TWI543806B - Microwave extraction method and system thereof - Google Patents

Description

微波萃取方法及其系統

本發明係有關於一種微波萃取方法及其系統，特別是一種提高萃取速度之微波萃取方法與系統。

按，目前對於有機物的萃取方式，主要有高溫水萃取法、有機溶劑萃取法、微波萃取法與超臨界流體萃取法；就以微波萃取法而言，其係利用高頻電磁波穿透待萃取物內部細胞，使帶極性之水分子產生高速旋轉與高頻率震動，使各水分子間產生摩擦而提高內部溫度甚而蒸發，進而使細胞內部壓力超過細胞壁膨脹所能承受的能力，細胞壁即破裂使其內的待萃取成份流出，再經過濾後，即可得所需之萃取物。

惟查，由於該微波萃取法於微波過程中會產生高溫，其溫度甚至會高達攝氏100℃以上，而因待萃取物大多為有機物，因此微波萃取法很容易破壞待萃取物細胞內的活性物質，造成待萃取物中的有效成份損滅，進而降低微波萃取後的萃取物品質及效益者。

就以超臨界流體萃取法而言，由於其係利用超臨界流體(如：二氧化碳)作為介質來進行萃取，因此其作業溫度較低，而不易破壞待萃取物細胞中的活性物質與有效成份；惟，由於該超臨界流體萃取方式具有設備成本較高、萃取作業速度緩慢的缺點，使得其整體萃取效益較差，而有提高萃取作業成本之缺點者。

故，由於生物科技的進步與國民養生保健意識的提高，藉由攝取有機物中的有效成份及活性物質來作為藥品、食品以供食用，取代化學合成的藥品與食品，降低化學合成物質殘留體內或減少副作用的產生；因此，如何將有機物之細胞中有效率的萃取出來，且不破壞有效成份及活性物質，同時可提高萃取速度和降低萃取成本，實為目前業者所急欲解決之課題者。

本發明之目的，即在於改善上述之缺失，俾提供一種可提高萃取速度之微波萃取方法及其系統。

為達到上述目的，本發明包含有如下步驟：步驟一：將待萃取物進行初步粉碎，使待萃取物碎裂形成小顆粒狀；步驟二：將上述形成小顆粒狀之待萃取物進行低溫冷凍並研磨形成粉末狀；步驟三：將上述形成粉末狀之待萃取物冷卻降溫，並定速輸送以準備進行萃取；步驟四：將上述低溫之待萃取物反覆進行微波升溫與冷卻降溫，使待萃取物受冷、熱交互作用而使細胞受熱漲冷縮作用而破裂並接受微波之旋轉運動力，進而使細胞中之物質可分離出來形成萃取物；步驟五：偵測上述萃取物之溫度以控制待萃取物之萃取時間及速度，並將萃取物冷凍壓縮過濾使形成液態 萃取物與固態萃取物； 而為應用上述方法，本發明之微波萃取系統，包含有一儲料槽、粉碎機、冷凍研磨機、定溫差輸送機、動態萃取裝置及高壓冷凍過濾機；其中：儲料槽，用以儲存待萃取物；粉碎機，係與儲料槽連接，用以將自儲料槽輸入之待萃取物進行粉碎；冷凍研磨機，係與粉碎機連接，用以將經粉碎機粉碎後之待萃取物進行研磨，且該冷凍研磨機外圍並設有冷凍降溫裝置，降低冷凍研磨機內部待萃取物之溫度；定溫差輸送機，係與冷凍研磨機連接，用以將經冷凍研磨機研磨後之待萃取物輸送至動態萃取裝置，且該定溫差輸送機並設有冷凍降溫器，令定溫差輸送機得以維持低溫輸送待萃取物至動態萃取裝置進行萃取；該定溫差輸送機末端並設有一溫度偵測器；動態萃取裝置，包含有一微波升溫器、兩冷凍降溫器與一輸送管，該兩冷凍降溫器係分別設於微波升溫器之兩側，該輸送管係以迂迴彎繞之方式穿越設於微波升溫器與冷凍降溫器間，而該輸送管前端係與定溫差輸送機銜接，輸送管後端係與高壓冷凍過濾機連接；該動態萃取裝置末端並樞接有第二溫度偵測傳送器，且該第二溫度偵測傳送器與定溫差輸送機之第一溫度偵測傳送器電性連接有一溫差控制器，該溫差控制器並與定溫差輸送機電性連接，使第一溫度偵測傳送器與第二溫度偵測傳送器所偵測之溫度可傳送至溫差控制器，藉以調整控制定溫差輸送機之輸送速 度；高壓冷凍過濾機，係與輸送管後端連接，用以將萃取物壓縮使液體分離出來而可過濾形成固態萃取物與液態萃取物者；藉由上述方法及裝置構造，俾提供一種提高萃取速度之微波萃取系統。

10‧‧‧儲料槽

20‧‧‧粉碎機

30‧‧‧冷凍研磨機

31‧‧‧冷凍降溫裝置

40‧‧‧定溫差輸送機

41‧‧‧冷凍降溫器

42‧‧‧第一溫度偵測傳送器

50‧‧‧動態萃取裝置

51‧‧‧微波升溫器

52‧‧‧冷凍降溫器

53‧‧‧輸送管

531‧‧‧直管部

532‧‧‧彎折部

54‧‧‧第二溫度偵測傳送器

55‧‧‧溫差控制器

60‧‧‧高壓冷凍過濾機

61‧‧‧冷凍降溫器

62‧‧‧壓縮裝置

63‧‧‧過濾網

64‧‧‧推送裝置

70A‧‧‧液態萃取物

70B‧‧‧固態萃取物

第1圖係本發明之步驟示意圖。

第2圖係本發明之系統圖。

第3圖係本發明之流程示意圖。

為能更清楚的瞭解本發明為達到目的所運用之技術手段及其構造，茲謹再配合第1圖之步驟示意圖、第2圖之系統圖及第3圖之流程示意圖，詳細說明如下：如第1圖所示，本發明之動態微波萃取方法，包含有如下步驟：

步驟一：將待萃取物進行初步粉碎，使待萃取物碎裂形成小顆粒狀。

步驟二：將上述形成小顆粒狀之待萃取物進行低溫冷凍並研磨形成粉末狀。

步驟三：將上述形成粉末狀之待萃取物冷卻降溫，並定速輸送以準備進行萃取。

步驟四：將上述低溫之待萃取物反覆進行微波升溫與冷卻降溫，使待萃取物受冷、熱交互作用而使細胞受熱漲冷縮作用而破裂並接受微波之旋轉運動力，進而使細胞中之物質可分離出來形成萃取物。

步驟五：偵測上述萃取物之溫度以控制待萃取物之萃取時間及速度，並將萃取物冷凍壓縮過濾使形成液態萃取物與固態萃取物。

而如第2圖所示，實施例中之微波萃取系統，包含有一儲料槽10、粉碎機20、冷凍研磨機30、定溫差輸送機40、動態萃取裝置50及高壓冷凍過濾機60；其中：儲料槽10(請同時參閱第2圖所示)，用以儲存待萃取物。

粉碎機20(請同時參閱第2圖所示)，係與儲料槽10連接，用以將自儲料槽10輸入之待萃取物進行粉碎。

冷凍研磨機30(請同時參閱第2圖所示)，係與粉碎機20連接，用以將經粉碎機20粉碎後之待萃取物進行研磨，且該冷凍研磨機30外圍並設有冷凍降溫裝置31，降低冷凍研磨機30內部待萃取物之溫度。

定溫差輸送機40(請同時參閱第2圖所示)，係與冷凍研磨機30連接，用以將經冷凍研磨機30研磨後之待萃取物輸送至動態萃取裝置50，且該定溫差輸送機40並設有冷凍降溫器41，令定溫差輸送機40得以維持低溫輸送待萃取物至動態萃取裝置50進行萃取；該定溫差輸送 機40末端並設有第一溫度偵測傳送器42。

動態萃取裝置50(請同時參閱第2圖所示)，包含有一微波升溫器51、兩冷凍降溫器52與一輸送管53，該兩冷凍降溫器52係分別設於微波升溫器51之兩側，該輸送管53係以迂迴彎繞之方式穿越設於微波升溫器51與冷凍降溫器52間，而該輸送管53前端係與定溫差輸送機40銜接，輸送管53後端係與高壓冷凍過濾機60連接；該動態萃取裝置50末端並樞接有第二溫度偵測傳送器54，且該第二溫度偵測傳送器54與定溫差輸送機40之第一溫度偵測傳送器42電性連接有一溫差控制器55，該溫差控制器55並與定溫差輸送機40電性連接，使第一溫度偵測傳送器42與第二溫度偵測傳送器54所偵測之溫度可傳送至溫差控制器55，藉以調整控制定溫差輸送機40之輸送速度。

承上述，較佳之實施例是，該輸送管53以迂迴繞置之方式形成若干段直管部531與彎折部532，令該直管部531恰穿越微波升溫裝置51內，該彎折部532則穿越設於冷凍降溫裝置52內。

高壓冷凍過濾機60(請同時參閱第2圖所示)，係與輸送管53後端連接，用以將萃取物冷卻降溫及高壓壓縮，使液體分離出來並經過濾形成固態萃取物與液態萃取物者。

承上述，較佳之實施例是，該高壓冷凍過濾機60包含有一冷凍降溫器61，該冷凍降溫器61可對萃取物冷卻降溫，冷凍降溫器61末端設有一壓縮裝置62，壓縮裝置62下側設有過濾網63，該壓縮裝置62可將萃取物壓縮使液體分離出來，並可經過濾網63過濾使形成液態萃取物與固態萃取物；又，該高壓冷凍過濾機60並包含有一推送裝置64，該推 送裝置64可將固態萃取物推送出高壓冷凍過濾機60來集收者。

藉由上述裝置，茲同時配合1圖之步驟圖及第3圖之流程圖所示，其係先將待萃取物置放於儲料槽10中，藉由該儲料槽10可定時定量將待萃取物輸入粉碎機20預先粉碎，接著，再將經粉碎機20粉碎後之待萃取物輸送至冷凍研磨機30進行研磨使形成粉末，此時，因冷凍研磨機30設有冷凍降溫裝置31，使待萃取物不致於研磨過程中因高溫產生熱破壞，並可同時並可降低待萃取物之溫度；然後，將低溫之待萃取物經定溫差輸送機40輸送至動態萃取裝置50之輸送管53內，由於定溫差輸送機40同樣設有冷凍降溫裝置41，其可提供待萃取物於輸送過程中維持低溫者；接著，藉由動態萃取裝置50中迂迴彎繞設置之輸送管53，令待萃取物可隨著迂迴之輸送管53反覆經微波升溫器51作微波加熱及冷凍降溫器52冷卻降溫，使待萃取物的細胞受冷熱交互作用，其細胞壁因反覆熱脹冷縮而破裂，此時，待萃取物細胞中的有效成份、活性物質即會分離流出；接著，將經動態萃取裝置50微波萃取後之萃取物輸送至高壓冷凍過濾機60中，藉由高壓冷凍過濾機60可對萃取物冷卻降溫，且壓縮裝置61可將萃取物中之液體高壓壓縮出來並經過濾網63過濾分離而形成液態萃取物70A，而留存於過濾網63上之萃取物即為固態萃取物70B，然後推送裝置64將固態萃取物70B推送出高壓冷凍過濾機60集收，即可得液態萃取物70A與固態萃取物70B。

承上述，由於該待萃取物經動態萃取裝置50萃取後，其萃取物之溫度會上升，而藉由第二溫度偵測傳送器54偵測萃取物之溫度及藉由第一溫度偵測傳送器42偵測定溫差輸送機40末端待萃取物溫度，其 溫差低於標準值時，該溫差控制器55則控制定溫差輸送機40提高輸送速度，進而可提高提高萃取效益。

由是，從以上所述可知，本發明具有如下之優點：

(一)由於本發明係先將待萃取物粉碎、研磨形成粉末，同時將待萃取物冷卻降溫，避免因研磨時所產生之高溫、熱能破壞待萃取物之活性；因此，本發明可提高萃取物之有效成份、活性物質可保留而不喪失者。

(二)由於本發明將待萃取物經冷凍研磨成粉末後，藉由定溫差輸送機40維持低溫狀態下再輸送至動態萃取裝置50進行萃取作業，藉由動態萃取裝置50之微波升溫器51與冷凍降溫器52對待萃取物進行升溫與降溫，同時因輸送管53係以迂迴彎繞的方式設於微波升溫器51與冷凍降溫器52間，令待萃取物即可隨輸送管53之輸送而可反覆多次受冷熱交互作用，加速待萃取物細胞受熱漲冷縮作用而破裂形成萃取物，進而可有效提高萃取速度與萃取效益。

(三)由於本發明先將待萃取物先冷凍降溫後再進行微波萃取，並於該微波萃取中再利用冷凍溫器52對待萃取物作降溫，縱使微波升溫器51對待萃取物進行微波使溫度上升，因本發明已先降低待萃取物之溫度，該待萃取物微波後之高溫值不致太高或超過攝氏100℃，進而可避免熱破壞待萃取物，並可避免待萃取物中之有效成份與活性物質因高溫而喪失者。

(四)因本發明之動態萃取裝置50末端設有一溫差控制器55，其可偵測經萃取後之萃取物溫度來與定溫差輸送機40上待萃取物溫度 予以比較，若萃取物溫度高於預設之溫差值時，該溫差控制器55即會加快輸送待萃取物進入動態萃取裝置50之速度，藉以減少待萃取物之萃取時間，即可降低萃取物之溫度；而若萃取物溫度低於預設之溫差值時，則該溫差控制器55即會減慢輸送待萃取物進入動態萃取裝置50之速度，藉以增加待萃取物之萃取時間，即可提高萃取物之溫度以順利作萃取作業並提高萃取效益者。

(五)由於本發明係利用微波萃取的方式來對待萃取物作萃取作業，利用微波所產生的高頻電磁波穿透待萃取物內部細胞，使產生高速旋轉與高頻率震動，使細胞內的物質分離，其可有效提高萃取作業的速度，尤其已先行對待萃取物冷卻降溫，使得萃取物可順利分離且不致產生熱破壞，實可提高萃取效益者。

(六)再，因本發明將萃取物利用高壓冷凍過濾機60進行壓縮過濾，其可使萃取物順利分離形成液態萃取物與固態萃取物，尤其，藉由高壓冷凍過濾機60之高壓壓縮，其可將微波萃取作業中未完全破裂之細胞壓縮使其內部物質分離，且藉由冷凍降溫器61對萃取物冷卻降溫，其可避免萃取物受壓縮而產生熱破壞，進而可提高萃取物之純度及提升萃取效益者。

從以上之所述及圖式之實施例所示可知，本發明先將待萃取物進行粉碎、研磨及冷卻降溫後，再利用動態萃取裝置50反覆對待萃取物作微波升溫、冷卻降溫之冷、熱交互作用，使待萃取物細胞破裂而使細胞內物質得以分離，再經壓縮過濾後形成萃取物，提供一種可提高萃取速度且不致產生熱破壞之微波萃取系統。由是，本發明確具有顯著之進步 性，且其構造確為未曾有過，誠已符合新型專利要件，爰依法提出專利申請，並祈賜專利為禱，至感德便。

以上所述，僅為本發明用以說明之可行實施例，因此並不能以其限制本發明之保護範圍，舉凡熟習此技藝者依本發明說明書及申請專利範圍所為之均等變化或修飾，皆應仍屬本發明所涵蓋之保護範圍。

10‧‧‧儲料槽

20‧‧‧粉碎機

30‧‧‧冷凍研磨機

31‧‧‧冷凍降溫裝置

40‧‧‧定溫差輸送機

41‧‧‧冷凍降溫器

42‧‧‧第一溫度偵測傳送器

50‧‧‧動態萃取裝置

51‧‧‧微波升溫器

52‧‧‧冷凍降溫器

53‧‧‧輸送管

531‧‧‧直管部

532‧‧‧彎折部

54‧‧‧第二溫度偵測傳送器

55‧‧‧溫差控制器

60‧‧‧高壓冷凍過濾機

61‧‧‧壓縮裝置

62‧‧‧過濾網

63‧‧‧推送裝置

70A‧‧‧液態萃取物

70B‧‧‧固態萃取物

Claims (5)

1. 一種微波萃取方法，包含有如下步驟：步驟一：將待萃取物進行初步粉碎，使待萃取物碎裂形成小顆粒狀；步驟二：步驟二：將上述形成小顆粒狀之待萃取物進行低溫冷凍並研磨使形成粉末狀；步驟三：將上述形成粉末狀之待萃取物冷卻降溫，並定速輸送以準備進行萃取；步驟四：將上述低溫之待萃取物反覆進行微波升溫與冷卻降溫，使待萃取物受冷、熱交互作用而使細胞受熱漲冷縮作用而破裂並接受微波之旋轉運動力，進而使細胞中之物質可分離出來形成萃取物；步驟五：偵測上述萃取物之溫度以控制待萃取物之萃取時間及速度，並將萃取物冷凍壓縮過濾使形成液態萃取物與固態萃取物；藉由上述步驟，俾提供一種提高萃取速度之微波萃取方法。
2. 一種微波萃取系統，微波萃取系統，包含有一儲料槽、粉碎機、冷凍研磨機、定溫差輸送機、動態萃取裝置及高壓冷凍過濾機；其中：儲料槽，用以儲存待萃取物；粉碎機，係與儲料槽連接，用以將自儲料槽輸入之待萃取物粉碎；冷凍研磨機，係與粉碎機連接，用以將經粉碎機粉碎後之待萃取物進行研磨，且該冷凍研磨機外圍並設有冷凍降溫裝置，降低冷凍研磨機內部待萃取物之溫度；定溫差輸送機，係與冷凍研磨機連接，用以將經冷凍研磨機研磨後之 待萃取物輸送至動態萃取裝置，且該定溫差輸送機並設有冷凍降溫器，令定溫差輸送機得以維持低溫輸送待萃取物至動態萃取裝置進行萃取；該定溫差輸送機末端並設有第一溫度偵測傳送器；動態萃取裝置，包含有一微波升溫器、兩冷凍降溫器與一輸送管，該兩冷凍降溫器係分別設於微波升溫器之兩側，該輸送管係以迂迴彎繞之方式穿越設於微波升溫器與冷凍降溫器間，而該輸送管前端係與定溫差輸送機銜接，輸送管後端係與高壓冷凍過濾機連接；該動態萃取裝置末端並樞接有第二溫度偵測傳送器，且該第二溫度偵測傳送器與定溫差輸送機之第一溫度偵測傳送器電性連接有一溫差控制器，該溫差控制器並與定溫差輸送機電性連接，使第一溫度偵測傳送器與第二溫度偵測傳送器之溫度可傳送至溫差控制器，藉以調整控制定溫差輸送機之輸送速度；高壓冷凍過濾機，係與輸送管後端連接，用以將萃取物壓縮使液體分離出來而可過濾形成固態萃取物與液態萃取物者；藉由上述裝置構造，俾提供一種提高萃取速度之微波萃取系統。
3. 如申請專利範圍第2項之微波萃取系統，其中該輸送管以迂迴繞置之方式形成若干段直管部與彎折部，令該直管部恰穿越微波升溫裝置內，該彎折部則穿越設於冷凍降溫裝置內。
4. 如申請專利範圍第2項之微波萃取系統，其中該高壓冷凍過濾機包含有一冷凍降溫器，該冷凍降溫器可對萃取物冷卻降溫，冷凍降溫器末端至少設有一壓縮裝置，壓縮裝置下側設有過濾網。
5. 如申請專利範圍第2項之微波萃取系統，其中該高壓冷凍過濾機並包 含有一推送裝置，該推送裝置可將固態萃取物推送出高壓冷凍過濾機。