TWI449574B - 超音波離心分離機 - Google Patents

Description

超音波離心分離機

本發明是有關於一種分離裝置，且特別是有關於一種兼具超音波萃取與離心分離之裝置。

一般常見的中草藥萃取方法包含水蒸萃取法(water distillation)、水蒸氣萃取法(steam distillation)、熱迴流萃取(heat reflow extraction)與溶劑萃取法(organic solvent extraction)。其中，水蒸萃取法、水蒸氣萃取法及熱迴流萃取是將中草藥與水混合後，再進行加熱萃取。因此對於中草藥中的熱敏感性成份有極大的傷害。而溶劑萃取法雖然不需經過加熱步驟即可完成萃取，可避免對中草藥中熱敏感性成份的影響，但卻存有有機溶劑殘留的疑慮。

因此，目前發展出利用超音波萃取法(sonication extraction)進行中草藥萃取。超音波萃取法為使用頻率高於人類聽覺所能聽到的範圍之聲波(20kHz以上)作為萃取能量之提供，且其方式多為固液萃取，萃取過程為物理效應，無化學反應發生。超音波萃取法的基本作用原理包含機械振動作用(mechanical effect)、熱作用與空化效應(cavitation effect)，皆屬於物理性破壞，且熱能提供少，因此無化學性變化而熱破壞性也少，可減少對中 草藥中熱敏感性成份的影響。

此外，目前於中草藥萃取後，皆需再經過進一步的步驟以將萃取物與藥渣做分離。一般來說，離心分離機為將混合液置於高速旋轉容器內，利用離心力以分開比重不同的物質。由於離心機可產生相當高的角速度，使離心力遠大於重力，於是溶液中的懸浮物便易於沉澱析出。又由於比重不同的物質所受到的離心力不同，從而沉降速度不同，能使比重不同的物質達到分離。主要用於分離兩種微小比重差混合液體或含微粒子懸濁液，可輕易有效完成液體分離和澄清作業。

然而，目前萃取與分離步驟為分開使用兩種單獨的裝置依序進行，因此在步驟間，萃取物料的轉移皆會增加時間與成本。再者，萃取物料於不同裝置間的移轉，也會造成萃取物料殘留於各裝置，進而造成萃取效率降低。

因此，本發明之一態樣是在提供一種同時具有超音波萃取與離心分離之裝置。使得進行萃取與分離時，更為快速、方便、節省成時間與成本。

依據本發明一實施方式，一種超音波離心分離機，至少包含主槽體、旋轉軸、饋料槽、多個出料口、升降擋板與超音波震盪單元。旋轉軸為軸向樞設於主槽體內，饋料槽則同軸設於旋轉軸上。出料口位於饋料槽底部，且升降擋板設於主槽體內部，並位於饋料槽之出料口與主槽體底部之間。超音波震盪單元設於主槽體壁面。

根據本發明一實施方式，上述饋料槽材質為不鏽鋼。厚度為1-2公釐，藉此使超音波能量可傳遞至饋料槽內。

根據本發明一實施方式，上述升降擋板上具有多個墊圈，並對應於饋料槽之出料口。升降擋板為油壓式升降擋板，當升降擋板抵頂於饋料槽之出料口時，藉由墊圈阻擋出料口，以防止饋料槽內之內容物漏出。超音波震盪單元除設於主槽體壁面外，也可設於升降擋板之底部。

根據本發明一實施方式，上述超音波離心分離機更包含攪拌單元與旋轉馬達。攪拌單元樞設於饋料槽內，而旋轉馬達則用以驅動攪拌單元。

根據本發明一實施方式，上述超音波離心分離機更包含排液閥，位於主槽體上。

根據本發明一實施方式，上述超音波離心分離機更包含濾網，置於饋料槽內，藉以將萃取後的殘渣滯留於濾網內。

依據本發明另一實施方式，一種超音波離心分離機，至少包含主槽體、旋轉軸、饋料槽、多個出料口、升降擋板與超音波震盪單元。旋轉軸為軸向樞設於主槽體內，饋料槽則同軸設於旋轉軸上。出料口位於饋料槽底部，且升降擋板設於主槽體內部，並位於饋料槽之出料口與主槽體底部之間。超音波震盪單元可拆卸式的裝設於饋料槽內。

根據本發明另一實施方式，可拆卸式之超音波震盪單元為懸掛於饋料槽內。

根據本發明另一實施方式，上述饋料槽材質為不鏽鋼。厚度為1-2公釐，藉此使超音波能量可傳遞至饋料槽內。

根據本發明另一實施方式，上述升降擋板上具有多個墊圈，並對應於饋料槽之出料口。升降擋板為油壓式升降擋板，當升降擋板抵頂於饋料槽之出料口時，藉由墊圈阻擋出料口，以防止饋料槽內之內容物漏出。超音波震盪單元除設於主槽體壁面外，也可設於升降擋板之底部。

根據本發明另一實施方式，上述超音波離心分離機更包含攪拌單元與旋轉馬達。攪拌單元樞設於饋料槽內，而旋轉馬達則用以驅動攪拌單元。

根據本發明另一實施方式，上述超音波離心分離機更包含排液閥，位於主槽體上。

根據本發明另一實施方式，上述超音波離心分離機更包含濾網，置於饋料槽內，藉以將萃取後的殘渣滯留於濾網內。

應用本發明之超音波離心分離機，於進行中草藥萃取時，先以超音波萃取有效將中草藥中的成份萃取出，可避免中草藥中熱敏感性成份受高溫影響。接著再以離心分離將藥渣與萃取物分開，可以有效節省萃取後將萃取物與藥渣分離的時間與成本。且由於超音波萃取與離心分離步驟為使用同一裝置，因此，可大大減少萃取物料超音波萃取裝置轉移到離心分離機所產生的殘留與流失，增加萃取效率。

100‧‧‧超音波離心分離機

110‧‧‧主槽體

120‧‧‧旋轉軸

122‧‧‧馬達

130‧‧‧饋料槽

132‧‧‧濾網

140‧‧‧出料口

150‧‧‧升降擋板

152‧‧‧墊圈

160‧‧‧超音波震盪單元

170‧‧‧攪拌單元

180‧‧‧旋轉馬達

190‧‧‧排液閥

200‧‧‧上蓋

202‧‧‧握持部

300‧‧‧萃取物

400‧‧‧萃取液

500‧‧‧水

600‧‧‧超音波離心分離機

610‧‧‧主槽體

620‧‧‧旋轉軸

630‧‧‧饋料槽

650‧‧‧升降擋板

660‧‧‧超音波震盪單元

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易 懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種超音波離心分離機之剖面圖。

第2圖係繪示第1圖的超音波離心分離機中，範圍M的局部放大圖。

第3圖係繪示第1圖的超音波離心分離機之側視圖。

第4圖係繪示第1圖的超音波離心分離機，進行超音波萃取時的使用狀態圖。

第5圖係繪示第1圖的超音波離心分離機，進行離心分離時的使用狀態圖。

第6圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種超音波離心分離機之剖面圖。

請參照第1圖及第2圖。第1圖為繪示依照本發明一實施方式的一種超音波離心分離機之剖面圖。第2圖為繪示第1圖的超音波離心分離機中，範圍M的局部放大圖。超音波離心分離機100包含主槽體110、旋轉軸120、饋料槽130、出料口140、升降擋板150與超音波震盪單元160。

旋轉軸120為軸向樞設於主槽體110內，並利用馬達122帶動旋轉軸120。此處「軸向」指垂直於主槽體110底部112之方向。根據本發明一實施方式，馬達122為變頻馬達。

饋料槽130主要用來盛裝萃取物與萃取溶液，並同時作為超音波萃取槽與萃取後的離心分離槽。饋料槽130為同軸設於旋轉軸120上，經由馬達122帶動旋轉軸120，使得饋料槽旋轉產生離心力， 以使饋料槽內的萃取物料達到離心分離的效果。根據本發明一實施方式，饋料槽130之材質為不鏽鋼，厚度為1-2公釐。

具體而言，饋料槽130為置放於主槽體110內，且饋料槽130小於主槽體110，因此主槽體110與饋料槽130間的主槽體110內部可盛裝能量傳遞介質，例如空氣或水，以將超音波震盪單元的能量傳遞至饋料槽130。

而為有效將萃取後的殘渣與萃取液有效分離，除利用離心分離外，也可於饋料槽130中放置濾網132。因此，當萃取結束後，藉由離心的方式將萃取後的殘渣與萃取液分離的同時，萃取後的殘渣也被濾網132阻隔，進而提高離心分離的效率。

如第1圖及第2圖所示，饋料槽130底部具有多個出料口140，於離心分離時，供饋料槽130中的萃取液得以流出。而升降擋板150設於主槽體110內部，並位於饋料槽130之出料口140與主槽體110底部之間。根據本發明一實施方式，升降擋板150為油壓式升降擋板，且其上具有多個墊圈152，其位於升降擋板150上之位置相對應於饋料槽130之出料口140。當升降擋板150抵頂於饋料槽130之底部外時，墊圈152可塞入出料口140，藉此於超音波萃取時防止饋料槽130中的萃取液由出料口140漏出。

如第1圖及第2圖所示，超音波震盪單元160設於主槽體110壁面與升降擋板150底部。超音波震盪單元160主要可透過不同頻率的電源供給，產生不同頻率的超音波。利用主槽體110與饋料槽130間的能量傳遞介質，將超音波的能量傳遞至饋料槽130內，以對饋料槽130內的萃取物料進行超音波萃取。

根據本發明一實施方式，當饋料槽130做為超音波萃取槽時，主槽體110與饋料槽130間的介質為液體，例如水，以將超音波震盪單元的能量傳遞至饋料槽130。而當饋料槽130作為離心分離槽時，則藉由旋轉軸120之帶動而旋轉產生離心力，以使饋料槽130內的萃取物料達到離心分離的效果。

為提高超音波萃取時的效率，超音波離心分離機100更可包含攪拌單元170與旋轉馬達180。攪拌單元170樞設於饋料槽130內，旋轉馬達180用以驅動攪拌單元170。於超音波萃取時，利用攪拌單元170將萃取物與萃取溶液充分混合均勻。

而當超音波離心分離機100欲由超音波萃取轉為離心分離功能時，需將主槽體110與饋料槽130間的水排出，除可利用人工方式取出外，也可於超音波離心分離機100之主槽體110上裝設排液閥190。排液閥190可快速將作為超音波能量傳遞的水排出，以減少後續饋料槽130旋轉離心時的阻力。此外，當離心分離結束時，萃取液由饋料槽130內經由出料口140排出至主槽體110後，也可經由排液閥190收集萃取液。

第3圖係繪示第1圖的超音波離心分離機之側視圖。為避免離心時，萃取液被離心力甩出造成浪費，因此超音波離心分離機100可包含上蓋200。且上蓋200上可具有握持部202，以方便使用者使用。

第4圖係繪示第1圖的超音波離心分離機，進行超音波萃取時的使用狀態圖。當欲進行超音波萃取時，萃取物300與萃取液400為放置於饋料槽130中，而饋料槽130與主槽體110間則加入水500作為 能量傳遞介質。且此時，升降擋板150為抵頂於饋料槽130的底部，以密封饋料槽底部之出料口(如第2圖所示)，避免超音波萃取過程中，萃取液由出料口漏出。當超音波萃取結束後，開啟排液閥190，以將作為能量傳遞介質的水排出。

第5圖係繪示第1圖的超音波離心分離機，進行離心分離時的使用狀態圖。當與進行離心分離時，升降擋板150下降離開饋料槽130底部，使出料口開通，而萃取液400可由出料口流出至主槽體110。然而，由於饋料槽130中之濾網132的網篩孔洞很小，因此，萃取液400以緩慢之流速透過濾網132，再經由出料口流出。而萃取物300則被濾網阻擋留於饋料槽130中。與此同時，饋料槽130也可藉由馬達122帶動旋轉軸120而進行旋轉，以產生離心分離的效果，加快經萃取後所剩下的萃取物殘渣與萃取液的分離。待離心分離結束後，可由排液閥190收集萃取液。

第6圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種超音波離心分離機之剖面圖。超音波離心分離機600包含主槽體610、旋轉軸620、饋料槽630、出料口(未繪示)、升降擋板650與超音波震盪單元660。於此實施方式中，主槽體610、旋轉軸620、饋料槽630、出料口與升降擋板650之構造與配置皆與上述實施方式相同。不同之處在於超音波震盪單元的配置位置。

於此實施方式中，超音波震盪單元660為可拆卸式地設於饋料槽630內。例如，超音波震盪單元660為懸掛於饋料槽630內。因此，當超音波離心分離機600欲進行離心分離時，則可將超音波震盪單元660由饋料槽630內取出。

由上述本發明實施方式可知，應用本發明之超音波離心分離機進行中草藥萃取時，先以超音波萃取有效將中草藥中的成份萃取出，也可避免中草藥中熱敏感性成份受高溫影響。接著再以離心分離將藥渣與萃取物分開，可以有效節省萃取後將萃取物與藥渣分離的時間與成本。且由於超音波萃取與離心分離步驟為使用同一裝置，因此，可大大減少萃取物料超音波萃取裝置轉移到離心分離機所產生的殘留與流失，增加萃取效率。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧超音波離心分離機

110‧‧‧主槽體

120‧‧‧旋轉軸

122‧‧‧馬達

130‧‧‧饋料槽

132‧‧‧濾網

140‧‧‧出料口

150‧‧‧升降擋板

152‧‧‧墊圈

160‧‧‧超音波震盪單元

170‧‧‧攪拌單元

180‧‧‧旋轉馬達

190‧‧‧排液閥

200‧‧‧上蓋

202‧‧‧握持部

300‧‧‧萃取物

400‧‧‧萃取液

500‧‧‧水

600‧‧‧超音波離心分離機

610‧‧‧主槽體

620‧‧‧旋轉軸

630‧‧‧饋料槽

650‧‧‧升降擋板

660‧‧‧超音波震盪單元

Claims (19)

1. 一種超音波離心分離機，至少包含：一主槽體；一旋轉軸，軸向樞設於該主槽體內；一饋料槽，同軸設於該旋轉軸上；複數出料口，位於該饋料槽底部；一升降擋板，位於該饋料槽之該些出料口與該主槽體底部之間；一超音波震盪單元，設於該主槽體壁面；以及另一超音波震盪單元，設於該升降擋板底部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之超音波離心分離機，其中該饋料槽材質為不鏽鋼。
3. 如申請專利範圍第1項所述之超音波離心分離機，其中該饋料槽厚度為1-2公釐。
4. 如申請專利範圍第1項所述之超音波離心分離機，更包含：複數個墊圈，位於該升降擋板上，並對應於該饋料槽之該些出料口。
5. 如申請專利範圍第1項所述之超音波離心分離機，更包含：一攪拌單元，樞設於該饋料槽內；以及一旋轉馬達，用以驅動該攪拌單元。
6. 如申請專利範圍第1項所述之超音波離心分離機，更包含：一排液閥，位於該主槽體上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之超音波離心分離機，更包含：一濾網，置於該饋料槽內。
8. 如申請專利範圍第1項所述之超音波離心分離機，更包含：一馬達，用以驅動該旋轉軸。
9. 如申請專利範圍第1項所述之超音波離心分離機，其中該升降擋板為油壓式升降擋板。
10. 一種超音波離心分離機，至少包含：一主槽體；一旋轉軸，軸向樞設於該主槽體內；一饋料槽，同軸設於該旋轉軸上；複數出料口，位於該饋料槽底部；一升降擋板，位於該饋料槽之該些出料口與該主槽體底部之間；以及一超音波震盪單元，設於該升降擋板底部。
11. 如申請專利範圍第10項所述之超音波離心分離機，其中該超音波震盪單元為懸掛於該饋料槽內。
12. 如申請專利範圍第10項所述之超音波離心分離機，其中該饋料槽材質為不鏽鋼。
13. 如申請專利範圍第10項所述之超音波離心分離機，其中該饋料槽厚度為1-2公釐。
14. 如申請專利範圍第10項所述之超音波離心分離機，更包含：複數個墊圈，位於該升降擋板上，並對應於該饋料槽之該些出料口。
15. 如申請專利範圍第10項所述之超音波離心分離機，更包含：一攪拌單元，樞設於該饋料槽內；以及一旋轉馬達，用以驅動該攪拌單元。
16. 如申請專利範圍第10項所述之超音波離心分離機，更包含：一排液閥，位於該主槽體上。
17. 如申請專利範圍第10項所述之超音波離心分離機，更包含：一濾網，置於該饋料槽內。
18. 如申請專利範圍第10項所述之超音波離心分離機，更包含：一馬達，用以驅動該旋轉軸。
19. 如申請專利範圍第10項所述之超音波離心分離機，其中該升降擋板為油壓式升降擋板。