CN206184035U - 一种用于动植物原料的多级提取装置 - Google Patents

Abstract

一种用于动植物原料的多级提取装置，属于动植物提取技术领域。包括提取罐（1）、滤膜过滤器（2）、粉碎机（3）和浓缩液膜分离装置，提取罐（1）通过原料输送管（101）与粉碎机（3）相连接提取罐（1）通过第一泵（4）与滤膜过滤器（2）进料口管路连接，微滤膜过滤器（2）的透过液出口连接有透过液输出管（201）；滤膜过滤器（2）的浓缩液出口分别通过浓缩液回流管（202）与提取罐（1）连接、通过浓缩液输送管（203）与浓缩液膜分离装置管路连接。该用于动植物原料的多级提取装置能够将原料粉碎至细粉状进行膜分离提取，提取效率高、收率高，并且能够明显提高所得透过液的浓度、减少溶剂的用量，降低生产成本。

Description

一种用于动植物原料的多级提取装置

技术领域

一种用于动植物原料的多级提取装置，属于动植物提取技术领域。

背景技术

动植物原料浸出是指采用适当的溶剂或方法，从动植物原料（全部或者某一部分）中提取加工获得有效成分（有效成分能溶于溶剂）。在现有工业大规模生产中，动植物原料中有效成分的提取方式，多采用将动植物原料干燥、压片获得片状原料，将片状原料喷淋溶剂，获得提取液。或者，将动植物原料粉碎成厘米级颗粒加入溶剂（如乙醇溶液）热回流提取，在对提取液进行固液分离时多采用厘米或毫米级过滤装置进行粗滤，然后进行分离精制（如萃取、蒸馏）。

申请人在研究中发现，现有的提取装置存在以下问题：首先，现有的提取装置有效成分的收率低、提取效率低，采用压片或厘米级粗粉碎的方式植物中的有效成分难以浸出到溶剂中，并且喷淋溶剂的方式难以充分提取，所得有效成分提取效率较低。其次，现有技术中虽涉及了采用膜分离装置提取植物原料的设计，但多采用将一级过滤获得的透过液以更小孔径的滤膜进行再次分离、精制，获得具体化学成分（如分离蛋白质），但是对于怎样提高有效成分的收率没有任何帮助。再次，申请人发现采用现有的膜提取装置，所得透过液的浓度低、体积大，不但增加了溶剂的成本，还增加了后续对透过液精制、浓缩的能耗。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于动植物原料的多级提取装置，该用于动植物原料的多级提取装置提取效率高、收率高，并且能够明显提高所得透过液的浓度、减少溶剂的用量，降低生产成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该用于动植物原料的多级提取装置，包括提取罐、滤膜过滤器、粉碎机和浓缩液膜分离装置，提取罐通过原料输送管与粉碎机相连接提取罐通过第一泵与滤膜过滤器进料口管路连接，滤膜过滤器的透过液出口连接有透过液输出管；滤膜过滤器的浓缩液出口分别通过浓缩液回流管与提取罐连接、通过浓缩液输送管与浓缩液膜分离装置管路连接；

浓缩液分离装置包括浸出罐和滤膜分离器，浓缩液输送管与浸出罐连接，浸出罐通过第二泵与滤膜分离器进料口管路连接，滤膜分离器的浓缩液出口与浸出罐管路连接；滤膜分离器的浓缩液出口上连接有浓缩液送料管，滤膜分离器的透过液出口上连接有透过液送料管，浸出罐上连接有溶剂补充管。

所述的浓缩液膜分离装置为多个，多个所述的浓缩液膜分离装置沿浓缩液输送方向、由上至下呈多级设置，相邻所述的浓缩液膜分离装置之间，分别通过浓缩液送料管和透过液送料管相连接；相邻所述的浓缩液膜分离装置中：下级浓缩液膜分离装置的透过液出口通过逆流管路，与上级浓缩液膜分离装置的浸出罐相连接。

所述的浓缩液膜分离装置为一个，浓缩液膜分离装置的透过液出口通过回流管路，与浸出罐相连接。

还包括溶剂储罐，提取罐通过溶剂输送管与溶剂储罐相连接，溶剂输送管上设有温度调节器和阀门。

所述的粉碎机的粉碎粒度大于滤膜过滤器的分离孔径，粉碎机的粉碎粒度为微米级或纳米级。

所述的浓缩液回流管、滤膜分离器的透过液出口与浸出罐之间的管路、以及滤膜分离器的浓缩液出口与浸出罐之间的管路上均设有送料泵。

所述的透过液输出管、浓缩液输送管、以及浓缩液送料管上均设有送料泵。

所述的滤膜过滤器和滤膜分离器所用的额滤膜为微滤膜或纳滤膜。

对于本实用新型申请人的说明如下：

粉碎机能够将动植物原料进行充分的粉碎，将原料以粉状的形式投入提取罐中，粉碎后原料细粉达到微米级或纳米级（990微米~0.5纳米），优选的粉碎机的粉碎粒度为990~1微米，该粉碎粒度下粉碎能耗小，且过滤效率高；进一步优选的粉碎机的粉碎粒度为700~2微米，该粉碎粒度下能充分破除绝大多数植物的细胞壁使得动植物细胞中的有效成分充分浸出、提高收率，进一步优选的粉碎机的粉碎粒度为600~35微米，该粉碎粒度下浸出效率较好、并且粉碎效率和过滤效率最高。因此，相比现有技术中将原料压片喷淋提取或者将原料粉碎至厘米级颗粒浸提，本发明提取罐通过原料输送管与粉碎机相连接的设计，使得有效成分的收率和浸出效率有明显提高。粉碎机可以为干粉碎机或湿粉碎机，为湿粉碎机粉碎时，粉碎机通入提取罐所用溶剂作为粉碎用液体。

并且申请人设计，采用滤膜过滤器进行过滤，解决了过滤困难的问题，粉碎机的粉碎粒径大于滤膜过滤器的过滤孔径。滤膜过滤器可以为单个膜过滤器，或者为多个并联的膜过滤器。滤膜过滤器的材质为无机滤膜或有机高分子滤膜（滤膜与溶剂需不相溶），无级滤膜优选为陶瓷滤膜。

对于滤膜过滤器的过滤精度，申请人设计滤膜过滤器和所用滤膜为微滤级滤膜或纳滤级滤膜。优选的，滤膜过滤器的分离孔径为0.005~50微米，该孔径范围内能有效过滤原料细粉，并保证较高过滤效率，实现大规模连续生产。进一步优选的，滤膜过滤器的分离孔径为0.5~30微米，该范围分离孔径内能够有效分离含有脂肪油、挥发油、苷类、萜类、黄酮类、酚类化合物中的至少一种的溶剂，并且具有较高的分离效率。

溶剂通入管上设有温度调节器和阀门，能够调控溶剂的通入量，及时补充溶剂，并且能够调控溶剂通入管和提取罐中的溶剂温度，使提取罐中的溶剂保持在最佳提取温度，提高提取效率。溶剂补充管能够及时向浸出罐中补充溶剂，提高浸出效率。浓缩液回流管、滤膜分离器的透过液出口与浸出罐之间的管路、以及滤膜分离器的浓缩液出口与浸出罐之间的管路上均设有送料泵，透过液输出管、浓缩液输送管、以及浓缩液送料管上均设有送料泵，能够将透过液和浓缩液快速输送。

与现有技术相比，本实用新型的一种用于动植物原料的多级提取装置所具有的有益效果是：

1、该用于动植物原料的多级提取装置能够将原料粉碎至细粉状进行膜分离提取，具有较高的收率和浸出效率，并且能够明显提高所得透过液的浓度、减少溶剂的用量，降低生产成本。

首先，申请人设计了提取罐通过原料输送管与粉碎机相连接，粉碎机将原料粉碎为细粉状，能够破除动植物原料的细胞壁和细胞膜，使有效成分充分浸出到溶剂中，使得有效成分的收率和浸出效率有明显提高。

其次，申请人设计了提取罐和滤膜过滤器相连接，相比现有的过滤装置，采用滤膜过滤器能够过滤微米级的原料细粉，因此在提取罐中可以加入粒度为纳米级或微米级的动植物原料细粉（破除动植物原料细胞壁），使原料细粉与溶剂在提取罐中充分接触、充分完成固液萃取，提高原料中有效成分的收率；由于滤膜过滤器的过滤精度高（小于等于微米级），能有效进行固液分离、有效去除透过液中的杂质。

再次，申请人设计了滤膜过滤器的浓缩液出口分别通过浓缩液回流管与提取罐连接，分离所得的透过液通过透过液回流管回流至提取罐中，在提取罐中进行再次充分浸提，直至透过液达到较高浓度时关闭透过液回流管，高浓度透过液自透过液输出管排出，不但提高了收率，而且减少了溶剂的用量、降低了成本。高浓度的透过液较高，也降低了后续精制、浓缩透过液时的能耗，变相降低了成本。

最后，申请人在研究中发现：现有的提取装置收率低，提取后的原料滤渣中仍存在较高含量的有效成分。并且，虽然溶剂在提取中是几乎无消耗的，但现有提取装置往往需要投入大量的溶剂，才能正常运行，并且现有提取装置所得提取液的容积大、有效成分的浓度低，后续分离、精制、浓缩时需要消耗较高的能耗。因此，申请人设计了浓缩液输送管与浓缩液膜分离装置管路连接，浓缩液分离装置包括浸出罐和滤膜分离器，在浸出罐补加溶剂再次浸提浓缩液（含原料细粉），明显提高了收率；申请人设计滤膜分离器的浓缩液出口与浸出罐管路连接，便于在连续提取中灵活调控、获得高浓度的透过液、减少溶剂用量。

2、该用于动植物原料的多级提取装置进一步提高了浸出效率。首先，申请人设计了溶剂储罐。溶剂储罐上设有温度调节器，能够调节溶剂的温度，提高浸出效率。其次，申请人设计了浓缩液膜分离装置为一个或多个，多个浓缩液膜分离装置沿浓缩液输送方向呈多级设置，相邻浓缩液膜分离装置通过浓缩液送料管和透过液送料管相连接，该设计能够能够实现对原料细粉（以浓缩液的形式送料）的反复浸提-分离，提高了浸出效率和收率。再次，申请人设计每个浓缩液膜分离装置中“滤膜分离器的浓缩液出口与浸出罐管路连接”，以便于将浓缩液回流入本级浓缩液膜分离装置的浸出罐中，进行再次浸提、提高收率，提高透过液的浓度，最终获得高浓度的透过液，降低溶剂用量。最后，申请人设计了逆流管路和回流管路，当浓缩液膜分离装置为一个时，通过回流管路将透过液（含溶剂）回流至浸出罐中，再次浸提，通过回流管路的反复回流、循环浸提，最终获得高浓度的透过液排出；并且由于回流管路的回流，只需向浸出罐中补充极少量的溶剂即可完成循环浸提，减少了溶剂的用量，降低了成本。当浓缩液膜分离装置为多个时，通过逆流管路，将下级缩液膜分离装置的透过液（含溶剂多、有效成分浓度低）逆流输送到上级缩液膜分离装置的浸出罐（浸出罐内浓缩液的有效成分含量高）中，再次浸提-分离，实现溶剂的充分利用、并且无需反复补如新鲜溶剂，最终在最末一级缩液膜分离装置处分离获得高浓度透过液，减少了溶剂的用量，提高了浸出效率。

3、该用于动植物原料的多级提取装置结构紧凑，能够连续提取，提高了生产效率。申请人设计了提取罐、滤膜过滤器、粉碎机和浓缩液膜分离装置，浓缩液膜分离装置为一个或多个，形成了一个连续浸出-分离的装置，能够连续投入原料和溶剂、连续获得高浓度高收率的透过液，大大提高了生产效率、降低了成本。

4、该用于动植物原料的多级提取装置成本低并且适用范围广。该用于动植物原料的多级提取装置能够用于多个领域，能够用于油料作物提油（如自大豆中提取豆油）、能够用于植物类中药原料提取（如桂枝提取挥发油、乙酸乙酯提取决明子提取物、甲醇作为溶剂提取人参中的苷类）、能够用于植物香料提油（如玫瑰、薰衣草中挥发油的提取）、能够用于食用动植物原料提取浸出油（如胡萝卜中提取胡萝卜油、海藻中提取海藻油）。

附图说明

图1为实施例1的一种用于动植物原料的多级提取装置的结构示意图。

图2为实施例2的一种用于动植物原料的多级提取装置的结构示意图。

图3为实施例3的一种用于动植物原料的多级提取装置的结构示意图。

其中：1、提取罐 101、溶剂通入管 102、原料通入管 103、温度调节器 2、滤膜过滤器 201、透过液输出管 202、浓缩液回流管 203、浓缩液输送管 204、透过液回流管3、粉碎机 4、第一泵 5、浸出罐 501、溶剂补充管 502、温度调节器 6、滤膜分离器 601、浓缩液送料管 602、透过液输出管 603、逆流管路 604、回流管路 7、第二泵 8、溶剂储罐 9、溶剂补充罐。

具体实施方式

图1是本发明的最佳实施例，下面结合图1~3本发明做进一步说明。

实施例1

参照图1，该用于动植物原料的多级提取装置，包括提取罐1、滤膜过滤器2、粉碎机3和浓缩液膜分离装置，提取罐1通过原料输送管101与粉碎机3相连接提取罐1通过第一泵4与滤膜过滤器2进料口管路连接，滤膜过滤器2的透过液出口连接有透过液输出管201；滤膜过滤器2的浓缩液出口分别通过浓缩液回流管202与提取罐1连接、通过浓缩液输送管203与浓缩液膜分离装置管路连接。浓缩液分离装置包括浸出罐5和滤膜分离器6，浸出罐5通过第二泵7与滤膜分离器6进料口管路连接，滤膜分离器6的浓缩液出口与浸出罐5管路连接；滤膜分离器6的浓缩液出口上连接有浓缩液送料管601，浸出罐5上连接有溶剂补充管501。

粉碎机3的粉碎粒度大于滤膜过滤器2的分离孔径，粉碎机3的粉碎粒度为600~2微米，具体的，粉碎机的粉碎粒度为600~35微米。透过液输出管201、浓缩液回流管202、浓缩液输送管203、滤膜分离器6的透过液出口与浸出罐5之间的管路、滤膜分离器6的浓缩液出口与浸出罐5之间的管路、以及浓缩液送料管601上均设有送料泵。滤膜过滤器2和滤膜分离器6所用的额滤膜为微滤膜或纳滤膜，滤膜过滤器2和滤膜分离器6均设有反冲洗管路。滤膜分离器6的分离孔径小于等于滤膜过滤器2的分离孔径。提取罐1和浸出罐5上均设有搅拌器，提取罐1和浸出罐5上可以设有加热装置，也可以不设置加热装置。

本实施例除了包含以上结构外，还包含以下结构：浓缩液膜分离装置为一个，浓缩液膜分离装置的透过液出口通过回流管路604，与浸出罐5相连接，浸出罐5上连接有溶剂补充管501。

实施例2

参照图2，本实施例除了包含以上结构外，本实施例与实施例1的区别为：浓缩液膜分离装置为多个，多个所述的浓缩液膜分离装置沿浓缩液输送方向、由上级至下级呈多级设置，相邻所述的浓缩液膜分离装置之间，分别通过浓缩液送料管601和透过液送料管602相连接；相邻所述的浓缩液膜分离装置中：下级浓缩液膜分离装置的透过液出口通过逆流管路603，与上级浓缩液膜分离装置的浸出罐5相连接。

对于溶剂补充管501有多种设计：参照图2，可以设计为，只有最末一级浓缩液膜分离装置上设有溶剂补充管501，其余各级浓缩液膜分离装置的浸出罐5不设置溶剂补充管501。将下级浓缩液膜分离装置中浓度较低的透过液，通过逆流管路603补充到上级浓缩液膜分离装置的浸出罐5中（作为浸提用的补充溶剂），再次浸提，以提高最终获得的透过液的浓度，通过最末一级浓缩液膜分离装置的透过液输出管602获得高浓度透过液。

或者，各级浓缩液膜分离装置上均设有溶剂补充管501，但只有最末一级浓缩液膜分离装置的溶剂补充管501能够开启并补充溶剂，其余各级浓缩液膜分离装置的溶剂补充管501工作过程中保持关闭状态，该设计，同样能够在通过最末一级浓缩液膜分离装置的透过液输出管602获得高浓度透过液。

实施例3

参照图3，本实施例除了包含实施例2的所有结构外，区别为：包括溶剂储罐8，提取罐1通过溶剂输送管102与溶剂储罐8相连接，溶剂输送管102上设有温度调节器103和阀门。包括溶剂补充罐9，溶剂补充管501的进液端连接有溶剂补充罐9，溶剂补充管501上设有温度调节器502和阀门。包括透过液回流管204，滤膜过滤器2的透过液出口通过透过液回流管204与提取罐1相连接，透过液回流管204能够将低浓度的透过液回流至提取罐1中进行浸提，直至透过液浓度达到较高值时，关闭透过液回流管204，将高浓度透过液自透过液输出管201排出。

该用于动植物原料的多级提取装置的操作方法，包括如下步骤：

a）粉碎机3将原料粉碎为细粉，将细粉和溶剂按配比加入提取罐1，在提取罐1中混合浸提；将提取罐1排出的混合物料，通过第一泵4进入滤膜过滤器2过滤；

b）滤膜过滤器2过滤时：关闭浓缩液回流管202，开启透过液输出管201浓缩液输送管203，透过液自透过液输出管201输出，浓缩液自浓缩液输送管203进入浓缩液膜分离装置；

或者，先关闭浓缩液输送管203，开启透过液输出管201和浓缩液回流管202，透过液自透过液输出管201输出，浓缩液回流至提取罐1再次浸提；然后，关闭浓缩液回流管202，开启透过液输出管201浓缩液输送管203，透过液自透过液输出管201输出，浓缩液自浓缩液输送管203进入浓缩液膜分离装置；

c）每个浓缩液膜分离装置工作时：浓缩液自浓缩液输送管203流入浸出罐5，在浸出罐5中浸提，混合物料通过第二泵7进入滤膜分离器6过滤分离，滤膜分离器6排出的浓缩液通过管路回流至浸出罐5中循环浸提，停止回流浓缩液，滤膜分离器6所得透过液通过透过液送料管602排出，滤膜分离器6所得浓缩液通过浓缩液送料管601排出；

具体的，参照图1，当浓缩液膜分离装置为一个时，还设有回流管路604；滤膜过滤器2排出的浓缩液自浓缩液输送管203流入浸出罐5，在浸出罐5中浸提，混合物料通过第二泵7进入滤膜分离器6分离，滤膜分离器6排出的浓缩液通过管路回流至浸出罐5中循环浸提，滤膜分离器6排出的透过液通过回流管路604回流入浸出罐5中循环浸提；待透过液浓度达到较高值时，关闭回流管路604，停止回流浓缩液和透过液，滤膜分离器6所得透过液通过透过液送料管602排出，滤膜分离器6所得浓缩液通过浓缩液送料管601排出；

具体的，参照图2~3，当浓缩液膜分离装置为多个时，还设有逆流管路603；多个浓缩液膜分离装置沿浓缩液输送方向、由上级至下级呈多级设置，每级浓缩液膜分离装置的工作过程如步骤c）每个浓缩液膜分离装置工作过程。相邻两级浓缩液膜分离装置通过浓缩液送料管601和透过液送料管602连接，浓缩液送料管601和透过液送料管602的出料端均与下级浓缩液膜分离装置的浸出罐5相连接，使得上一级浓缩液膜分离装置排出的浓缩液和透过液，通过浓缩液送料管601和透过液送料管602送入下一级浓缩液膜分离装置的浸出罐5中，通过多级设置的浓缩液膜分离装置，对浓缩液进行多次浸提-分离。相邻两级浓缩液膜分离装置中，下级浓缩液膜分离装置的透过液（有效成分浓度低），通过逆流管路603送入上级浓缩液膜分离装置的浸出罐5中（浓缩液有效成分含量高），实现了透过液的逆流输送，既补充了上级浸出罐5中的溶剂量、节省溶剂，又能够再次浸提-分离、提高透过液浓度。总之，通过浓缩液送料管601和透过液送料管602（由上级向下级送浓缩液和透过液），以及逆流管路603（由下级向上级逆流送透过液），实现了连续高效的循环提取，最终通过最末一级浓缩液膜分离装置的透过液送料管602获得浓度极高的透过液。

参照图1~3，工作过程中，通过溶剂补充罐9和溶剂补充管501向浸出罐5中补充溶剂。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于动植物原料的多级提取装置，其特征在于：包括提取罐（1）、滤膜过滤器（2）、粉碎机（3）和浓缩液膜分离装置，提取罐（1）通过原料输送管（101）与粉碎机（3）相连接提取罐（1）通过第一泵（4）与滤膜过滤器（2）进料口管路连接，滤膜过滤器（2）的透过液出口连接有透过液输出管（201）；滤膜过滤器（2）的浓缩液出口分别通过浓缩液回流管（202）与提取罐（1）连接、通过浓缩液输送管（203）与浓缩液膜分离装置管路连接；

浓缩液分离装置包括浸出罐（5）和滤膜分离器（6），浓缩液输送管（203）与浸出罐（5）连接，浸出罐（5）通过第二泵（7）与滤膜分离器（6）进料口管路连接，滤膜分离器（6）的浓缩液出口与浸出罐（5）管路连接；滤膜分离器（6）的浓缩液出口上连接有浓缩液送料管（601），滤膜分离器（6）的透过液出口上连接有透过液送料管（602），浸出罐（5）上连接有溶剂补充管（501）。

2.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的多级提取装置，其特征在于：所述的浓缩液膜分离装置为多个，多个所述的浓缩液膜分离装置沿浓缩液输送方向、由上至下呈多级设置，相邻所述的浓缩液膜分离装置之间，分别通过浓缩液送料管（601）和透过液送料管（602）相连接；相邻所述的浓缩液膜分离装置中：下级浓缩液膜分离装置的透过液出口通过逆流管路（603），与上级浓缩液膜分离装置的浸出罐（5）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的多级提取装置，其特征在于：所述的浓缩液膜分离装置为一个，浓缩液膜分离装置的透过液出口通过回流管路（604），与浸出罐（5）相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的多级提取装置，其特征在于：还包括溶剂储罐（8），提取罐（1）通过溶剂输送管（102）与溶剂储罐（8）相连接，溶剂输送管（102）上设有温度调节器（103）和阀门。

5.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的多级提取装置，其特征在于：所述的粉碎机（3）的粉碎粒度大于滤膜过滤器（2）的分离孔径，粉碎机（3）的粉碎粒度为微米级或纳米级。

6.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的多级提取装置，其特征在于：所述的浓缩液回流管（202）、滤膜分离器（6）的透过液出口与浸出罐（5）之间的管路、以及滤膜分离器（6）的浓缩液出口与浸出罐（5）之间的管路上均设有送料泵。

7.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的多级提取装置，其特征在于：所述的透过液输出管（201）、浓缩液输送管（203）、以及浓缩液送料管（601）上均设有送料泵。

8.根据权利要求1所述的一种用于动植物原料的多级提取装置，其特征在于：所述的滤膜过滤器（2）和滤膜分离器（6）所用的额滤膜为微滤膜或纳滤膜。