201029737 、 六、發明說明： ^ 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種萃取植物等包含有水分或油 脂之物質的方法及其裝置，更詳而言之，特別係指一 種於密閉系統中，利用微波加熱以及惰性氣體由上往 下導引，進行植物精油及精露萃取的方法及其裝置。 【先前技術】 在高度重視速度與效率的今天，高效、簡便的分 # 離萃取方式已成為主要實施方向。習知廣為運用的萃 取方法，主要包含有利用由下向上之高溫蒸氣進行萃 取之水蒸氣蒸德法、以及索氏萃取法（Soxh 1 et)等， 這些萃取方法在萃取不同的原料及樣品’都有其所擅 長之處。然而，水蒸氣蒸餾法常因加熱溫度不夠，導 - 致蒸氣升至半空，即因熱量消散而先行冷凝成水滴， 致使無法完全夾帶原料之揮發物質進行冷凝，因此萃 取效率不佳’且使用大量水分進行萃取易導致所得之 ®· 萃取物純度降低；索氏萃取法則具有費時、再現性差 、以及需要使用有機溶劑等缺點。 隨著科學技術不斷發展，新的萃取技術例如超音 波萃取法、超臨界萃取法等亦隨之出現’這些萃取方 法在萃取不同的原料及樣品上亦有其擅長之處，然而 超音波萃取方法必須使用到大量的有機溶劑，且萃取 時間耗費較長；而超臨界萃取法雖然所需要萃取時間 較少’但其設備係使用熱傳導之間接加熱方式’熱能 3 201029737 -利用率偏低，且操作成本較高，故其應用亦受限制而 、 無法廣為應用。 經過不斷研究之後，新的萃取技術興起--微波 萃取’其係將傳統萃取過程之熱源，改採由微波加熱 取代’以改善一般加熱過程中因熱傳導阻抗（Thermal resistance effect)所造成的熱量損失，進而提升加 - 熱效果。
然而及至目前為止’該項技術大都著重於加熱萃 取設備底部的水層或有機溶劑，藉其產生高溫水蒸氣 後進行蒸餾法萃取，並無法直接解決傳統萃取方法中 萃取費時、操作複雜、萃取物因含有大量水分而降低 其純度、以及需使用大量溶劑等缺失，據此，仍需針 對現行傳統萃取方法令利用微波加熱之缺點，提供更 有效率的實施方式。 【發明内容】 本案發明人從事相關領域之研究與發展多年，有 鑑於習知之萃取方法及其萃取效果不佳，本案發明人 遂$著多年從事相關領域之研發經驗，針對前述之缺 失深入探討’並依前述之需求積極尋求解決之道，在 絰過長期努力之研究與測試之後，終於完成本發明。 緣此，本發明之主要 波加熱及氣體進行植物精 置’以期使達到操作簡單 萃取效率更佳之多重效益 目的，在於提供一種利用微 油及精露萃取之方法及其裝 容易、萃取加熱溫度更高、 ’同時得避免於萃取過程形 4 201029737 成局部熱點（Hot Sp〇t ) 乾枯及焦炭化之窘況。 造成待萃取物因高溫產生 及氣=上述之"，本發明所提供的利用微波加執 進行植物精油及精露萃取之裝置，主要包含：… ^波產生裝置’主要設置有微波發射源 生裝置内側形成-加熱空間，加熱空間之上、下側開 戎有連通於微波產生裝置外部之接設口。
萃取槽，為一由耐熱玻璃、陶瓷或石英等材質所 製成之中空雙口容器，其頂部設置有一導入口，底部 «X置有一連通口；萃取槽係經由微波產生裝置之上側 接设口而置於加熱空間，萃取槽之連通口係置於下側 接設口；待萃取物係放置於萃取槽内。 蓋體’其開設有一連通口以及至少一可供設置熱 麵計（或溫度計）的熱耦計嵌入口’蓋體外緣表面設 置有一墊圈部；蓋體係設置於萃取槽之導入口處。 氣體供應裝置’係透過一接設於蓋體之連通口的 進氣管，用以供輸一般空氣或惰性氣體例如氮、氦等 送入萃取槽中。 冷凝裝置，具有一萃取收集口；冷凝裝置係透過 一接設於萃取槽之連通口的連通管，用以導引待萃取 物之揮發物質進入其中’進行冷凝作用。 於前述之萃取槽内，更設置有一金屬或織弗龍材 質製成之支樓座，以及一金屬材質製成之排氣管體； 所述支撐座之外徑約同於萃取槽内徑，支撐座中心設 5 201029737 置有一接設孔，表面並開設有流通孔’支撐座外 係切設形成具有複數邊緣及導角之多邊型態樣； 排氣管體為一中空管體’其外緣表面開設有氣孔 端並設置有接設部；該排氣管體係透過接設部結 支撐座之接設孔而置放於萃取槽中，排氣管體一 接設連通於蓋體之連通口’另一端係透過結合於 . 座而形成密閉態樣。 配合上述裝置’本發明所提供的利用微波加 ❹ 氣體進行萃取之方法，主要包含以下步驟： 備料：將單一或複數之萃取槽設置於微波產 置，將待萃取物（諸如含有少量水分和油脂的植 織（花、葉或其枝幹）’或是中草藥等）置於萃 - 内’萃取槽上端開口設置蓋體，蓋體並接設一連 . 體供應襞置之進氣管’萃取槽下端開口接設一連 冷凝裝置之連通管。 進氣··開啟氣體供應骏置，使以1 〇 0至2 ® KPa壓力輸出之氣體經由進氣管由上往下進入萃 内，再引導至連通管排出。 加溫··開啟微波產生裝置，利用無分段連續 施行連續微波加熱處理，對萃取槽内之待萃取物 微波加熱5至1 5 0分鐘，此時輸入萃取槽内之 係持續由上往下流動，藉以將待萃取物之揮發物 至連通管。 冷凝*·將待萃取物之揮發成分隨著氣體流至 緣則 所述 ，底 合於 端係 支撐 熱及 生裝 物組 取槽 接氣 接至 10 取槽 功率 進行 氣體 質帶 冷凝 6 201029737 . 裝置進行冷凝作用；再以一收集槽收集經由冷凝作用 形成之萃取物即完成。 為期使對於本發明之目的、功效以及構造特徵能 有更詳細明確的瞭解，茲舉出如下述之較佳實施例並 配合圖式說明如後。 【實施方式】 . 請參閱第一圖。其係為本發明所述利用微波加熱 及氣體進行萃取之裝置的立體示意圖。 Φ 如圖所示’本發明所述利用微波及氣體萃取植物 精露之裝置’主要包含有一微波產生裝置（10)、 單一或複數個萃取槽（11)及其蓋體（12)、排 氣管體（1 3 )與支撑·座（1 4)，以及氣體供應裝 - 置（20)、進氣管（21)、進氣控制閥（22) . 、連通管（23)、冷凝裝置（24)與收集槽（2 5卜 微波產生裝置（1 〇)，主要設置有一個或複數 個微波發射源，並於微波產生裝置（1 0 )内側形成 一加熱空間（100)，加熱空間（100)之上、 下側開設有複數個相互對應且連通於微波產生裝置（ 10)外部的接設口（1〇1)及（1〇2);所述 之微波加熱裝置（1 〇 )主要係利用無分段連續功率 施行連續微波加熱處理，其微波頻率係設置在9 1 5 M Hz或2 4 5 〇 M Hz，微波功率則係設置為1 〇 〇 W 至1 500W，據此條件對加熱空間（1〇〇)進行 201029737 . 微波加熱處理。 萃取槽（1 1 )，係利用耐高溫之玻璃 陶瓷材質所製成之中空雙口容器，其頂部開 入口 （ 1 1 0 )，導入口 （ 1 1 0 )外緣係 環形突部（1 1 2 )，萃取槽（1 1 )底部 形成為一漏斗態樣，並開設有一連通口 （ 1 . 參閱第二圖所示）；萃取槽（1 1 )係經由 裝置（10)之接設口 （101)置入加熱 ❹ 00)，並利用該萃取槽（11)之環形突 2 )卡制於接設口 （ 1 0 1 )周緣定位，萃 1 )之連通口（ 1 1 1 )則係放置於接設口 )處。 ' 蓋體（1 2 )，係利用金屬或鐵弗龍（ - 等材質所製成，蓋體（1 2)開設有一連通 0 )和至少一個可用以放置溫度計或熱耦計 coupler)之欲入口（ 1 2 2 )，蓋體（1 2 \ 面並設置有一墊圈部（121);該蓋體（ 設置於萃取槽（1 1)之導入口 （ 1 1 〇) 圈部（121)抵固於導入口 （110)之 進行定位。 排氣管體（13)，為一金屬材質之中 其外緣表面處開設有複數個氣孔（1 3 0 ) 體（1 3 )底端設置有螺接部（1 3 1 )。 支撐座（1 4 )，係利用金屬或鐵弗龍 、石英或 設有一導 延伸形成 則係收縮 1 1 )( 微波產生 空間（1 部（1 1 取槽（1 (10 2 Teflon ) 口（ 1 2 (Thermal )外緣表 1 2 )係 ，利用墊 内緣壁而 空管體， ，排氣管 等材質所 8 201029737 製成’支撑座（1 4 )之徑長約與萃取槽（丄1 徑相同，撲座中心設置有—螺接孔（i 4 〇 )，^内 面並開設有複數之流通孔（1 4 i )，支撑座（ )之外緣則係經由設計而切設出具有複數邊緣及 ，形成多邊型之態樣者（參閱第三圖所示）。 角 前述之排氣管冑（1 3 )係利用其螺接部（ 1}螺接鎖固於支撐座"4)之螺接孔（：3 ’再將支推座（1 4 )置於萃取槽（1 i )中，J 氣管體（13)得以定位在萃 彳排 管體（"）-端係接設連通:：((；；))：連：氣 (1 2 0 )，另一端則係透過鎖設於支撐* 口 而形成封閉之態樣。 4 ) 氣體供應裝置（2 〇 )與( 2 ^ $ 管（2 1) -端係接設氣體供應裝置，：進氣 則接設至前述蓋體（12)之連通口（12〇 —端 將氣體供應裝置（2Q)產生之氣體輸送至萃取槽^ 1)中，其中，該氣體供應裝1(20) 可為-般空氣，惟考量到—般空氣中包含的氧 之氧化特性，可能會影響萃取物質成份之穩定性了：時 用氮（N2)、氦（He )等惰性氣體係為較佳者。 選 」進氣控制閥（2 2 )，係接設於進氣管（2丄） 201029737 用以導引萃取物質進入冷凝裝置（2 4 )，所述之冷凝 裝置（2 4 )大致為一冷凝管結構，其係透過循環冷凝 液持續對冷凝裝置（2 4 )内部進行冷卻作用，以達到 冷凝效果’其操作之冷凝溫度範圍係設置為—2 〇 °C至 15 t：，冷凝裝置（24) —端係形成萃取收集口（2 4 0)。 前述之連通管（23)係對應萃取槽（1 1)之設 置數量’如採用複數之萃取槽（1 1 )時，可配合使用 φ 一多通管（230)將與萃取槽接設之連通管 (23)匯集，再一併引導至冷凝裝置（24)。 收集槽（25)，為一單口之容器，置於冷凝裝 置（24)的萃取收集口 （24〇)處，用以盛置收 集經由冷凝裝置（1 7 )冷凝後形成之萃取物。 本發明所述的利用微波加熱及氣體進行萃取之裝 置’係將排氣管體（1 3 )與支撐座（1 4 )先行結 合’並置入萃取槽（1 1)内，由於支撐座（14) ⑩ 外緣係設計為具有複數邊緣及導角的多邊型態樣，故 置於萃取槽（1丄）内_，支撐座（1 4)得透過其 .外緣導角抵住萃取槽（j丄）内壁而形成定位效果， 同時與萃取槽（1 1 )内壁之間形成有預設之間隙， 而非直接貼合萃取槽（i i )内冑；復將單—或複數 個内部已3又置有排氣管體（1 3)與支撐座（1 4) 之萃取槽（11)，經由微波產生裝ϊ(1〇)之接 設口 （1〇1)而置入其加熱空間（100)，將待 10 201029737 . 萃取物（3)置於萃取槽（1 1)内部的支撐座（1 4)上，將蓋體（1 2)設置於萃取槽（1 1)之導 入口 （110)處，使排氣管體（13)接設蓋體（ 12)之連通口 （120)而形成連通狀，再利用蓋 體（1 2 )之墊圈部（1 2 1 )使蓋體（1 2 )得抵 固萃取槽（1 1)内緣壁而緊密塞住萃取槽（1 1) . 之導入口 （110):之後利用進氣管（21)連接 於氣體供應裝置（20)與蓋體（12)之連通口 （ Φ 12 0)，透過進氣控制閥（22)調整氣體供應裝 置（20)進氣流量和壓力，連通管（23)接設於 各萃取槽（11)之連通口 （111)，用以導引萃 取物質進入冷凝裝置（2 4 )，收集槽（2 5 )則係 ' 置於冷凝裝置（24)之萃取收集口 （240)處， - 形成本發明所述之萃取裝置。 本發明所述的利用微波加熱及氣體進行萃取之方 法，主要係透過以下步驟逐步進行萃取製程： . 一、備料：將設置有排氣管體（1 3 )及支撐座 (14)的萃取槽（11)，設置於微波產生裝置（ 1 0 )之加熱空間（1 0 0 )中，將待萃取物（3 ) (諸如含有少量水分和油脂的植物組織（花、葉或其 枝幹），或是中草藥等）置於萃取槽（11)内，再 以蓋體（1 2)密封，氣體供應裝置（20)與蓋體 (1 2 )連通口 （ 1 2 0 )之間係以進氣管（2 1 ) 相連接，並以連通管（23)及多通管（230)連 11 201029737 接各萃取槽（1 1)之連通口 （1 1 1)與冷凝裝置 (24)。 二、 進氣：開啟氣體供應裝置（20)輸出一般 空氣或惰性氣體，使其經由進氣管（2 1 )採由上往 下方式持續進入排氣管體（1 3 )中，透過排氣管體 (1 3 )之複數氣孔（1 3 0 )，將一般空氣或惰性 . 氣體排散至萃取槽（1 1)内；當萃取槽（1 1)内 ^ 的空氣或惰性氣體之壓力持續增加時，據由壓力差， ® 是以空氣或惰性氣體得克服與待萃取物和萃取槽（1 1 )管壁之間因摩擦作用所造成的水頭損失，因而經 由支撐座（14)之流通孔（141)、以及支撐座 (1 4 )與萃取槽（1 1 )内壁之間形成的間隙進行 ' 排散，據此被引導至萃取槽（1 1)的連通口 （1 1 - 1 )而隨連通管（2 3 )排出，同時據由勒沙特列原 理所述·· 「當平衡系統受外加因素破壞時，系統會朝 抵消此一因素的方向前進。」，是以將待萃取物的揮 . 發成分一併帶出並引導至萃取槽（1 1 )的連通口 （ 1 1 1)而隨連通管（23)排出。其中，輸入排氣 管體（1 3 )之一般空氣或惰性氣體的流量壓力，係 藉由進氣控制閥（22)而調整約為1 10至2 10 K Pa者。。 三、 加溫：開啟微波產生裝置（1 〇 )，對加熱 空間（100)進行5至5 0分鐘的加熱程序，5分 鐘後加熱空間中的溫度即升高至1 0 0至1 1 5 °C， 12 201029737 . 藉以將萃取槽（1 1 )中待萃取物（3)的揮發成分 分離出來。在進行微波加熱的過程中，可於蓋體（1 2 )上插置K-Type或R-Type的熱耦計（Thermal • coupler )，藉以量測萃取槽（1 1 )内部不同位置及 深度之表觀溫度（Apparent temperature)，由於萃 取槽（1 1 )中的空氣或惰性氣體係透過排氣管體（ - 1 3)持續採由内而外、由上往下之流動方式，以及 - 得利用排氣管體（1 3 )之金屬材質將微波均勻反射 ® ，因此能夠避免萃取槽（11)中形成局部熱點，造 成待萃取物因高溫產生乾枯及焦炭化之窘況。 四、冷凝：待萃取物（3 )的揮發成分在經過加 熱分離出來之後，即會跟隨流動之空氣或惰性氣體， • 經由支撐座（1 4 )之流通孔（χ 4 1 )以及支撐座 (1 4 )與萃取槽（1 1 )内壁之間形成的間隙，引 導至萃取槽（11)之連通口 （111)，並隨著連 Ο 通管（23)匯聚至冷凝裝置（24)内，經由冷凝 .作用形成液態狀之萃取物，再利用收集槽（2 5 )收 、集由萃取收集” 2 4 〇 )流出之萃取物，#完成本 發明之萃取過程。 歸納如前所述之構造及實施方法，以及發明人完 成之撰述與實驗結果可知，本發明誠然具有如下所述 之效益： 1 、本發明係利用微波加熱的方式進行萃取，不但設 備操作簡單，無須經過預熱過程即可直接且快速 201029737 進行高温加熱的動作，且能視萃取效果而 - 止或繼續加熱，控制容易。 2、 本發明在微波加熱過程中，得利用由上往 ·. 萃取槽内的惰性氣體或空氣，將待萃取物 揮發成分之沸點更高的色素物質一併帶出 ，使萃取所得之萃取物包含有色素物質而 • 顏色狀，相較於習知使用水蒸氣進行蒸餾 式所得的萃取物呈現透明狀，具有更高之 φ 益。 3、 本發明係利用由上往下灌入萃取槽内的惰 ，藉以完全夾帶經萃取出之揮發物質，並 些揮發物質匯聚於連通管而送至冷凝裝置 凝作用’以及利用排氣管體之金屬材質將 . 勻反射，除能夠避免於萃取槽中形成局部 造成待萃取物因高溫產生乾枯及焦炭化之 同時亦能夠避免產生如習知利用水蒸氣由 . 進行萃取方式，水蒸氣升至半空時因熱量 散而先行冷凝成水滴，而無法完全夾帶揮 ' 至冷凝作用之情況，大幅提昇萃取之效果。 4、 本發明所得之萃取物與利用習知萃取方式 的萃取物，經由人類感官氣味品評法，以 氣相層析一質譜儀（GC— MS)針對萃 之已知主要成份（Major Constitutions) 性/定量分析比較後，可發現本發明所得 隨時停 下灌入 中較其 萃取; 形成有 萃取方 經濟效 性氣體 引導讀 進行冷 微波岣 熱點， 窘况， 下往上 逐漸消 發物質 萃取出 及使用 取物質 進行定 之萃取 14 201029737 · J 物的芳香物質，其香氣和已知主要成份強度係較 %知方法所萃取之萃取物更高達3 0 0至6 〇 〇 倍亦即利用本發明所得之萃取物的濃度更高， 效果更佳。 5、本發明可輳由複數個萃取槽同時進行萃取，利用 微波加熱產生之高溫，故能縮短萃取時間，提升 . 卑'取1 ’大幅提昇萃取效率，能提高能源利用 效率’達到節能減碳的功效。 碜 6、本發明所進行的萃取過程中，未使用任何有機溶 劑或人工合成的化學物質’係屬於能符合環保理 念的綠色萃取新發明技術。 本發明在同類領域中，具有極佳之進步性及實用 性，同時查遍國内外關於此類架構之技術資訊文獻， 亦未發現有相同近似之構造存在於先，應已符合『創 作性』、『合於產業利用性』、『新穎性』以及『進 少性』的專利要件，爰依法提出申請。 Φ 惟，以上所述者僅係本發明之較佳實施例而已， 故|凡應用本專利説明書以及申請專利範圍所為之其 " 他等效方法結構變化者，均屬可行，理應包含在本發 明之申請專利範圍内。 201029737 【圖式簡單說明】 第一圖係為本發明所述之萃取裝置的立體示意圖。 第二圖係為本發明萃取槽之側面剖視示意圖。 第三圖係為本發明萃取槽之俯面剖視示意圖。 【主要元件符號說明】 螺接部， 支撐座； 螺接孔； 流通孔； 氣體供應裝置； 進氣管； 進氣控制閥； 連通管； 多通管； 冷凝裝置； 萃取收集口； 收集槽； 待萃取物； 14· 14 0 14 1 2 0· 2 1· 2 2· 2 3· 2 3 0 2 4 · 2 4 0 2 5 · 1 〇 ···微波產生裝置； 10 0· •加熱空間；
10 1· •接設口； 1 0 2 ..接設口； 1 1 . · ·萃取槽； 1 1 〇 ·.導入口； 111· •連通口； 1 1 2 ··環形突部； 12.·.蓋體； 1 2 0 ··連通口； 12 1· •墊圈部； 122· ·熱耦計嵌入口； 13·· •排氣管體； 1 3 0 ··氣孔； 16