检测装置连接，当所述温度检测装置检测到所述料液容纳腔中的料液温度高于62℃时，所述控制器发出超温信号。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种真空浓缩系统，还包括：集液罐，具有集液腔；蒸汽管道，一端连接所述真空浓缩罐的料液容纳腔，另一端连接所述集液罐的集液腔；汽液分离器，设置在所述蒸汽管道上且与所述蒸汽管道连通，其中，所述汽液分离器的数量为两个，两个所述汽液分离器沿所述蒸汽管道的延伸方向串联设置。本发明还公开了该实施方式的真空浓缩系统的清洗方法，所述清洗方法包括以下步骤：向所述料液容纳腔中注入清水；加热所述料液容纳腔中的清水并使其沸腾，清水产生的水蒸气沿所述蒸汽通道流动至所述集液腔；其中，在加热过程中，保持所述料液容纳腔与外界大气连通。

综上，通过本发明实施方式提供的真空浓缩罐以及真空浓缩系统，料液在真空状态下进行浓缩，具有较低的沸点，不仅可避免破坏料液中的有效成分，还可避免雾气发散到工作环境中。另外，本实施例提供的真空浓缩罐还包括泡沫探测器以及进气阀门，泡沫探测器的探测头位于真空浓缩罐的抽气口的下方，当泡沫探测器探测到料液产生的泡沫时，可打开进气阀门，使得外界空气进入到料液容纳腔中，以消除料液产生的泡沫，从而可显著减轻小规格真空浓缩罐的“跑料”现象。

附图说明

图1为本发明实施例提供的真空浓缩系统的结构图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

如背景技术部分所述，对于小剂量的药液浓缩，现有技术多采用敞开式的浓缩锅作为浓缩设备，但高温浓缩会破坏药液中的有效成分，另外，浓缩过程中会在房间内产生大量雾气，影响工作环境。

另一种浓缩设备是真空浓缩罐，但是，现有的真空浓缩罐容积通常在500L以上，仅适用于批量的中药药液浓缩(例如，用于制备“六味地黄丸”等中成药)，对于小剂量(例如，个人定制的“一人一方”药液浓缩)的药液浓缩并不适用。

参考图1，本实施提供了一种真空浓缩罐1，包括罐体11，罐体11具有料液容纳腔111，在浓缩过程中，料液盛放于料液容纳腔111中。罐体11上还设有抽气口112，料液容纳腔111可通过抽气口112与真空抽吸装置(未示出)连通。当真空抽吸装置向料液容纳腔111抽气时，可将料液容纳腔111抽吸为真空状态。

本发明中，料液容纳腔111处于“真空状态”指料液容纳腔111中的气压低于大气压，换句话说，料液容纳腔111处于“真空状态”指料液容纳腔111处于负压状态。具体地，本发明用“真空度”表示料液容纳腔111中的负压程度，例如，料液容纳腔111的真空度为-0.08MPa表示料液容纳腔111中的实际气压比标准大气压低0.08MPa。

本实施例中，料液为中药药液，但本发明不限于此，在其他实施例中，料液可以为食品原汁、化工原液，等。

通过本实施例提供的真空浓缩罐1，料液是在真空状态下进行浓缩的，相比传统的敞开式浓缩锅，至少具有下述优点：

(1)在真空状态下，料液的沸点会降低，也就是说，料液可以在低温时沸腾，这样就避免了高温对料液有效成分的破坏，从而可最大程度地保留料液中的有效成分；同时，低温沸腾也可以节省料液加热系统的能耗，提高浓缩效率；

(2)浓缩过程中，料液被密封在真空浓缩罐1中，水蒸气不会逸散到房间中，这就避免了浓缩过程对工作环境的影响；

(3)真空浓缩装置在向料液容纳腔111抽气时，客观上起到了加快水蒸气流动的作用，从而可进一步提高浓缩效率。

对于小剂量的中药药液浓缩(例如，个人定制的“一人一方”药液浓缩)，单次浓缩的药液通常仅有数十升。为与待浓缩药液的体积相匹配，本实施例中，料液容纳腔111的体积为120L以下，例如，40L、60L、80L、100L，等。下文将该规格的真空浓缩罐1称为“小规格的真空浓缩罐”。

申请人发现，对于小规格的真空浓缩罐，在浓缩过程中，料液产生的泡沫更容易堆积上升至抽气口112而被真空抽吸装置抽走。由于泡沫会携带料液有效成分，因此，泡沫被真空抽吸装置抽走后会造成料液效成分的流失。本发明将上述现象称为“跑料”现象。

申请人研究发现，小规格的真空浓缩罐1更容易发生“跑料”现象的原因是：

(1)在浓缩过程中，料液靠近(料液容纳腔111)腔壁部分的温度高于料液中心的温度，因而，泡沫主要是由靠近腔壁的料液产生的；而对于小规格的真空浓缩罐1，料液容纳腔111的直径较小，因此，对于相同体积的料液，小规格真空浓缩罐1的腔壁与料液之间具有更大的接触面积，也就是说，对于相同体积的料液，小规格的真空浓缩罐1会产生更多的泡沫；

(2)对于小规格的真空浓缩罐1，其料液容纳腔111的高度较小，泡沫在堆积至破裂层数之前，就有可能到达抽气口112，从而被真空抽吸装置抽走(泡沫堆积至破裂层数后会自动破灭)。

在上述发现的基础上，申请人进一步发现，在真空状态下，泡沫可膨胀至较大的体积，但泡沫的壁厚较薄。一旦料液容纳腔111中的气压稍有增大，泡沫即会破裂。因此，申请人在罐体11上设置了泡沫探测器(未示出)和进气阀门13。其中，泡沫探测器用来探测料液被加热后产生的泡沫，且泡沫探测器的探测头位于抽气口112的下方。当泡沫探测器探测到泡沫存在后，打开进气阀门13，使得外界空气进入到料液容纳腔111中，引起料液容纳腔111中气压的瞬时变化，在几乎不对料液容纳腔111中的真空度产生影响的条件下，即可消除料液产生的泡沫，显著减轻“跑料”现象。

本实施例中，泡沫探测器的探测头位于抽气口112的下方20～40cm，这样，当泡沫探测器探测到泡沫时，泡沫的上表面至抽气口112还有20～40cm的距离，这就给进气阀门13的开启提供了一定的缓冲时间，使得泡沫在达到抽气口112之前，有足够的时间被进入料液容纳腔111中的空气消除。泡沫探测器的探测头距抽气口112的距离大于20cm有可能造成进气阀门13的频繁开启，距离小于20cm则不利于提供足够的缓冲时间。

本实施例中还提供了一种真空浓缩系统100，包括控制器以及本发明实施例提供的真空浓缩罐1。控制器与泡沫探测器相连，当泡沫探测器探测到泡沫时，控制器控制进气阀门13打开，实现自动进气消泡。本实施例中，进气阀门13为电磁阀，以方便控制，但本发明不限于此，其他实施例中，进气阀门13也可以是气动阀，手动阀等。可选地，控制器控制进气阀门13每次打开的时间不超过2s，以免明显破坏料液容纳腔111中的真空度。

进一步地，控制器与真空抽吸装置相连，控制器通过控制真空抽吸装置(例如，通过增加/减少真空泵的启用数量)，以将料液容纳腔111的真空度维持在-0.08Mpa～-0.09MPa。申请人发现，当料液容纳腔111的真空度过低时，料液具有较高的沸点，有可能破坏料液中的有效成分；而当料液容纳腔111的真空度过高时，一方面会对真空抽吸装置提出过高的要求，另一方面泡沫的壁厚会过薄，泡沫探测器有可能探测不到泡沫。当料液容纳腔111的真空度维持在-0.08Mpa～-0.09Mpa时，中药药液的沸点为62℃以下，可使得药液的有效成分不被破坏；同时，泡沫探测器也可及时探测到泡沫。

需要说明的是，本实施例中，真空抽吸装置是真空浓缩系统100的组成部分，但本发明不限于此，在其他实施例中，真空抽吸装置也可以是独立于真空浓缩系统100的设备。

本实施例中，真空浓缩罐1上还可设置真空度检测装置14，控制器与真空度检测装置14相连，以实时地读取料液容纳腔111中的真空度数值。

真空浓缩罐1还设有温度检测装置，控制器与温度检测装置连接，当温度检测装置检测到料液容纳腔111中的料液温度高于62℃时，控制器发出超温信号，以提示工作人员对密封系统、管路系统和/或真空抽吸装置进行检测。可选地，温度检测装置设置在料液容纳腔111的底部。

本实施例中，真空浓缩罐1还包括加热装置(即，以高温蒸汽为加热介质的夹套式换热器)，高温蒸汽从夹套中通过，以对料液容纳腔111中的料液进行加热。但本发明不限于此，在其他实施例中，加热装置也可为电阻式加热器、电磁感应加热器等；另外，加热装置可设置在罐体11的外部，也可设置在罐体11内部，只要能加热料液容纳腔111中的料液即可。

具体地，蒸汽夹套16具有蒸汽进口161以及蒸汽出口162，蒸汽进口161位于蒸汽出口162的上方，以增加蒸汽在夹套内的流通时间，提高加热效率。

在浓缩过程中，为进一步控制“跑料”现象，料液液面的最高高度不超过料液容纳腔111高度的0.2～0.4倍。为提高加热效率，本实施例中，将蒸汽进口161的位置为与料液液面的最高高度大致齐平，为便于表述，本实施例将蒸汽进口161相对料液容纳腔111底部的高度定义为第一高度，其中，第一高度为料液容纳腔111高度的0.2～0.4倍。

本实施例中，真空浓缩罐1还包括搅拌装置17，具体地，搅拌装置17包括位于料液容纳腔111中的叶片171，叶片171可绕料液容纳腔111的纵轴线转动，在转动过程中，叶片171可打碎料液产生的泡沫。本实施例中，料液容纳腔111的纵轴线为沿竖直方向延伸的直线。叶片171的具体位置可根据料液液面的最高高度进行配置，本实施例中，叶片171相对料液容纳腔111的底部具有第二高度，第二高度为料液容纳腔111高度的0.2～0.7倍。可选地，叶片171位于蒸汽进口161的上方。

申请人发现，由于小规格真空浓缩罐1的直径较小，料液浓缩腔腔壁上的热量散发较慢，因此容易形成“结壁”现象。为解决该问题，本实施例提供的搅拌装置17还包括刮板172，刮板172设置在料液容纳腔111中，且刮板172位于叶片171的下方，刮板172也可绕容纳腔的纵轴线转动。本实施例中，刮板172为两组，分别为侧壁刮板172和底壁刮板172。参考图1，侧壁刮板172与料液容纳腔111的侧壁相接触，用于刮擦料液容纳腔111的侧壁；底壁刮板172与料液容纳腔111的底壁相接触，用于刮擦料液容纳腔111的底壁。另外，刮板172在转动过程中还可以搅动料液，加快料液中的热传导，使料液加热均匀。可以理解，刮板172的设置也有助于温度检测装置测得准确的料液温度。

参考图1，搅拌系统包括转轴173以及动力源174(例如，电机)，动力源174设置在真空浓缩罐1的顶部，转轴173的一端位于料液容纳腔111中，另一端与动力源174相连，转轴173沿料液容纳腔111的纵轴线延伸。叶片171与刮板172均设置在转轴173的位于料液容纳腔111的一端，在动力源174的驱动作用下，转轴173带动叶片171和刮板172绕料液容纳腔111的纵轴线转动。

本实施例中，真空浓缩罐1上还设有用于向料液容纳腔111中添加料液的进料阀门18，进料阀门18相对料液容纳腔111的底部具有第三高度，第三高度为料液容纳腔111高度的0.4～1.0倍。优选地，第三高度为料液容纳腔111高度的0.8～1.0倍。优选地，进料阀门18设置于搅拌装置17的叶片171的上方。通过该设置，可以方便地添加料液，具体为：在料液容纳腔111被抽吸为真空状态时，打开进料阀门18，使待补充的料液在负压作用下进入到料液容纳腔111。

参考图1，真空浓缩系统100还包括集液罐2和蒸汽管道3。集液罐2具有集液腔21，蒸汽管道3的一端连接真空浓缩罐1的料液容纳腔111，另一端连接集液罐2的集液腔21。在浓缩过程中，料液加热至沸腾后，蒸发出的水蒸气沿蒸汽管道3流动至集液腔21中。

本实施例中，蒸汽管道3的另一端通过冷凝装置4与集液罐2连接，具体地，冷凝装置4为管壳式换热器。本领域技术人员知晓，管壳式换热器包括壳体41以及设置在壳体41内的传热管束42，管壳式换热器内有两种流体，一种在传热管束42内流动，称为管程流体；另一种在传热管束42外流动，称为壳程流体。本实施例中，料液蒸发出来的水蒸气为管程流体，冷却水为壳程流体，当水蒸气沿传热管束42向集液罐2流动时，被壳程内的冷却水冷凝为液态水，最终流入至集液罐2中。

可选地，真空抽吸装置与管壳式换热器的传热管束42连通。在一个实施例中，真空抽吸装置与传热管束42的下游连通，此时，绝大部分水蒸气已被冷凝为液态水，从而可减少吸入真空抽吸装置的水蒸气的数量。

参考图1，真空浓缩系统100还包括汽液分离器5，汽液分离器5设置在蒸汽管道3上且与蒸汽管道3连通，汽液分离器5用于回收料液中的有效成分。其中，汽液分离器5的数量为两个，两个汽液分离器5沿蒸汽管道3的延伸方向串联设置。通过串联地设置两个汽液分离器5，可显著地提高料液有效成分的回收率。

本实施例还提供了一种真空浓缩系统100的清洗方法，用于清洗本发明实施例提供的真空浓缩系统100。具体地，清洗方法包括如下步骤：

S1：向所述料液容纳腔111中注入清水；

S2：加热所述料液容纳腔111中的清水并使其沸腾，清水产生的水蒸气沿所述蒸汽通道流动至所述集液腔21。水蒸气在流动过程中，可对真空浓缩系统100的各设备(包括真空浓缩罐1、蒸汽管道3以及集液罐2)进行清洁。

其中，在步骤S2的加热过程中，保持所述料液容纳腔111与外界大气连通，以提高水蒸气的温度，从而增强清洁以及杀菌效果。

可选地，在清洗过程中，同时开启搅拌装置17，以进一步提高清洁效果。

综上所述，本发明提供的上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种真空浓缩罐，其特征在于，包括：

罐体，其具有料液容纳腔，所述料液容纳腔的体积为120L以下，所述罐体上设有抽气口，所述料液容纳腔可通过所述抽气口与真空抽吸装置连通；

泡沫探测器，用于探测所述料液被加热后产生的泡沫，所述泡沫探测器的探测头位于抽气口的下方；

进气阀门，设置在所述罐体上，当所述泡沫探测器探测到泡沫时，可打开所述进气阀门，使得外界空气进入到所述料液容纳腔中，以消除所述料液产生的泡沫。

2.根据权利要求1所述的真空浓缩罐，其特征在于，所述泡沫探测器的探测头位于所述罐体的抽气口下方20～40cm。

3.根据权利要求1所述的真空浓缩罐，其特征在于，还包括设置在所述罐体外壁上的蒸汽夹套，所述蒸汽夹套的蒸汽进口位于其蒸汽出口的上方，所述蒸汽进口相对所述料液容纳腔的底部具有第一高度，所述第一高度为所述料液容纳腔高度的0.2～0.4倍。

4.根据权利要求1所述的真空浓缩罐，其特征在于，所述真空浓缩罐还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括位于所述料液容纳腔中的叶片，所述叶片可绕所述料液容纳腔的纵轴线转动，其中，所述叶片相对所述料液容纳腔的底部具有第二高度，所述第二高度为所述料液容纳腔高度的0.2～0.7倍。

5.根据权利要求4所述的真空浓缩罐，其特征在于，所述搅拌装置还包括位于所述叶片下方的刮板，所述刮板可绕所述料液容纳腔的纵轴线转动，以刮擦所述料液容纳腔的侧壁和/或底壁。

6.根据权利要求1所述的真空浓缩罐，其特征在于，还包括用于向所述料液容纳腔中添加料液的进料阀门，其中，所述进料阀门相对所述料液容纳腔的底部具有第三高度，所述第三高度为所述料液容纳腔高度的0.4～1.0倍。

7.一种真空浓缩罐的进液方法，所述真空浓缩罐为权利要求6所述的真空浓缩罐，其特征在于，在所述料液容纳腔被抽吸为真空状态时，打开进料阀门，使待补充的料液在负压作用下进入到所述料液容纳腔。

8.一种真空浓缩系统，其特征在于，包括：控制器；以及权利要求1～6任一所述的真空浓缩罐；其中，当所述泡沫探测器检测到泡沫时，所述控制器控制所述进气阀门打开。

9.根据权利要求8所述的真空浓缩系统，其特征在于，所述控制器控制所述进气阀门每次打开的时间不超过2s。

10.根据权利要求8所述的真空浓缩系统，其特征在于，所述进气阀门为电磁阀。

11.根据权利要求8所述的真空浓缩系统，其特征在于，所述料液为中药药液。

12.根据权利要求11所述的真空浓缩系统，其特征在于，控制器与真空抽吸装置连接，所述控制器通过控制所述真空抽吸装置以将所述料液容纳腔的真空度维持在-0.08Mpa～-0.09MPa。

13.根据权利要求12所述的真空浓缩系统，其特征在于，所述真空浓缩罐上还设有温度检测装置，所述控制器与所述温度检测装置连接，当所述温度检测装置检测到所述料液容纳腔中的料液温度高于62℃时，所述控制器发出超温信号。

14.根据权利要求8所述的真空浓缩系统，其特征在于，还包括：

集液罐，具有集液腔；

蒸汽管道，一端连接所述真空浓缩罐的料液容纳腔，另一端连接所述集液罐的集液腔；

汽液分离器，设置在所述蒸汽管道上且与所述蒸汽管道连通，其中，所述汽液分离器的数量为两个，两个所述汽液分离器沿所述蒸汽管道的延伸方向串联设置。

15.一种真空浓缩系统的清洗方法，所述真空浓缩系统为权利要求14所述的真空浓缩系统，其特征在于，所述清洗方法包括以下步骤：

向所述料液容纳腔中注入清水；

加热所述料液容纳腔中的清水并使其沸腾，清水产生的水蒸气沿所述蒸汽通道流动至所述集液腔；

其中，在加热过程中，保持所述料液容纳腔与外界大气连通。