CN202237371U - 水平管道式连续逆流浸出器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种水平管道式连续逆流浸出器。它是由浸提舱和吊撑联轴器组成的，吊撑联轴器位于浸提舱内部，浸提舱为细长筒状，浸提舱的前端上部设加料斗，端部内设筛板过滤筒，端部外层为集液腔，集液腔下部顺序为排液口、提取液管道、提取液自吸泵；浸提舱的尾端设刮板排渣机、溶剂加入口、外设溶剂管道和溶剂管道泵，浸提舱的内部设3-20节推料螺旋，各节推料螺旋由吊撑联轴器连结。本实用新型浸提舱细而长、水平放置，整体结构简洁明晰，实现方式简单，制造成本不高，运输、安装方便。确保溶剂在浸提舱穿过逆行的原料而不被堵塞，提取液的流速通过变频调节提取液自吸泵的动力电机的工作频率，进行定量控制。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及机械设备，具体说就是一种水平管道式连续逆流浸出器。
(二)背景技术
在中药以及天然植物有效成分的提取生产中，一直沿用传统的罐式设备和煎煮浸取工艺，始终存在提取率低、原料浪费大，溶剂用量多、能耗高，间歇生产、人工操作、产品质量不稳定、劳动强度大等诸多弊端。连续逆流提取技术具有突出的高效、节能、降耗等优势特性，并可实现连续化生产，便于工艺过程控制。国际上一些技术发达国家(丹麦、荷兰、美国、日本等)均有不同形式的连续逆流提取设备产品，但都是针对具体提取工艺要求设计的专用产品，且价格昂贵，国内极少引进采用。近年来，涌现出许多连续逆流提取装备的设计方案，如：槽式连续逆流提取机，拖链式连续逆流提取设备，直式连续逆流浸出提取装置(专利号：2004-20018620.X)，折式连续逆流浸出装置(专利号：ZL02029808.9)，双螺旋连续逆流提取装置，(专利号：ZL200510010561.0)等等。实验和实际应用情况表明，连续逆流提取技术设备具有显著的优势，在中药以及茶饮品等生产领域中应用的案例表明，可提高提取率10％以上，出液系数降低40-60％，并且具有明显的节能减耗效果(《中国科技成果》第16期，P59)。这些现代化的新型提取装备，为落后的罐式提取装备的更新换代展示出了广阔的前景。但是，由于存在一系列技术问题没有很好的解决，致使这些装备一直没能在中药生产领域推广应用。尤其是迅猛发展的各类天然植物有效成分大规模提取行业，也对提取工艺装备的技术性能提出了许多新的要求。例如：
1)为适应各种中药和植物提取工艺要求，大多数逆流提取设备的结构设计复杂，应用中故障多，运行不稳定；
2)逆流提取舱的长径比通常在10倍-30倍之间，因而在通常的提取时间内，原料与溶剂逆流相对运动速度较小，这对于某些以“洗涤为主、渗漉为辅”的提取品种(如从甜叶菊中提取甜菊甙)则应用效果较差，工作效率低。
3)此外，目前逆流提取设备造价相比传统设备的制造成本过高，也是阻碍其推广应用的一个重要因素。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于提供一种水平管道式连续逆流浸出器。
本实用新型的目的是这样实现的：它是由浸提舱和吊撑联轴器组成的，吊撑联轴器位于浸提舱内部，浸提舱为细长筒状，浸提舱的前端上部设加料斗，端部内设筛板过滤筒，端部外层为集液腔，集液腔下部顺序为排液口、提取液管道、提取液自吸泵；浸提舱的尾端设刮板排渣机、溶剂加入口、外设溶剂管道和溶剂管道泵，溶剂加入口连接外设溶剂管道外设溶剂管道连接溶剂管道泵，浸提舱的内部设3-20节推料螺旋，每节长度为1.8-2.5米，各节推料螺旋由吊撑联轴器连结，浸提舱内壳体的表面向外顺序为：缠绕的伴热电阻丝、膨胀填充的聚氨酯保温层，不锈钢防护外壳体；浸提舱的上部等间距设置快开清洗口，间隔为0.8米-1.5米；浸提舱的下部设固定支架。
本实用新型还有以下技术特征：
所述的吊撑联轴器包括螺旋轴甲、滑动轴承、固定螺母、吊撑连接杆、上吊撑环、下吊撑环轴连接件和螺旋轴乙，螺旋轴甲与螺旋轴乙通过轴连接件连接在一起，滑动轴承分别卧于上吊撑环和下吊撑环的内侧，上吊撑环和下吊撑环扣于轴连接件上，两边用螺栓固定，吊撑连接杆通过仓体上端的开口向下延伸，直至上吊撑环上方的螺母处，吊撑连接杆下端套扣，与上吊撑环上方的螺母拧紧固定，吊撑连接杆连接固定螺母。
本实用新型一种水平管道式连续逆流浸出器，突出特点是其浸提舱细而长、水平放置，整体结构简洁明晰。浸提舱的长度与直径之比可达到200，为超长行程逆流提取设备的设计提供了一种可靠、经济的技术方案。物料推进器为吊撑联轴器连结的多节推料螺旋组成，克服了螺旋轴加长的技术限制，且实现方式简单，制造成本不高，运输、安装方便。取消了逆流浸提舱常规设计中的加热夹层结构，采用伴热电阻丝和聚氨酯保温层来控制提取温度和防护热量散失。即可满足提取生产工艺要求，又可大幅度减少设备造价和运行维护费用。通常，在逆流提取设备工作中，溶剂完全依靠重力穿透原料，并最终从排液口自然流出。本实用新型在提取液的排液口前设置了筛板过滤筒和集液腔，采用提取液自吸泵将提取液强力抽出，确保溶剂在浸提舱可以穿过逆行的原料而不被堵塞，并最终顺利地由排液口排出。而提取液的排出量(流速)可以通过变频调节提取液自吸泵的动力电机的工作频率，进行定量控制。
(四)附图说明
图1为本实用新型的浸提舱结构示意图；
图2为本实用新型的吊撑联轴器结构示意图；
图3为本实用新型的浸提工作过程示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本实用新型作进一步说明。
实施例1：结合图1、图2，本实用新型一种水平管道式连续逆流浸出器，它是由浸提舱(1)和吊撑联轴器(13)组成的，吊撑联轴器(13)位于浸提舱(1)内部，浸提舱(1)为细长筒状，浸提舱(1)的前端上部设加料斗(2)，端部内设筛板过滤筒(3)，端部外层为集液腔(4)，集液腔(4)下部顺序为排液口(5)、提取液管道(6)、提取液自吸泵(7)；浸提舱(1)的尾端设刮板排渣机(8)、溶剂加入口(9)、外设溶剂管道(10)和溶剂管道泵(11)，溶剂加入口(9)连接外设溶剂管道(10)外设溶剂管道(10)连接溶剂管道泵(11)，浸提舱(1)的内部设3-20节推料螺旋(12)，每节长度为1.8-2.5米，各节推料螺旋(12)由吊撑联轴器(13)连结，浸提舱内壳体(14)的表面向外顺序为：缠绕的伴热电阻丝(15)、膨胀填充的聚氨酯保温层(16)，不锈钢防护外壳体(17)；浸提舱(1)的上部等间距设置快开清洗口(18)，间隔为0.8米-1.5米；浸提舱(1)下部设固定支架(19)。
本实用新型还有以下技术特征：
所述的吊撑联轴器(13)包括螺旋轴甲(21)、滑动轴承(22)、固定螺母(23)、吊撑连接杆(24)、上吊撑环(25)、下吊撑环(28)轴连接件(26)和螺旋轴乙(27)，螺旋轴甲(21)与螺旋轴乙(27)通过轴连接件(26)连接在一起，滑动轴承(22)分别卧于上吊撑环(25)和下吊撑环(28)的内侧，上吊撑环(25)和下吊撑环(28)扣于轴连接件(26)上，两边用螺栓固定，吊撑连接杆(24)通过仓体上端的开口向下延伸，直至上吊撑环(25)上方的螺母处，吊撑连接杆(24)下端套扣，与上吊撑环(25)上方的螺母拧紧固定，吊撑连接杆(24)连接固定螺母(23)。
实施例2：结合图1、图2，本发实用新型针对植物根茎和叶类中有效成分大规模提取生产的工艺需求，通过对现有的各种连续逆流提取设备进行功能-价值分析，构思设计了一种“水平管道式连续逆流浸出器”，主要解决了以下两方面的技术问题：
①增加逆流行程：逆流提取设备工作的基本流程是：原料从浸提舱的一端连续加入，物料推进器将其平稳推向另一端，最终残渣由排渣机构排出；溶剂从浸提舱的另一端进入，逆向穿过原料流向浸提舱的进料端，最终浸提液由浸提舱端头的排液口导出。尽量增加逆流行程，就是要加长浸提舱的长度，这是许多天然成分提取生产工艺提出的重要需求。一般来说，植物有效成分提取工艺过程的主要参数是“投料比”(溶剂与原料的投入比例)、“浸提时间”(在逆流提取中就是原料在浸提舱内的停留时间)、提取温度。浸提时间可以通过调节物料推进器的转速来控制；如果浸提舱的长度不够，原料的行近速度会变得极其缓慢，而受到投料比参数的约束，溶剂的逆向流速也会很慢。原料和溶剂逆流相向运行速度慢，对于实现“渗漉”提取工艺的一种较理想的工况，但对于以“洗涤”为主、渗漉为辅的提取工艺(如甜菊甙提取)来说，则是严重影响了工艺效果和生产效率。大幅度增加浸提舱的长度涉及到解决长轴挠度过大、浸出舱保温加热等一些列设备设计问题。尤其是在浸出舱内，溶剂穿过原料的阻力成倍增大，导致溶剂依靠重力流动困难甚至堵塞。
②精简设备结构：逆流提取设备的处理能力主要取决于其浸出舱的容积，按照通常的设计，要求浸出舱细而长，势必要更多地增加设备的制造成本。必须根据应用对象的具体需求，精简逆流提取设备的设计方案，以实现设备稳定、可靠运行，合理控制设备造价。
实施例3：结合图1、图2、图3，按以下描述制造一台日处理量10吨甜菊叶(提取甜菊甙)的水平管道式连续逆流浸出器：
采用内径500毫米，长60米的水平管道式浸提舱(1)，浸提舱内壳体(14)采用4毫米不锈钢板卷制，总容积11M3，其表面缠绕10条总长400米伴热电阻丝(15)，总功率1.1KW，膨胀填充5毫米厚聚氨酯保温层(16)，浸提舱(1)的外表面为2毫米厚的不锈钢防护外壳体(17)。浸提舱(1)的内部设12节推料螺旋(12)，各节推料螺旋(12)由吊撑联轴器(13)连结。浸提舱(1)的上部以2米间隔共设置29个快开清洗口(18)，下部根据安装现场环境选择设置固定支架(19)。浸提舱(1)的前端上部设一锥形加料斗(2)，端部内设20目筛板过滤筒(3)，端部外层为集液腔(4)；集液腔(4)下部开设1个DN80排液口(5)、连接接DN80提取液管道(6)，并配置吸程5米以上的DN80提取液自吸泵(7)用于定量抽吸提取液。浸提舱(1)的尾端设刮板排渣机(8)，开设1个DN25溶剂加入口(9)、并配置同口径(DN25)的溶剂管道(10)和溶剂管道泵(11)，用于将溶剂连续定量加入。
该水平管道式连续逆流浸出器的工作过程如下：
待提取的固体物料(如本例中的干甜菊叶)从加料斗(2)连续加入到浸提舱(1)的前端，然后由推料螺旋(12)将其平稳地推向浸提舱(1)的末端，最后经浸提的固体残渣由刮板排渣机(8)排出。溶剂按确定的投料比从浸提舱(1)的末端的溶剂加入口(9)连续加入，在其穿过固体原料流向浸提舱(1)前端的过程中，不断溶入固体原料中的活性成分，最终高浓度的提取液由排液口(5)排出。注意到该水平管道式连续逆流浸出器在工作过程是在密闭状态下进行的，因而提取液自吸泵(7)的抽吸作用为浸提舱(1)内的液体逆向穿透固体原料流动提供了稳定的动力。整个提取过程中，新鲜物料和新鲜溶媒连续不断加入，不断更新接触界面，固液两相始终保持逆流相对运动和理想的料-液浓度差(梯度)，这是水平管道式连续逆流浸出器得以高效率地完成浸提过程的基础。一般来说，天然产物有效成分浸出过程中，固体物质中的溶质溶解速度是很大的，而扩散作用的进行却慢得多，因此对浸出速度具有决定性的影响的是扩散作用而不是溶解速度。由菲克(Fick)的扩散定律可知，扩散的动力来自于溶液中浓度梯度，扩散速度与浓度梯度及液层面积直接正相关。水平管道式连续逆流浸出器在工作中可以有效地增大浸液与物料之间的作用接触面积，增加浓度梯度，较理想地体现了动态浸取和多次浸取的思想。如图3所示：提取液浓度c(s)由在入口s1处的c(s1)＝b％，逐渐增大，到出口s0处达到最高c(s0)＝B％；物料可溶物浓度C(s)由在入口s0处的C(s0)＝A％，逐渐减小，到出口s1处达到最小C(s1)＝a％，在每一横断面s处始终保持着良好的浓度差。
Claims (2)
1.一种水平管道式连续逆流浸出器，它是由浸提舱(1)和吊撑联轴器(13)组成的，其特征在于：吊撑联轴器(13)位于浸提舱(1)内部，浸提舱(1)为细长筒状，浸提舱(1)的前端上部设加料斗(2)，端部内设筛板过滤筒(3)，端部外层为集液腔(4)，集液腔(4)下部顺序为排液口(5)、提取液管道(6)、提取液自吸泵(7)；浸提舱(1)的尾端设刮板排渣机(8)、溶剂加入口(9)、外设溶剂管道(10)和溶剂管道泵(11)，溶剂加入口(9)连接外设溶剂管道(10)，外设溶剂管道(10)连接溶剂管道泵(11)，浸提舱(1)的内部设3-20节推料螺旋(12)，每节长度为1.8-2.5米，各节推料螺旋(12)由吊撑联轴器(13)连结，浸提舱内壳体(14)的表面向外顺序为：缠绕的伴热电阻丝(15)、膨胀填充的聚氨酯保温层(16)，不锈钢防护外壳体(17)；浸提舱(1)的上部等间距设置快开清洗口(18)，间隔为0.8米-1.5米；下部设固定支架(19)。
2.根据权利要求1所述的一种水平管道式连续逆流浸出器，其特征在于：所述的吊撑联轴器(13)包括螺旋轴甲(21)、滑动轴承(22)、固定螺母(23)、吊撑连接杆(24)、上吊撑环(25)、下吊撑环(28)轴连接件(26)和螺旋轴乙(27)，螺旋轴甲(21)与螺旋轴乙(27)通过轴连接件(26)连接在一起，滑动轴承(22)分别卧于上吊撑环(25)和下吊撑环(28)的内侧，上吊撑环(25)和下吊撑环(28)扣于轴连接件(26)上，两边用螺栓固定，吊撑连接杆(24)通过仓体上端的开口向下延伸，直至上吊撑环(25)上方的螺母处，吊撑连接杆(24)下端套扣，与上吊撑环(25)上方的螺母拧紧固定，吊撑连接杆(24)连接固定螺母(23)。
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Assignee: Harbin Shen Yi Technology Co., Ltd. Assignor: Heilongjiang Calculation Center Contract record no.: 2013230000998 Denomination of utility model: Horizontal pipeline type continuous counter current extractor Granted publication date: 20120530 License type: Exclusive License Record date: 20130614 |
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