CN212395930U - 提取天然咖啡因的升华结晶组合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，所述装置包括升华罐和结晶罐，二者横向放置且通过蒸汽通道连通。所述装置通过电机带动桨叶转动，使物料充分均匀混合，并通过刮板对主罐体内壁刮理，便于反应罐清理，同时刮板对靠近主罐体内壁的物料进行搅拌。通过将加热器固接在整个主罐体外侧，避免了升华罐内整体温度的变化，保证升华罐内温度恒定，提升了物料加工效果。通过电机带动螺旋扇叶转动，使结晶罐内壁上逐渐凝结的咖啡因晶体被不断剥离，最终通过出料口进行收集，无需等待统一剥离。同时在收料时无需停止对升华罐的加热，节省了冷却和再次加热所需时间和消耗的资源，避免了咖啡因晶体与空气的接触，保证了所得咖啡因的质量。

Description

提取天然咖啡因的升华结晶组合装置

技术领域

本实用新型属于食品加工设备技术领域，涉及一种咖啡因提取装置，具体为提取天然咖啡因的升华结晶组合装置。

背景技术

咖啡因是世界上最常用的一种中枢神经兴奋剂，因其特有的对神经系统的兴奋作用而被广泛应用于食品、饮料和医药等行业。在含有咖啡因的植物中，茶叶中含有较多的咖啡因(约2-5％)且廉价易得，因此常被作为工业上提取咖啡因的原料。升华法作为从茶叶中提取咖啡因的一种常用方法，具有操作简单，产物纯度高等优点。

现有的提取茶叶中咖啡因的升华装置一般采用静态升华和仅在底部进行加热的方式，原料在升华过程中受热不均匀，出现局部效果好，局部效果差的状况，致使原料中的咖啡因不能完全升华出来，导致了原料的浪费，同时咖啡因的得率较低。目前也有部分相关专利加入了搅拌装置，但大多只能对升华罐中间的物料进行搅拌，无法搅拌到与升华罐内壁接触的物料，搅拌效果较差，不能使升华罐中的物料得到充分均匀的搅拌，并且现有的升华罐在下料完成后，罐体的内壁上会附着有较多的残留物，使得升华罐不便于进行清理。此外，现有的提取茶叶中咖啡因的结晶装置常位于升华装置的上方，对原料加热一定时间后需要停止加热进行冷却和刮料，这大大降低了加工效率，无法达到连续生产的目的，当再次进行升华时，需要为升华装置再次升温，消耗的能源较大，且刮料时粉末状的咖啡因容易飞扬，造成工作环境的污染，不利于工作人员的身体健康。

实用新型内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，保证咖啡因得以充分升华，获取高纯度和高得率的天然咖啡因，提高升华罐内物料的受热均匀度，达到连续生产的目的，本实用新型提供了提取天然咖啡因的升华结晶组合装置。

技术方案：提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，所述装置包括升华罐和结晶罐，二者横向放置且通过蒸汽通道连通；升华罐包括可拆卸连接的罐盖和主罐体，罐盖上设有进料口和搅拌器，主罐体设于罐体支撑架上；所述搅拌器自上而下包括第一电机、第一减速机、第一联轴器和第一转动轴，其中第一转动轴伸入主罐体内，第一转动轴上横向均匀分布至少一组桨叶，桨叶上方的第一转动轴上设有连接杆；主罐体内沿内壁设有刮板，刮板与连接杆连接，主罐体外壁上设有加热器，主罐体下方设有废料口，升华罐外侧设有数显控温装置；结晶罐包括螺旋输送器和冷凝器，所述螺旋输送器自上而下包括第二电机、第二减速机、第二联轴器和第二转动轴，其中第二转动轴伸入冷凝器内，第二转动轴上分布螺旋扇叶，所述冷凝器下方设有出料口。

优选的，所述结晶罐相对于升华罐水平放置或垂直放置。

优选的，所述罐盖和蒸汽通道外壁均包覆有保温层。

优选的，罐盖底部两侧均设有第一法兰，主罐体与罐盖对应位置均设有第二法兰，第一法兰和第二法兰通过螺栓连接。

优选的，所述搅拌器通过第一电机支撑架固定于罐盖上，且第一减速机与第一电机支撑架固定连接；所述螺旋输送器通过第二电机支撑架固定于冷凝器上，且第二减速机与第二电机支撑架固定连接。

优选的，所述蒸汽通道分为可拆卸连接的两部分，其中靠近升华罐的一侧设有第三法兰，靠近结晶罐的一侧设有第四法兰，第三法兰和第四法兰通过螺栓连接。

优选的，蒸汽通道内设有滤网。

优选的，升华罐与加热器之间形成空腔，空腔供油注入，升华罐外壁上方设有进油口，下方设有出油口。

优选的，结晶罐与冷凝器之间形成空腔，空腔供冷凝液注入，结晶罐外壁上方设有冷凝液出液口，下方设有冷凝液进液口。

优选的，第一转动轴与罐盖之间通过第一轴封连接，第一轴封上方设有第一轴承且与第一转动轴转动连接；第二转动轴与冷凝器之间通过第二轴封连接，第二轴封上方设有第二轴承且与第二转动轴转动连接。

以上任一所述装置可以根据生产需要而放大或缩小尺寸。

有益效果：本实用新型所述装置通过升华罐上设置的电机带动转动轴轴壁上的桨叶在升华罐的内部转动，使物料在升华罐内被充分均匀地搅拌，并且在转动轴转动时能够带动刮板对主罐体的内壁进行刮理，便于反应罐的清理，同时刮板也能够对靠近主罐体内壁的物料进行搅拌，使得搅拌效果更好。通过将加热器固接在整个升华罐主罐体外侧，避免了升华罐内整体温度的变化，有效地控制了升华罐内的温度恒定，提升了物料的加工效果。通过结晶罐上设置的电机带动转动轴上的螺旋扇叶转动，使得结晶罐内壁上逐渐凝结的咖啡因晶体被螺旋扇叶不断剥离下来，最终通过出料口进行收集，无需等待统一剥离，有效地提高了工作效率，又使用收料桶与结晶罐连通收集咖啡因晶体，避免了咖啡因飞溅污染工作环境，同时在收料时无需停止对升华罐的加热，节省了冷却和再次加热所需要的时间和消耗的资源，又避免了咖啡因晶体与空气的接触，保证了所得咖啡因的质量。

附图说明

图1是本实用新型所述装置的内部结构示意图；

图2是本实用新型所述装置的正视图；

图3是图1中A部分或图2中B部分的局部放大图；

图中，1、升华罐；2、结晶罐；3、蒸汽通道；4、主罐体；5、罐盖；6、加热器；7、进料口；8、废料口；9、保温层；10、罐体支撑架；11、第一法兰；12、第二法兰；13、搅拌器；14、第一电机；15、第一减速机；16、第一电机支撑架；17、第一联轴器；18、第一轴承；19、第一轴封；20、第一转动轴；21、桨叶；22、刮板；23、连接杆；24、第三法兰；25、第四法兰；26、滤网；27、螺旋输送器；28、冷凝器；29、出料口；30、第二电机；31、第二减速机；32、第二电机支撑架；33、第二联轴器；34、第二转动轴；35、螺旋扇叶；36、第二轴承；37、第二轴封；38、冷凝液出液口；39、冷凝液进液口；40、数显控温装置；41、进油口；42、出油口。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本实用新型的内容，但不应理解为对本实用新型的限制。在不背离本实用新型精神和实质的情况下，对本实用新型方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本实用新型的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，所述装置包括升华罐1和结晶罐2，二者横向放置且通过蒸汽通道3连通；升华罐1包括可拆卸连接的罐盖5和主罐体4，罐盖5上设有进料口7和搅拌器13，主罐体4设于罐体支撑架10上；所述搅拌器13自上而下包括第一电机14、第一减速机15、第一联轴器17和第一转动轴20，其中第一转动轴20伸入主罐体4内，第一转动轴20上横向均匀分布至少一组桨叶21，桨叶21上方的第一转动轴20上设有连接杆23；主罐体4内沿内壁设有刮板22，刮板22与连接杆23连接，主罐体4外壁上设有加热器6，主罐体4下方设有废料口8，升华罐1外侧设有数显控温装置40；结晶罐2包括螺旋输送器27和冷凝器28，所述螺旋输送器27自上而下包括第二电机30、第二减速机31、第二联轴器33和第二转动轴34，其中第二转动轴34伸入冷凝器28内，第二转动轴34上分布螺旋扇叶35，所述冷凝器28下方设有出料口29。物料在升华罐1内被加热后，其中的咖啡因升华出来，通过蒸汽通道3进入到结晶罐2，在结晶罐2内壁上迅速凝结成咖啡因晶体。

所述结晶罐2相对于升华罐1水平放置或垂直放置。

所述罐盖5和蒸汽通道3外壁均包覆有保温层9。保温层9可以防止咖啡因气体在罐盖5和蒸汽通道3内壁凝结。

罐盖5底部两侧均设有第一法兰11，主罐体4与罐盖5对应位置均设有第二法兰12，第一法兰11和第二法兰12通过螺栓连接。

所述搅拌器13通过第一电机支撑架16固定于罐盖5上，且第一减速机15与第一电机支撑架16固定连接；所述螺旋输送器27通过第二电机支撑架32固定于冷凝器28上，且第二减速机31与第二电机支撑架32固定连接。搅拌器13通过外接电源驱动第一电机14启动，第一电机14通过第一联轴器17带动第一转动轴20转动，第一转动轴20在转动时能够带动第一转动轴20轴壁上的桨叶21在升华罐1内部转动，桨叶21在升华罐1内部转动时可以带动主罐体4内的物料上下左右搅拌，使物料在升华罐1内均匀受热，第一转动轴20通过连接杆23带动刮板22以第一转动轴20为轴线沿着主罐体4的内壁进行圆周转动，罐壁的物料被刮板22刮理下来后通过桨叶21的搅动与其它物料混合，交换热量，便于升华罐内物料的快速升温，同时刮板22能够对主罐体4的内壁进行刮理，便于反应罐的清理。螺旋输送器27通过外接电源驱动第二电机30启动，第二电机30通过第二联轴器33带动第二转动轴34转动，第二转动轴34在转动时能够带动轴壁上的螺旋桨叶35在结晶罐2内部转动，咖啡因气体在结晶罐2内壁上凝结积累后被螺旋桨叶36不断剥离，并逐渐向下推移，最终通过出料口29进行收集。

所述蒸汽通道3分为可拆卸连接的两部分，其中靠近升华罐1的一侧设有第三法兰24，靠近结晶罐2的一侧设有第四法兰25，第三法兰24和第四法兰25通过螺栓连接。

蒸汽通道3内设有滤网26。

升华罐1与加热器6之间形成空腔，空腔供油注入，升华罐1外壁上方设有进油口41，下方设有出油口42。可在空腔内设置电热管对油进行加热或不断通入流动的热油用于为主罐体4内的物料进行加热，使物料中的咖啡因升华出来。

结晶罐2与冷凝器28之间形成空腔，空腔供冷凝液注入，结晶罐2外壁上方设有冷凝液出液口38，下方设有冷凝液进液口39。

第一转动轴20与罐盖5之间通过第一轴封19连接，第一轴封19上方设有第一轴承18且与第一转动轴20转动连接；第二转动轴34与冷凝器28之间通过第二轴封37连接，第二轴封37上方设有第二轴承36且与第二转动轴34转动连接。

实施例2

使用半径为0.8米的升华罐1和半径为0.4米的结晶罐2对原料中的咖啡因进行提取，结晶罐2相对于升华罐1水平放置，其余同实施例1。

关闭废料口8，通过进料口7加入二分之一升华罐体积的原料，将搅拌器13的转速设置为40转/分钟，通过数显控温装置40控制加热器6内的油浴温度为200℃，在此温度下加热20分钟，通过出料口29收集咖啡因晶体，所得咖啡因晶体呈白色且有丝光，经高效液相色谱检测所得咖啡因晶体纯度为98.74％。

实施例3

使用半径为1.5米的升华罐1和半径为1米的结晶罐2对原料中的咖啡因进行提取，结晶罐2相对于升华罐1垂直放置，其余同实施例1。

关闭废料口8，通过进料口7加入三分之一升华罐体积的原料，将搅拌器13的转速设置为50转/分钟，通过数显控温装置40控制加热器6内的油浴温度为200℃，在此温度下加热30分钟，通过出料口29收集咖啡因晶体，所得咖啡因晶体呈白色且有丝光，经高效液相色谱检测所得咖啡因晶体纯度为98.53％。

Claims (10)

1.提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，其特征在于，所述装置包括升华罐(1)和结晶罐(2)，二者横向放置且通过蒸汽通道(3)连通；升华罐(1)包括可拆卸连接的罐盖(5)和主罐体(4)，罐盖(5)上设有进料口(7)和搅拌器(13)，主罐体(4)设于罐体支撑架(10)上；所述搅拌器(13)自上而下包括第一电机(14)、第一减速机(15)、第一联轴器(17)和第一转动轴(20)，其中第一转动轴(20)伸入主罐体(4)内，第一转动轴(20)上横向均匀分布至少一组桨叶(21)，桨叶(21)上方的第一转动轴(20)上设有连接杆(23)；主罐体(4)内沿内壁设有刮板(22)，刮板(22)与连接杆(23)连接，主罐体(4)外壁上设有加热器(6)，主罐体(4)下方设有废料口(8)，升华罐(1)外侧设有数显控温装置(40)；结晶罐(2)包括螺旋输送器(27)和冷凝器(28)，所述螺旋输送器(27)自上而下包括第二电机(30)、第二减速机(31)、第二联轴器(33)和第二转动轴(34)，其中第二转动轴(34)伸入冷凝器(28)内，第二转动轴(34)上分布螺旋扇叶(35)，所述冷凝器(28)下方设有出料口(29)。

2.根据权利要求1所述的提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，其特征在于，所述结晶罐(2)相对于升华罐(1)水平放置或垂直放置。

3.根据权利要求1所述的提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，其特征在于，所述罐盖(5)和蒸汽通道(3)外壁均包覆有保温层(9)。

4.根据权利要求1所述的提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，其特征在于，罐盖(5)底部两侧均设有第一法兰(11)，主罐体(4)与罐盖(5)对应位置均设有第二法兰(12)，第一法兰(11)和第二法兰(12)通过螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，其特征在于，所述搅拌器(13)通过第一电机支撑架(16)固定于罐盖(5)上，且第一减速机(15)与第一电机支撑架(16)固定连接；所述螺旋输送器(27)通过第二电机支撑架(32)固定于冷凝器(28)上，且第二减速机(31)与第二电机支撑架(32)固定连接。

6.根据权利要求1所述的提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，其特征在于，所述蒸汽通道(3)分为可拆卸连接的两部分，其中靠近升华罐(1)的一侧设有第三法兰(24)，靠近结晶罐(2)的一侧设有第四法兰(25)，第三法兰(24)和第四法兰(25)通过螺栓连接。

7.根据权利要求1或6所述的提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，其特征在于，蒸汽通道(3)内设有滤网(26)。

8.根据权利要求1所述的提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，其特征在于，升华罐(1)与加热器(6)之间形成空腔，空腔供油注入，升华罐(1)外壁上方设有进油口(41)，下方设有出油口(42)。

9.根据权利要求1所述的提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，其特征在于，结晶罐(2)与冷凝器(28)之间形成空腔，空腔供冷凝液注入，结晶罐(2)外壁上方设有冷凝液出液口(38)，下方设有冷凝液进液口(39)。

10.根据权利要求1所述的提取天然咖啡因的升华结晶组合装置，其特征在于，第一转动轴(20)与罐盖(5)之间通过第一轴封(19)连接，第一轴封(19)上方设有第一轴承(18)且与第一转动轴(20)转动连接；第二转动轴(34)与冷凝器(28)之间通过第二轴封(37)连接，第二轴封(37)上方设有第二轴承(36)且与第二转动轴(34)转动连接。

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