CN113018898A - 一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，属于超临界萃取领域，一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，通过多个贯穿含有萃取物的超临界流体并漂浮在其液面的双向浮动柔架的设置，在进行升温降压从而去除二氧化碳时，自升膨胀球受热体积膨胀并能够上浮，此时能够带动螺旋动杆在含有萃取物的超临界流体内向上发生纵向的移动，从而对含有萃取物的超临界流体产生一定的搅动作用，同时在溢出的气态的二氧化碳的冲击下，螺旋动杆能够发生横向的摆动，进一步增大搅动幅度，进而加速气态二氧化碳的溢出速度，相较于现有技术中气态的二氧化碳自主释放的过程，从而缩短药物萃取所需要的时间，显著提高了整体的制药效率。

Description

一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统
技术领域
本发明涉及超临界萃取领域，更具体地说，涉及一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统。
背景技术
物质的压力和温度同时超过它的临界压力(Pc)和临界温度(Tc)的状态，或者说，物质的对比压力(P/Pc)和对比温度(T/Tc)同时大于1的状态称为该物质的超临界状态。任何一种物质都存在三种相态——气相、液相、固相。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力(水的临界温度和临界压力分别为374℃和21.7MPa)。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
超临界状态是一种特殊的流体。在临界点附近，它有很大的可压缩性，适当增加压力，可使它的密度接近一般液体的密度，因而有很好的溶解其他物质的性能，例如超临界水中可以溶解正烷烃。另一方面，超临界态的黏度只有一般液体的1/12至1/4，但它的扩散系数却比一般液体大7至24倍，近似于气体。
超临界二氧化碳萃取分离过程的原理是利用超临界二氧化碳对某些特殊天然产物具有特殊溶解作用，利用超临界二氧化碳的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界二氧化碳溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体二氧化碳萃取过程是由萃取和分离组合而成的
超临界二氧化碳萃取是将二氧化碳变为超临界流体后，将二氧化碳超临界流体作为溶剂，溶解所需萃取的物质，后将超临界流体的二氧化碳通过升温降压的方式变为气态二氧化碳，使得得到的萃取物更加纯净，因而很多医药通过该方式进行萃取，使得到的萃取物的不含其它杂质，在这过程中，虽然升温会加速二氧化碳的释放，但是二氧化碳的释放为自主的释放，因而释放速度相对较慢，导致整个药物萃取的过程时间相对较长，导致药物萃取的效率不高。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，它通过多个双向浮动柔架的设置，在浮升球杆作用下，其贯穿整个含有萃取物的超临界流体并漂浮在其液面上，在萃取后进行升温降压从而去除二氧化碳时，自升膨胀球受热体积膨胀并能够上浮，此时能够带动螺旋动杆在含有萃取物的超临界流体内向上发生纵向的移动，从而对含有萃取物的超临界流体产生一定的搅动作用，同时在溢出的气态的二氧化碳的冲击下，螺旋动杆能够发生横向的摆动，进一步增大搅动幅度，进而加速气态二氧化碳的溢出速度，相较于现有技术中气态的二氧化碳自主释放的过程，从而缩短药物萃取所需要的时间，显著提高了整体的制药效率。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，包括萃取罐、浮动分离罐以及气体回收罐，所述萃取罐、浮动分离罐以及气体回收罐两两之间均连接有带有阀门的连通管，所述浮动分离罐包括罐体，所述罐体内部固定连接有多个均匀分布的双向浮动柔架，所述双向浮动柔架包括与罐体内底端固定连接的自升膨胀球、固定连接在自升膨胀球上端的连接硬杆以及多个固定连接在连接硬杆顶部的浮升球杆，所述浮生球杆下端固定连接有螺旋动杆，所述螺旋动杆下端嵌入至罐体内含有萃取物的超临界流体的液面以下，所述浮升球杆包括与连接硬杆顶端固定连接的柔性杆以及连接在柔性杆顶部的自浮球，所述自浮球内部填充有惰性气体，通过多个双向浮动柔架的设置，在浮升球杆作用下，其贯穿整个含有萃取物的超临界流体并漂浮在其液面上，在萃取后进行升温降压从而去除二氧化碳时，自升膨胀球受热体积膨胀并能够上浮，此时能够带动螺旋动杆在含有萃取物的超临界流体内向上发生纵向的移动，从而对含有萃取物的超临界流体产生一定的搅动作用，同时在溢出的气态的二氧化碳的冲击下，螺旋动杆能够发生横向的摆动，进一步增大搅动幅度，进而加速气态二氧化碳的溢出速度，相较于现有技术中气态的二氧化碳自主释放的过程，从而缩短药物萃取所需要的时间，显著提高了整体的制药效率。
进一步的，所述萃取罐内的温度为31.2-50℃，气压为7.39MPa，在该温度和气压下，使得通入的二氧化碳能够呈现超临界状态，即为流体状态，便于溶解中药切片中所需要的目标萃取物。
进一步的，所述惰性气体为质量分数小的气体，优选为氦气，使得在自然状态下，多个浮升球杆上浮，从而带动连接硬杆以及螺旋动杆处于直立的状态，从而提高其与罐体内含有萃取物的超临界流体的接触面积，从而在升温降压时，自升膨胀球膨胀增大时，螺旋动杆上升，能够对含有萃取物的超临界流体的搅动效果更佳明显，从而显著加快气态二氧化碳的溢出速度，相较于现有技术中气态的二氧化碳自主释放的过程，显著提高了整体的制药效率。
进一步的，所述螺旋动杆包括与自浮球固定连接的飘动段、固定连接在飘动段下端的拨水搅动段以及固定连接在拨水搅动段下端的配重球。
进一步的，所述飘动段为柔性非弹性材料制成，使得在自升膨胀球受热体积膨胀的过程中，螺旋动杆在上升时在溢出的气态二氧化碳的冲击下，能够在含有萃取物的超临界流体内发生横向的摆动，进一步增大其与对含有萃取物的超临界流体的搅动作用，使得气态二氧化碳的溢出速度更快，进一步提高整体的制药效率，所述拨水搅动段为硬质材料制成，且拨水搅动段为螺旋片状结构，有效增大与含有萃取物的超临界流体的接触面积，使得搅动效果更好。
进一步的，所述自升膨胀球包括与连接硬杆固定连接的自浮升端、与罐体内底端固定连接的定位端以及连接在定位端与自浮升端之间的定位拉绳，所述定位端与自浮升端相互匹配，所述自浮升端内部填充双态变液，在含有萃取物的超临界流体进入到罐体内时，在进行升温时，PLUS材料可快速膨胀至原体积的7倍以上，膨胀后甚至可携带重物漂浮于水面，从而使得在升温时，自浮升端能够膨胀同时上升，从而使得螺旋动杆在含有萃取物的超临界流体内不断上升，达到搅动含有萃取物的超临界流体的效果。
进一步的，所述双态变液采用PLUS材料制成。
进一步的，所述自浮升端靠近定位端的一端为硬质非弹性材料制成，所述自浮升端其他部分为弹性材料制成，使得在升温时，双态变液在膨胀过程中自浮升端上半部分能够在其作用下，发生相应的形变膨胀，下半部分的硬质，有效保证其能够与定位端匹配。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过多个双向浮动柔架的设置，在浮升球杆作用下，其贯穿整个含有萃取物的超临界流体并漂浮在其液面上，在萃取后进行升温降压从而去除二氧化碳时，自升膨胀球受热体积膨胀并能够上浮，此时能够带动螺旋动杆在含有萃取物的超临界流体内向上发生纵向的移动，从而对含有萃取物的超临界流体产生一定的搅动作用，同时在溢出的气态的二氧化碳的冲击下，螺旋动杆能够发生横向的摆动，进一步增大搅动幅度，进而加速气态二氧化碳的溢出速度，相较于现有技术中气态的二氧化碳自主释放的过程，从而缩短药物萃取所需要的时间，显著提高了整体的制药效率。
(2)萃取罐内的温度为31.2-50℃，气压为7.39MPa，在该温度和气压下，使得通入的二氧化碳能够呈现超临界状态，即为流体状态，便于溶解中药切片中所需要的目标萃取物。
(3)惰性气体为质量分数小的气体，优选为氦气，使得在自然状态下，多个浮升球杆上浮，从而带动连接硬杆以及螺旋动杆处于直立的状态，从而提高其与罐体内含有萃取物的超临界流体的接触面积，从而在升温降压时，自升膨胀球膨胀增大时，螺旋动杆上升，能够对含有萃取物的超临界流体的搅动效果更佳明显，从而显著加快气态二氧化碳的溢出速度，相较于现有技术中气态的二氧化碳自主释放的过程，显著提高了整体的制药效率。
(4)螺旋动杆包括与自浮球固定连接的飘动段、固定连接在飘动段下端的拨水搅动段以及固定连接在拨水搅动段下端的配重球。
(5)飘动段为柔性非弹性材料制成，使得在自升膨胀球受热体积膨胀的过程中，螺旋动杆在上升时在溢出的气态二氧化碳的冲击下，能够在含有萃取物的超临界流体内发生横向的摆动，进一步增大其与对含有萃取物的超临界流体的搅动作用，使得气态二氧化碳的溢出速度更快，进一步提高整体的制药效率，拨水搅动段为硬质材料制成，且拨水搅动段为螺旋片状结构，有效增大与含有萃取物的超临界流体的接触面积，使得搅动效果更好。
(6)自升膨胀球包括与连接硬杆固定连接的自浮升端、与罐体内底端固定连接的定位端以及连接在定位端与自浮升端之间的定位拉绳，定位端与自浮升端相互匹配，自浮升端内部填充双态变液，在含有萃取物的超临界流体进入到罐体内时，在进行升温时，PLUS材料可快速膨胀至原体积的7倍以上，膨胀后甚至可携带重物漂浮于水面，从而使得在升温时，自浮升端能够膨胀同时上升，从而使得螺旋动杆在含有萃取物的超临界流体内不断上升，达到搅动含有萃取物的超临界流体的效果。
(7)双态变液采用PLUS材料制成。
(8)自浮升端靠近定位端的一端为硬质非弹性材料制成，自浮升端其他部分为弹性材料制成，使得在升温时，双态变液在膨胀过程中自浮升端上半部分能够在其作用下，发生相应的形变膨胀，下半部分的硬质，有效保证其能够与定位端匹配。
附图说明
图1为本发明的主要的系统示意图；
图2为本发明的浮动分离罐部分的结构示意图；
图3为本发明的双向浮动柔架的结构示意图；
图4为本发明的浮升球杆的结构示意图；
图5为本发明的自升膨胀球部分的结构示意图；
图6为图5中A处的结构示意图；
图7为本发明的升温后双向浮动柔架上升时部分的结构示意图。
图中标号说明：
1罐体、2双向浮动柔架、21自升膨胀球、211定位端、212自浮升端、22连接硬杆、23柔性杆、24自浮球、251飘动段、252拨水搅动段、253配重球、3定位拉绳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，包括萃取罐、浮动分离罐以及气体回收罐，萃取罐、浮动分离罐以及气体回收罐两两之间均连接有带有阀门的连通管，萃取罐内的温度为31.2-50℃，气压为7.39MPa，在该温度和气压下，使得通入的二氧化碳能够呈现超临界状态，即为流体状态，便于溶解中药切片中所需要的目标萃取物。
请参阅图2-3，图中a表示含有萃取物的超临界流体，浮动分离罐包括罐体1，罐体1内部固定连接有多个均匀分布的双向浮动柔架2，双向浮动柔架2包括与罐体1内底端固定连接的自升膨胀球21、固定连接在自升膨胀球21上端的连接硬杆22以及多个固定连接在连接硬杆22顶部的浮升球杆，浮生球杆下端固定连接有螺旋动杆，螺旋动杆下端嵌入至罐体1内含有萃取物的超临界流体的液面以下，螺旋动杆包括与自浮球24固定连接的飘动段251、固定连接在飘动段251下端的拨水搅动段252以及固定连接在拨水搅动段252下端的配重球253，飘动段251为柔性非弹性材料制成，请参阅图7，b表示气态的二氧化碳，使得在自升膨胀球21受热体积膨胀的过程中，螺旋动杆在上升时在溢出的气态二氧化碳的冲击下，能够在含有萃取物的超临界流体内发生横向的摆动，进一步增大其与对含有萃取物的超临界流体的搅动作用，使得气态二氧化碳的溢出速度更快，进一步提高整体的制药效率，拨水搅动段252为硬质材料制成，且拨水搅动段252为螺旋片状结构，有效增大与含有萃取物的超临界流体的接触面积，使得搅动效果更好。
请参阅图4，浮升球杆包括与连接硬杆22顶端固定连接的柔性杆23以及连接在柔性杆23顶部的自浮球24，自浮球24内部填充有惰性气体，惰性气体为质量分数小的气体，优选为氦气，使得在自然状态下，多个浮升球杆上浮，从而带动连接硬杆22以及螺旋动杆处于直立的状态，从而提高其与罐体1内含有萃取物的超临界流体的接触面积，从而在升温降压时，自升膨胀球21膨胀增大时，螺旋动杆上升，能够对含有萃取物的超临界流体的搅动效果更佳明显，从而显著加快气态二氧化碳的溢出速度，相较于现有技术中气态的二氧化碳自主释放的过程，显著提高了整体的制药效率。
请参阅图5-6，自升膨胀球21包括与连接硬杆22固定连接的自浮升端212、与罐体1内底端固定连接的定位端211以及连接在定位端211与自浮升端212之间的定位拉绳3，定位端211与自浮升端212相互匹配，自浮升端212靠近定位端211的一端为硬质非弹性材料制成，自浮升端212其他部分为弹性材料制成，使得在升温时，双态变液在膨胀过程中自浮升端212上半部分能够在其作用下，发生相应的形变膨胀，下半部分的硬质，有效保证其能够与定位端211匹配，另外，在进行二氧化碳的分离时，主要是双向浮动柔架2在横向和纵向的变化而加速其释放，因而在一次萃取结束后，下落的自浮升端212未与定位端211完全匹配并不会影响其再次使用，定位端211和定位拉绳3在此主要用于对自升膨胀球21上方的其他结构进行限位，自浮升端212内部填充双态变液，双态变液采用PLUS材料制成，在含有萃取物的超临界流体进入到罐体1内时，在进行升温时，PLUS材料可快速膨胀至原体积的7倍以上，膨胀后甚至可携带重物漂浮于水面，从而使得在升温时，自浮升端212能够膨胀同时上升，从而使得螺旋动杆在含有萃取物的超临界流体内不断上升，达到搅动含有萃取物的超临界流体的效果。
通过多个双向浮动柔架2的设置，在浮升球杆作用下，其贯穿整个含有萃取物的超临界流体并漂浮在其液面上，在萃取后进行升温降压从而去除二氧化碳时，自升膨胀球21受热体积膨胀并能够上浮，此时能够带动螺旋动杆在含有萃取物的超临界流体内向上发生纵向的移动，从而对含有萃取物的超临界流体产生一定的搅动作用，同时在溢出的气态的二氧化碳的冲击下，螺旋动杆能够发生横向的摆动，进一步增大搅动幅度，进而加速气态二氧化碳的溢出速度，相较于现有技术中气态的二氧化碳自主释放的过程，从而缩短药物萃取所需要的时间，显著提高了整体的制药效率。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，包括萃取罐、浮动分离罐以及气体回收罐，所述萃取罐、浮动分离罐以及气体回收罐两两之间均连接有带有阀门的连通管，其特征在于：所述浮动分离罐包括罐体(1)，所述罐体(1)内部固定连接有多个均匀分布的双向浮动柔架(2)，所述双向浮动柔架(2)包括与罐体(1)内底端固定连接的自升膨胀球(21)、固定连接在自升膨胀球(21)上端的连接硬杆(22)以及多个固定连接在连接硬杆(22)顶部的浮升球杆，所述浮生球杆下端固定连接有螺旋动杆，所述螺旋动杆下端嵌入至罐体(1)内含有萃取物的超临界流体的液面以下，所述浮升球杆包括与连接硬杆(22)顶端固定连接的柔性杆(23)以及连接在柔性杆(23)顶部的自浮球(24)，所述自浮球(24)内部填充有惰性气体。
2.根据权利要求1所述的一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，其特征在于：所述萃取罐内的温度为31.2-50℃，气压为7.39MPa。
3.根据权利要求2所述的一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，其特征在于：所述惰性气体为质量分数小的气体，优选为氦气。
4.根据权利要求1所述的一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，其特征在于：所述螺旋动杆包括与自浮球(24)固定连接的飘动段(251)、固定连接在飘动段(251)下端的拨水搅动段(252)以及固定连接在拨水搅动段(252)下端的配重球(253)。
5.根据权利要求4所述的一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，其特征在于：所述飘动段(251)为柔性非弹性材料制成，所述拨水搅动段(252)为硬质材料制成，且拨水搅动段(252)为螺旋片状结构。
6.根据权利要求1所述的一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，其特征在于：所述自升膨胀球(21)包括与连接硬杆(22)固定连接的自浮升端(212)、与罐体(1)内底端固定连接的定位端(211)以及连接在定位端(211)与自浮升端(212)之间的定位拉绳(3)，所述定位端(211)与自浮升端(212)相互匹配，所述自浮升端(212)内部填充双态变液。
7.根据权利要求6所述的一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，其特征在于：所述双态变液采用PLUS材料制成。
8.根据权利要求7所述的一种中药制备用浮动式高提取率超临界萃取系统，其特征在于：所述自浮升端(212)靠近定位端(211)的一端为硬质非弹性材料制成，所述自浮升端(212)其他部分为弹性材料制成。
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