CN110997151B - 植物材料的低温分离 - Google Patents
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Abstract
提供了用于植物材料低温分离的系统(10)和方法(30)。以具有等于或低于‑150摄氏度温度的低温流体填充容器(15)。经由吊篮(17)将植物材料放入容器(15)中并以预定的时间段对容器(15)中的植物材料提供搅拌。在该时间段完成后，将具有至少部分植物材料的吊篮(17)从容器(15)中移除。在搅拌期间由植物材料分离的植物颗粒沉入到容器(15)底部。从容器(15)排出低温流体，其包括由植物材料分离的植物颗粒。
Description
技术领域
本发明一般地涉及分离植物颗粒并且具体地涉及用于植物材料低温分离的系统和方法。
背景技术
植物组分在不同的行业中广受欢迎，其使用在化妆品、香水、药物组合物、食品、手工业、和织物中。为了获得必要的组分，必须处理植物材料以将这些植物组分与其他不需要部分分离。例如，许多制药公司利用由植物材料分离的药理活性提取物。然而，必须仔细选择和进行分离方法以确保期望组分的纯度和高产量。
例如，植物毛被通常包括最高浓度的经常在药物制造中使用的某些植物化合物。由于它们的树脂性质，毛被极其脆弱，并且可在机械分离期间破裂。因此，在常规萃取方法(例如溶剂萃取和机械萃取)期间，大量的化合物可由于破裂而丢失。
溶剂分离需要可溶解植物化学组分的溶剂，例如碳氢化合物、乙醇、或二氧化碳，以致毛被没有物理保留。最后溶剂蒸发且仅一起留下有化学组分而没有与其他组分分离。
机械分离的常规方法可在有或没有水溶液的情况下进行。在没有水溶液(例如水)的情况下进行的机械分离利用筛选系统通过尺寸分离植物组分，但这样的方法可引起脆弱的毛被破碎。机械分离也可能需要基质，例如水，基质可改变萃取的植物组分的组成或期望的植物组分的比例。这样的方法可包括通过在降温的水性基质中物理搅拌实现分离、其次通过顺序的多种筛目层过滤、和最后干燥分离的植物组分。
然而，由于分离的水性质，在萃取方法中使用的最低温度是受限制的，其又限制了保留任何挥发性化合物的能力。同样地，通过将植物组分保留在水性滤液中可抑制保留。进一步，在分离方法期间使用水作为溶剂和随后在分离期间和分离之后植物颗粒的高水分含量可导致水性病原体、微生物生长、和其他类型的可能污染。
因此，仍然需要一种提供分离的植物组分同时保持期望组分一致的化学保留的方法。此外，该方法应当有效地获得高产量的期望分离组分，同时确保这些组分足够纯净和免于污染。
发明内容
应当高效地进行植物材料的萃取以防止脆弱组分例如毛被的破坏或破裂并且确保足够纯净、免于污染的组分。溶剂萃取利用溶解植物的化学组分的溶剂，防止某些组分例如毛被的保留，而大多数常规机械萃取方法利用水溶液，其可导致水性病原体或微生物的生长。因此，非水性萃取方法有助于防止由水导致的任何污染并且包括用低温流体填充容器、将用于处理的一种或多种植物放入容器、对植物提供搅拌、和将残留在容器中的植物颗粒抽出，同时打开容器的阀门以释放那些从基质中分离的组分。
一个实施方式提供了用于植物材料低温分离的系统和方法。以具有等于或低于-150摄氏度温度的低温流体填充容器。经由吊篮将植物材料放入容器并在预定的时间段对容器中的植物材料提供搅拌。在该时间段结束后，将具有至少部分植物材料的吊篮从容器中移除。在搅拌期间由植物材料分离的植物颗粒被沉入容器的底部。从容器中排出低温流体，其包括由植物材料分离的植物颗粒。
对本领域中的技术人员来说，从下列详细的描述，其他实施方式会变得显而易见，其中通过说明所考虑的最佳模式描述了实施方式。应当认识到，其他和不同的实施方式是可能的并且实施方式的一些细节在多种明显的方面能够修改，所有这些都不脱离它们的精神和范围。因此，附图和详细描述在本质上被视为说明性的而不是限制性的。
附图说明
图1是根据一个实施方式用于分离植物材料的分离系统的侧视图。
图2是流程图，其显示了使用图的分离系统分离植物材料的方法。
具体实施方式
常规地，一些植物分离方法需要使用水溶液。然而，使用这样的水溶液可导致污染，例如水性病原体和微生物的生长。为了防止污染的发生，利用非水性的分离方法。根据一个实施方式，图1是用于分离植物材料的分离系统10的侧视图。分离系统10包括分离容器15、搅拌器20、至少一个带孔的吊篮17、和收集由植物材料分离的植物颗粒的收集盘19。在下文中，除非另有说明，否则术语“颗粒”和“组分”以相同的意图含义可交换使用。
分离容器15可具有圆锥形的形状，其顶端上的开口延伸穿过底端，该开口变细形成柄21，柄21具有阀门18以调节通过容器的流体流量。容器15可由例如食品级不锈钢的材料以及其他类型的材料制成。最起码，材料应当能够承受与低温流体的长时间接触，例如那些具有-150摄氏度或更低的温度的液体。
经由三条或更多的支撑腿22可支撑和举起容器15。腿22的长度和数量可依赖于容器15的尺寸和容器15的放置。例如，与当容器15较大且必须放在地上时相比，当容器15大小合适放在桌子上时，腿22可能会更短。此外，随着容器尺寸的增加，腿22的尺寸和数量也可增加。每条腿22可具有例如圆锥形或正方形的形状，并且包括具有锁的滚动小脚轮23以允许容器轻松移动。其他形状的容器和腿是可能的。
在一个实施方式中，可在至少一部分的容器15上放置套16以控制容器15内的温度和防止容器表面的过度冷凝。可用隔热体例如泡沫填充容器套16，或以真空排空。在一个实施方式中，真空度的范围可从759托低至分配给容器的最小压力等级。例如，与食品级聚合材料制成的容器相比，不锈钢容器具有更低的最小压力等级。
通过穿过开口放置吊篮17，可在容器15内使用一个或多个吊篮17。当使用多个吊篮时，吊篮17可在容器15内嵌套在一起以增加将发生的分离的选择性。不同的吊篮可具有不同的筛目直径以分离多种尺寸的植物颗粒。例如，使用的吊篮越多，期望的组分越有可能自身与剩余植物材料分离。每个吊篮17可由筛目材料例如不锈钢制成，其介于筛目材料的网格之间开口空间的直径介于10-10,000微米之间。筛目材料的直径和使用吊篮的数目可基于期望处理的植物材料或期望分离的植物组分、以及期望的分离水平。此外，筛目网格的宽度可在25-400μm的范围内；然而，在一个实施方式中，使用305μm的尺寸。可能是其他尺寸的筛目直径和网格宽度，以及其他类型的筛目材料。最起码，吊篮17的材料应当能够承受等于或低于-150摄氏度的温度。吊篮的形状可以是锥形的底部并且包括至少一个在将吊篮插入容器和从容器中移除期间使用的手柄或附接点。
在分离方法期间，可在容器15的顶部开口上放置盖11。搅拌器20可附着在盖11的底面、面向容器内部、以及可手动或经由马达12驱动，马达12可附接在盖11的顶面。搅拌器20可包括轴13，其延伸自盖底面并向下延伸。一个或多个桨14附接在轴13的与盖11相对的一端。每个桨14的形状为长方形、正方形、三角形、椭圆形、或梯形的一种，然而，可能是其他的桨形状。桨14可具有相同的形状和尺寸、或不同形状和尺寸。此外，在一个实施方式中，一个或多个桨可以以多种周长的孔穿孔。
搅拌器轴13的长度依赖于容器15和任何放入容器中的吊篮17的深度。此外，桨形状和尺寸依赖于容器内部的直径。最起码，桨14应当共形地适合容器和任何放入容器中的吊篮17。优选地，桨从轴延伸到仅比吊篮内壁短一点处以防止在搅拌期间阻碍桨。
搅拌器促进了放入容器内的植物材料的分离。图2是流程图，其显示了经由图1的分离系统分离植物材料的方法。在至少一部分容器周围的套要么填充隔热体要么以真空排空。在一个实施方式中，在759托低至容器的最小压力等级的范围内的真空度下放置(方框31)吊篮。然后，在确保阀门处于关闭的状态下，用低温流体填充(方框32)容器至预先确定的标志。在一个实施方式中，可确定填充标志以防止低温流体由于吊篮和植物材料的位移而溢出容器。
低温流体可包括氦、氢、氮、氖、空气、氧、氟、氩、甲烷、或这些流体的组合。此外，可能是其他类型的低温流体。最起码，低温流体应当等于或低于-150摄氏度。在一个实施方式中，使用液氮。
在至少一个吊篮中放入(方框33)植物材料，通过容器的开口将吊篮降低(方框34)至低温流体中。植物材料可包括整株植物、花、碎皮、叶片、柄、根、和茎、以及任何其他植物部位。放入容器的植物材料的量依赖于容器的尺寸。在一个实施方式中，一次可处理多达3,000克的植物材料；然而，可能是其他的量。在放入吊篮之前，将植物材料冷冻并随后粉碎。在一个实施方式中，植物材料是最近收获的以防止植物的干燥和最大限度的保留期望的植物组分以及植物材料中的其他化学化合物。
一旦在容器中放置好吊篮，将盖放在容器上且搅拌器通过旋转吊篮内的桨为植物材料提供(方框35)搅拌，这导致植物材料中特定组分的分离。搅拌可手动进行或经由马达进行。由低温液体提供的容器内部环境有助于固化某些植物颗粒(例如毛被)，和使这些颗粒容易从植物材料上分离，例如通过减少由于搅拌和分离力造成的破裂。可使用具有不同筛目尺寸的额外的吊篮以通过尺寸分离不同的植物组分。
应当进行足够长的时间段的搅拌以充分地分离期望组分，例如介于1到60分钟之间，和以足够快的速度以确保在低温流体中植物材料的充分搅拌。在一个实施方式中，搅拌时间应当介于10到15分钟之间。
在搅拌完成后，移除盖并将具有任何剩余植物材料的吊篮抬升(方框36)至低温流体上方以排液。在1-30分钟的过程中，可允许植物颗粒沉入容器的底部，其位于或近于阀门上方的锥形柄区域。然而，可能是其他时间，例如超过30分钟。随后将阀门移向(方框37)打开状态以允许分离的植物颗粒经由低温流体退出容器到接收盘上。在一个实施方式中，阀门可在打开和关闭状态之间切换以释放最小体积的低温流体以完全放空分离的植物颗粒。一旦流出干净的液体，关闭阀门。在从容器移除后，分离的植物颗粒可具有多达90％的含水量并且可使用例如冷冻干燥以干燥至期望的浓度。然而，可能是其他干燥方法。
干燥量可基于分离的植物颗粒。在一个实施方式中，应该进行干燥直到植物颗粒具有少于10％的水分含量。此外，在干燥之前或之后可进行分离的植物颗粒的精制。可通过将分离的植物颗粒穿过另外的筛或筛目以分离目标植物组分、进行分离的植物颗粒的溶剂萃取、蒸汽加工植物颗粒、或进行真空蒸馏，进行精制。可使用相同低温流体对于新植物材料重复分离方法。
一旦完成分离，应当清洁容器和所有其他部件。由于容器设计，容易进行清洁并可减少在不同植物材料的分离之间所需的时间，其增加了在特定时间段期间处理植物材料的量。还有，泵和管道的缺乏、以及水的缺乏有助于防止引入微生物污染。
在一个实施方式中，大麻具有不耐热的化合物，其最高度的集中在大麻植物的毛被中。作为分离方法的部分，将大麻植物冷冻、粉碎、和放入具有305μm尺寸的筛目网格的吊篮中。将吊篮和大麻植物降低至低温流体中。例如，一次可处理3,000g大麻。可进行12分钟的手动搅拌，之后从低温流体中移除吊篮并排液。释放阀门并将在搅拌期间由大麻植物分离的毛被从容器中释放。随后将毛被放入冷冻干燥机中18个小时。
在进一步实施方式中，可在容器底部安装再循环泵。再循环泵可从容器底部向容器顶部泵送液体，例如泵到容器内预先设定的标记或液体线。在容器中再循环液体产生了循环向下的流动，其促进了过滤。
尽管参考其实施方式具体展示和描述了本发明，但本领域的技术人员将理解，在不脱离其精神和范围的情况下，在其中可进行形式和细节上的前述和其他变化。
Claims (20)
1.一种用于植物材料低温分离的系统(10)，其包括：
容器(15)，其填充有包括等于或低于-150摄氏度温度的低温流体，其中包括毛被的所述植物材料的颗粒在具有所述低温流体的容器中被固化；
植物材料，其经由吊篮(17)放入所述容器中；
搅拌器(20)，其以预定的时间段向所述容器(15)中的所述植物材料和所述低温流体提供搅拌以分离所述固化的毛被与所述植物材料剩余，其中在所述时间段完成后，包括至少部分所述植物材料的所述吊篮(17)被移除并且在所述搅拌期间由所述植物材料分离的植物颗粒被沉入所述容器(15)的底部；和
阀门(18)，其用于从所述容器(15)中排出包括由所述植物材料分离的植物颗粒的所述低温流体。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其进一步包括：
套(16)，其放置在至少一部分所述容器(15)周围，其中至少一种所述套(16)用隔热体填充和所述套(16)用真空排空。
3.根据权利要求1所述的系统(10)，其中搅拌器包括轴(13)和附接在所述轴(13)一端的至少一个桨(14)。
4.根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述搅拌经由手动或通过马达的至少一种进行。
5.根据权利要求1所述的系统(10)，其进一步包括：
至少一个额外的吊篮(17)，其被提供在所述容器(15)中在具有所述植物材料的吊篮(17)下方，其中每个所述吊篮(17)包括至少在底面的格子且所述格子与其他吊篮具有相同或不同的尺寸。
6.根据权利要求5所述的系统(10)，其中每个吊篮(17)的所述格子的开口空间包括介于10和10,000微米之间的尺寸。
7.根据权利要求1所述的系统(10)，其进一步包括：
再循环泵，其用于在所述容器(15)中再循环所述低温流体。
8.根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述植物材料包括整株植物、花、碎皮、叶片、根、柄、和茎的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的系统(10)，其中至少一种所述植物材料在放入所述容器(15)之前被粉碎并且所述植物材料在放入所述容器(15)之前被冷冻。
10.根据权利要求1所述的系统(10)，其中在所述容器(15)中的所述低温流体不止一次地被使用。
11.一种用于植物材料低温分离的方法(30)，其包括：
以包括等于或低于-150摄氏度温度的低温流体填充容器(15)以固化包括毛被的所述植物材料的颗粒；
经由吊篮(17)将植物材料放入所述容器(15)中；
以预定时间段对所述容器(15)中的所述植物材料提供搅拌以分离所述固化的毛被与所述植物材料；
在所述时间段完成后，移除包括至少部分所述植物材料的所述吊篮(17)；
允许在所述搅拌期间由所述植物材料分离的植物颗粒沉入所述容器(15)底部；和
从所述容器(15)中排出包括由所述植物材料分离的植物颗粒的所述低温流体。
12.根据权利要求11所述的方法(30)，其进一步包括：
在至少部分所述容器(15)周围放置套(16)；和
进行以下至少一个：
以隔热体填充所述套(16)；和
以真空排空所述套(16)。
13.根据权利要求11所述的方法(30)，其进一步包括：
通过包括轴(13)和附接在所述轴(13)一端的至少一个桨(14)的搅拌器进行所述搅拌。
14.根据权利要求11所述的方法(30)，其进一步包括：
经由手动或通过电机的至少一种进行所述搅拌。
15.根据权利要求11所述的方法(30)，其进一步包括：
在所述容器(15)中在具有所述植物材料的所述吊篮(17)下提供至少一个额外的吊篮(17)，其中每个所述吊篮(17)包括至少在底面的格子并且所述格子与其他吊篮(17)具有相同或不同的尺寸。
16.根据权利要求15所述的方法(30)，其中每个吊篮(17)的所述格子的开口空间包括介于10和10,000微米之间的尺寸。
17.根据权利要求11所述的方法(30)，其进一步包括：
在所述容器(15)中再循环所述低温流体。
18.根据权利要求11所述的方法(30)，其中所述植物材料包括整株植物、花、碎皮、叶片、根、柄、和茎的一种或多种。
19.根据权利要求11所述的方法(30)，其进一步包括以下至少一个：
在放入所述容器(15)之前粉碎所述植物材料；和
在放入所述容器(15)之前冷冻所述植物材料。
20.根据权利要求11所述的方法(30)，其中不止一次地在所述容器(15)中使用所述低温流体。
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