CN111068358A - 高效率超音波萃取设备与提升超临界萃取效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效率超音波萃取设备与提升超临界萃取效率的方法，该高效率超音波萃取设备包括至少一高压反应槽与一超临界流体容器、一液体原料罐、若干高压帮浦与控制阀，该高压反应槽的盖体内更设置有朝内延伸的一超音波棒，用以可于超临界流体混合液体原料进行萃取的过程中，同时对液体原料进行超音波振荡，以萃取、分离出对人体有益的营养成分，进而可提高该高压反应槽的萃取效率、缩短萃取时间。
Description
技术领域
本发明与超临界萃取设备有关，具体是指一种高效率超音波萃取设备与提升超临界萃取效率的方法。
背景技术
习知超临界萃取、分离天然物营养成分的制程，主要是利用超临界状态的二氧化碳流体于高压、低温条件下自天然物萃取出营养成分。而为了提升习知超临界制程的萃取效率，有业者在进行萃取步骤前，先将液体原料(待萃取物粉碎后浸泡于酒精)进行超音波振荡，如中国台湾第I604848号「蜂胶萃取物的萃取方法」专利所示，其是蜂胶原块破碎浸泡酒精后以超音波振荡法进行溶解获得一粗萃物，再将该粗萃物注入高压超临界萃取槽中进行萃取步骤，萃取步骤的条件为压力范围介于3600psi至4000psi之间，温度范围是介于46℃至50℃之间萃取80分钟至120分钟，藉以可获得阿特比灵(artepillin C)成分，萃取效率相较于传统超临界制程有相当的提升。
换言之，前述专利藉由在传统超临界萃取步骤前先进行超音波振荡，可明显地提升萃取的效率。不过，前述专利的萃取时间仍需80分钟至120分钟，萃取效率仍有提升的空间，惟，目前为止，除了前述专利的技术外，目前并无更佳的技术。
发明内容
本发明的主要目的即在提供一种高效率超音波萃取设备与提升超临界萃取效率的方法，其于萃取步骤中同时进行超音波振荡，且产生超音波振荡的超音波棒系直接伸入作用于液体原料，可确实有效地提升萃取效率及缩短萃取时间，结构简单，甚具经济价值。
为达成前述的目的，本发明提供一种高效率超音波萃取设备，包括至少一高压反应槽，用以可自天然物萃取、分离出对人体有益的营养成分，包括开口朝上的一槽体，该槽体底端设有一出料口，供输出萃取液，一盖体，盖设于该槽体的顶端开口，一电加热器，设置于该槽体，用以加热进入该槽体内的液体原料，一超音波棒，设置于该盖体内而伸入槽体；一超临界流体容器与一液体原料罐，连接该高压反应槽，用以分别提供超临界流体与液体原料，该超临界流体是超临界状态二氧化碳流体；若干高压帮浦，设置于该超临界流体容器、液体原料罐与高压反应槽之间，用以将超临界流体与液体原料加压输送至高压反应槽；复数控制阀，分别设置于各该超临界流体容器、液体原料罐与高压反应槽之间，用以分别控制超临界流体、液体原料及萃取液的流向。
较佳地，包括一第一高压反应槽与若干第二高压反应槽，该超临界流体容器与液体原料罐连接第一高压反应槽的槽体顶端与底端，该第一高压反应槽的槽体顶端、底端并透过二连接管合并后连接第二高压反应槽的槽体顶端，用以供该第一高压反应槽内的萃取液再输送至第二高压反应槽进行萃取。
较佳地，该二连接管上并分别设有该控制阀。
较佳地，该超临界流体容器与液体原料罐的输出管路合并后再连接第一高压反应槽的槽体顶端、底端，各该输出管路上分别设有该高压帮浦。
较佳地，该超临界流体容器与液体原料罐的输出管路上更分别设有该控制阀，介于各该高压帮浦与第一高压反应槽的槽体顶端、底端之间。
较佳地，该出料口上设有一控制阀。
较佳地，各该控制阀包含复数高压阀、单向阀与若干背压阀，各该高压阀系分别设置于超临界流体容器与液体原料罐的输出管路、二连接管及各高压反应槽的出料口，用以供控制超临界流体容器与液体原料罐的输出压力、启闭及各高压反应槽是否输出萃取液，各该单向阀系分别设置于超临界流体容器与液体原料罐的输出管路及连接该第一高压反应槽的槽体底端的连接管，用以防止加压的超临界流体与液体原料回流及防止该连接管内的萃取液朝第一高压反应槽的槽体底端回流，该背压阀设置于连接该第一、第二高压反应槽的槽体顶端的连接管，用以可控制该连接管所需压力与流量。
此外，本发明还提供一种提升超临界萃取效率的方法，包括于超临界流体混合液体原料进行萃取的过程中，同时对液体原料进行超音波振荡，以萃取、分离出对人体有益的营养成分，进而可提高该高压反应槽的萃取效率、缩短萃取时间。
较佳地，于至少一高压反应槽内进行萃取过程，该高压反应槽一端连接有一超临界流体容器与一液体原料罐，供将超临界流体与液体原料混合后输入高压反应槽，该高压反应槽包括开口朝上的一槽体，该槽体底端设有一出料口，供输出萃取液，一盖体，盖设于该槽体的顶端开口，一超音波棒，设置于该盖体内而伸入槽体。
较佳地，包括一第一高压反应槽与若干第二高压反应槽，该超临界流体容器与液体原料罐连接第一高压反应槽的槽体顶端与底端，该第一高压反应槽的槽体顶端、底端并透过二连接管合并后连接第二高压反应槽的槽体顶端，用以可供该第一高压反应槽内的萃取液再输送至第二高压反应槽进行萃取、分离。
本发明的优点是：
本发明提供的高效率超音波萃取设备与提升超临界萃取效率的方法，其于萃取步骤中同时进行超音波振荡，且产生超音波振荡的超音波棒系直接伸入作用于液体原料，可确实有效地提升萃取效率及缩短萃取时间，结构简单，甚具经济价值。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的系统图。
图2是本发明另一较佳实施例的系统图。
具体实施方式
以下，兹举本发明数个较佳实施例，并结合附图做进一步的详细说明如后：
首先，请参阅第一图所示，本发明一较佳实施例的高效率超音波萃取设备10，包括一高压反应槽12、一超临界流体容器13、一液体原料罐14、二高压帮浦15、16与复数控制阀。
该高压反应槽12，具有一槽体22、一盖体24及一电加热器26等习知超临界萃取槽的构件，该槽体22底端设有一出料口221，供输出萃取液，该电加热器26用以加热进入槽体22内的液体原料，本发明更于该盖体24内设有一超音波棒28，该超音波棒28伸入槽体22约1/2至1/3深度，而可对该液体原料罐14输入槽体22的液体原料进行24KHz至40KHz间频率的振荡，本实施例采40KHz高频的振荡，藉以可萃取、分离出对人体有益的营养成分。
该超临界流体容器13与液体原料罐14，分别为CO2钢瓶、用以储存并提供超临界CO2流体，及容纳并提供液体原料，二者的输出管路32、42是合并后再分开连接高压反应槽12的槽体22顶端、底端。
该二高压帮浦15、16，分别设置于该超临界流体容器13与液体原料罐14的输出管路32、42，用以可将该超临界流体与液体原料加压、计量输送至高压反应槽12。
各该控制阀，包括五高压阀72与二单向阀74，各该高压阀72分别设置于二输出管路32、42合并前、后位置及高压反应槽12的出料口221，用以可供控制该超临界流体容器13与液体原料罐14的输出压力、启闭及控制高压反应槽12是否输出萃取液。该二单向阀74分别设置于二输出管路32、42合并前的位置，用以防止加压的超临界流体与液体原料回流。
藉此，本发明该高效率超音波萃取设备10的操作方式，是先打开该超临界流体容器13与液体原料罐14，利用该二高压帮浦15、16控制超临界流体容器13与液体原料罐14的输出压力与剂量，再利用各该高压阀72控制高压反应槽12的压力，并透过该电加热器26控制高压反应槽12的温度，操作条件例如：压力2000-4000psi、温度40-60℃、超临界二氧化碳流体流速6-9L/hr，详细的萃取、分离步骤与习知超临界流体萃取设备类似，此处不予赘述，本发明该高效率超音波萃取设备10的特色、功效在于：
该高压反应槽12内设有直接伸入液体原料内的超音波棒28，该超音波棒28所产生的高频振荡，可直接作用于液体原料，俾可大大地提升萃取效率(对人体有益营养成分的含量)及缩短萃取时间。
例如，如表一与表二所示，透过本发明对蜂胶及灵芝进行萃取，与习知无超音波的超临界萃取制程的比较，经实验证明，本发明对同一种天然物可有效缩短萃取时间约1/3左右，且营养成分的萃取量更高，如下：
表一：
表二：
前揭对蜂胶及灵芝进行萃取时，操作条件为温度48℃，压力3800psi。
由上可知，本发明该高效率超音波萃取设备藉由在高压反应槽内设置可直接伸入液体原料的超音波棒的结构，可使该超音波棒所产生的高频振荡直接作用于液体原料，进而可有效地提升萃取效率(营养成分的萃取量更高)及缩短萃取时间，虽然结构简单，但甚具经济价值。
其次，该二输出管路32、42合并后的二高压阀72，可供决定超临界流体与液体原料分别或同时流入高压反应槽12的槽体22顶端或底端，主要视萃取原料的特性、萃取效果而调整。
此外，本发明可再增设若干高压反应槽，如图2所示，本发明另一较佳实施例的高效率超音波萃取设备80，其构成大体上与该高效率超音波萃取设备10相同，不同处在于：其除了前述该高压反应槽12外(后称第一高压反应槽)，更包括另一相同构造的高压反应槽82(后称第二高压反应槽)，且，该第一高压反应槽12的槽体22顶端、底端并透过二连接管84、86合并后连接第二高压反应槽82的槽体顶端，用以可供该第一高压反应槽12内的萃取液再输送至第二高压反应槽82进行萃取，此外，该连接管84上更设有一如前述的高压阀72与一背压阀88，该背压阀88可控制该连接管84所需压力与流量，该连接管86上更设有如前述的一高压阀72与一单向阀74。藉此，透过复数高压反应槽12、82进行超临界萃取，可减少萃取液中的成分种类、使萃取液的成分更为单纯。
再者，由上可知，本发明更可提供一种提升超临界萃取效率的方法，即于前述连接超临界流体容器13与液体原料罐14的高压反应槽12、72内设置一超音波棒28，该超音波棒28并伸入高压反应槽12、72内，俾可于超临界流体混合液体原料进行萃取的过程中，同时对液体原料进行超音波振荡，以萃取、分离出对人体有益的营养成分，进而可提高该高压反应槽的萃取效率、缩短萃取时间。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效率超音波萃取设备，其特征在于，包括：
至少一高压反应槽，用以可自天然物萃取、分离出对人体有益的营养成分，包括开口朝上的一槽体，该槽体底端设有一出料口，供输出萃取液，一盖体，盖设于该槽体的顶端开口，一电加热器，设置于该槽体，用以加热进入该槽体内的液体原料，一超音波棒，设置于该盖体内而伸入槽体；
一超临界流体容器与一液体原料罐，连接该高压反应槽，用以分别提供超临界流体与液体原料，该超临界流体是超临界状态二氧化碳流体；
若干高压帮浦，设置于该超临界流体容器、液体原料罐与高压反应槽之间，用以将超临界流体与液体原料加压输送至高压反应槽；及
复数控制阀，分别设置于各该超临界流体容器、液体原料罐与高压反应槽之间，用以分别控制超临界流体、液体原料及萃取液的流向。
2.如权利要求1所述的高效率超音波萃取设备，其特征在于，包括一第一高压反应槽与若干第二高压反应槽，该超临界流体容器与液体原料罐连接第一高压反应槽的槽体顶端与底端，该第一高压反应槽的槽体顶端、底端并透过二连接管合并后连接第二高压反应槽的槽体顶端，用以供该第一高压反应槽内的萃取液再输送至第二高压反应槽进行萃取。
3.如权利要求2所述的高效率超音波萃取设备，其特征在于，该二连接管上并分别设有该控制阀。
4.如权利要求2所述的高效率超音波萃取设备，其特征在于，该超临界流体容器与液体原料罐的输出管路是合并后再连接第一高压反应槽的槽体顶端、底端，各该输出管路上分别设有该高压帮浦。
5.如权利要求4所述的高效率超音波萃取设备，其特征在于，该超临界流体容器与液体原料罐的输出管路上更分别设有该控制阀，介于各该高压帮浦与第一高压反应槽的槽体顶端、底端之间。
6.如权利要求2所述的高效率超音波萃取设备，其特征在于，该出料口上设有一控制阀。
7.如权利要求3至6中任一项所述的高效率超音波萃取设备，其特征在于，各该控制阀包括复数高压阀、单向阀与若干背压阀，各该高压阀分别设置于超临界流体容器与液体原料罐的输出管路、二连接管及各高压反应槽的出料口，用以供控制该超临界流体容器与液体原料罐的输出压力、启闭及各高压反应槽是否输出萃取液，各该单向阀分别设置于超临界流体容器与液体原料罐的输出管路及连接该第一高压反应槽的槽体底端的连接管，用以防止加压的超临界流体与液体原料回流及防止该连接管内的萃取液朝第一高压反应槽的槽体底端回流，该背压阀设置于连接该第一、第二高压反应槽的槽体顶端的连接管，用以控制该连接管所需压力与流量。
8.一种提升超临界萃取效率的方法，其特征在于，包括于超临界流体混合液体原料进行萃取的过程中，同时对液体原料进行超音波振荡，以萃取、分离出对人体有益的营养成分，进而提高该高压反应槽的萃取效率、缩短萃取时间。
9.如权利要求8所述的提升超临界萃取效率的方法，其特征在于，于至少一高压反应槽内进行萃取过程，该高压反应槽一端连接有一超临界流体容器与一液体原料罐，供将超临界流体与液体原料混合后输入高压反应槽，该高压反应槽包括开口朝上的一槽体，该槽体底端设有一出料口，供输出萃取液，一盖体，盖设于该槽体的顶端开口，一超音波棒，设置于该盖体内而伸入槽体。
10.如权利要求9所述的提升超临界萃取效率的方法，其特征在于，包括一第一高压反应槽与若干第二高压反应槽，该超临界流体容器与液体原料罐系连接第一高压反应槽的槽体顶端与底端，该第一高压反应槽的槽体顶端、底端并透过二连接管合并后连接第二高压反应槽的槽体顶端，用以供该第一高压反应槽内的萃取液再输送至第二高压反应槽进行萃取、分离。
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