專利名稱：超聲波提取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于生物工程領(lǐng)域分離提取裝置，特別是涉及一種適用于天然植物活性成分提取的超聲波提取裝置。
背景技術(shù)：
植物的提取是先將植物中的活性成分轉(zhuǎn)移進(jìn)入到溶劑提取液中，再把提取液的溶劑蒸發(fā)出去，使之提取液中的活性成分分離出來，以提高提取物中活性成份的含量。目前，國內(nèi)植物活性成分的超聲波提取技術(shù)采用兩種形式，一種是功率超聲波提取，主要在提取裝置中裝有超聲波功率探頭，利用功率超聲波的輻照傳振和“空化”作用，加速提取過程，提高提取物活性成分的含量。該方式的缺點(diǎn)是植物細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)釋放慢，為了減少提取時間，通常需要升溫來提高超聲波的效率，加速植物活性成分的溶出，這樣對有些需要低溫提取或者活性成分易揮發(fā)的植物，提取比較困難。另一種是破壁超聲波提取，它是在提取裝置中裝有變幅桿狀探頭，將超聲波能量變幅集中在探頭上，對植物進(jìn)行直接細(xì)胞破壁提取，由于超聲波的振動作用，能強(qiáng)化溶質(zhì)的擴(kuò)散和傳遞，此種形式可適應(yīng)快速植物細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)釋放。其缺點(diǎn)是超聲波的空化作用不強(qiáng)，并且溶劑升溫快，也不適于要求低溫提取和易揮發(fā)的活性成分的提取。中國專利01260138提出一種超聲波提取罐，該提取罐在底部、側(cè)面裝有多個超聲探頭以加強(qiáng)功率超聲的提取效率，并使物料顆粒細(xì)化不糊化。該專利雖然大大提高了功率超聲提取的效率(提取兩次，每次1小時)，但是由于功率超聲波的方向性和穿透力有限，不太適宜對于需要快速釋放植物細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的活性成分的提取。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的在于綜合了超聲波破壁提取和超聲波輻照傳振、“空化”提取技術(shù)而提出的一種提取效率高，適用性廣的超聲提取裝置。
主要技術(shù)方案本裝置包括裝有超聲探頭的超聲提取罐、二次沉降罐和連接提取罐與沉降罐的料液循環(huán)管路及循環(huán)泵，在超聲提取罐頂部裝有超聲破碎探頭，直接接觸植物和提取液進(jìn)行工作；在提取罐壁外側(cè)裝有超聲功率探頭，在罐下部裝有過濾隔板，隔板下設(shè)有噴氣裝置，噴氣裝置噴出的氣體將篩板上的物料上浮，使液流形成湍流循環(huán)方式，提取罐底部的出液管與循環(huán)管路連接。
上述超聲破碎探頭超聲頻率為20KHz。
上述在提取罐壁外側(cè)均布裝有多個超聲功率探頭，每個功率探頭的超聲頻率在28KHz。
上述過濾帶孔隔板上夾有可根據(jù)植物需要和加工物料的細(xì)化程度調(diào)整目數(shù)的篩網(wǎng)。
本實用新型的效果將超聲波對植物的功率輻照傳振、“空化”作用與超聲波對植物的破壁加速植物細(xì)胞內(nèi)活性成分釋放作用融于一體，利用破碎探頭的振動變幅較大、探頭發(fā)射的能量較高，對提取罐內(nèi)植物細(xì)胞的方向性攻擊力較強(qiáng)，破碎植物細(xì)胞壁速度快；加之罐壁外側(cè)功率超聲探頭對植物分子的傳振、“空化”作用，加快了植物活性成分的提取速度；實施氣泵噴射上浮物料和液流的湍流循環(huán)方式，避免了提取液中植物沉積在罐底影響提取效果；本裝置罐內(nèi)工作物質(zhì)在超聲波的作用下無盲區(qū)，提高了工作效率，減少提取時間，降低能耗，對于含有易揮發(fā)活性成分的植物提取有著明顯的優(yōu)勢，此外本實用新型使密度不同的溶質(zhì)溶劑形成湍流，無需另外加熱升溫，活性成分的提取率就可以達(dá)到很高，且結(jié)構(gòu)簡單，適宜工業(yè)化加工、生產(chǎn)。例如，一次提取全過程對葛根的提取率在20分鐘可達(dá)97.8％，明顯縮短了提取時間。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型超聲波提取裝置包括以下結(jié)構(gòu)在超聲波提取罐1的頂部裝有超聲破碎探頭2，破碎探頭的頻率在20KHz，利用低頻超聲破壁攻擊植物，直接接觸植物和提取液進(jìn)行工作；在提取罐壁外側(cè)均勻分布裝有多個超聲功率探頭3，探頭的個數(shù)根據(jù)提取罐的大小及分離物料確定，功率探頭的頻率在28KHz，利用它的輻照傳振“空化”和作用時間長來提高植物活性成分的提取率，在提取罐下部裝有過濾隔板4，隔板上開有噴氣孔，在隔板上還夾放有根據(jù)加工藥材的需要和物料的細(xì)化程度要求選擇的不同目數(shù)的篩網(wǎng)，在提取罐體中部有循環(huán)冷卻管11。此外本裝置采用常規(guī)的數(shù)顯溫控系統(tǒng)、破碎傳感器、功率傳感器及相應(yīng)的控制電路進(jìn)行控制工作。上述隔板下的噴氣裝置具體實施可以采用不同結(jié)構(gòu)，如圖1所示結(jié)構(gòu)在過濾隔板上開有垂直噴氣孔5，隔板下的罐底部有與循環(huán)氣泵連接的進(jìn)氣口6。該噴氣裝置還可以采用在隔板下裝有帶噴氣孔的盤管，盤管與循環(huán)氣泵連接，氣體通過盤管上均布的噴氣孔將隔板上的物料上浮。提取罐底部設(shè)有出液管13，出液管下管口接有二次沉降罐8，沉降罐與循環(huán)管路9連接，循環(huán)管路上部裝有循環(huán)泵10，出液管側(cè)面有循環(huán)管路側(cè)線14，由閥門15控制可直接與循環(huán)管路連接。
本裝置的工作過程被提取物料和溶劑按比例從加料口12加入，在提取罐1中，經(jīng)過超聲破碎探頭2的低頻超聲破壁，對提取液內(nèi)的植物細(xì)胞進(jìn)行攻擊破壁，同時在罐壁外側(cè)均布的功率探頭中頻功率“空化”作用使細(xì)胞內(nèi)活性成分隨溶劑加速溶出。與此同時，氣泵氣體通過過濾隔板的噴氣孔向罐內(nèi)溶液噴出，使被抽提物料上浮，避免了提取液中物料沉在罐底而影響提取效果，并能使提取液形成湍流循環(huán)方式，使超聲能量均勻作用于罐內(nèi)每個地方。提取液體從過濾隔板4上的篩網(wǎng)過濾下流經(jīng)過出液管13，通過閥門15控制，或通過循環(huán)泵10將料液從循環(huán)管路側(cè)線14打入提取罐頂部進(jìn)行循環(huán)提取；或?qū)⑻崛『玫娜軇┻M(jìn)入二次沉降罐8，進(jìn)行預(yù)濃縮，由循環(huán)泵10將循環(huán)料液從循環(huán)管路9打入提取罐頂部，可再次循環(huán)提取。提取后的料渣從罐底的排渣口7排除。
實施例1葛根提取實驗，用圖1所示裝置，使用時，將葛根機(jī)械粉碎達(dá)20目以上，從加料口12投入到提取罐1，加入乙醇溶劑使藥液比為1∶5，開啟氣循環(huán)系統(tǒng)，氣體通過過濾隔板上φ5的氣孔噴射，使物料在罐內(nèi)湍動循環(huán)。同時開啟破碎、功率超聲系統(tǒng)，破碎探頭2的頻率20KHz，破碎5-10分鐘，關(guān)閉破碎系統(tǒng)；使功率超聲繼續(xù)工作，在提取罐外側(cè)壁均布8(或12個)超聲探頭，探頭頻率28KHz，提取工作20-30分鐘，葛根的提取率一般都可達(dá)到97.8％，打開罐底閥門，過濾一次提取液到二次沉降罐后，此提取液進(jìn)行預(yù)濃縮處理。再次按藥液比1∶5投入溶劑，重復(fù)提取工作，二次提取液沉入到沉降罐8以后，打開提取罐1的負(fù)壓系統(tǒng)13，排凈藥渣中的溶劑。最后將篩網(wǎng)上的藥渣從排渣口7卸出。二次提取液經(jīng)過循環(huán)泵10再次進(jìn)入到提取罐，從新投入物料，再次開啟氣循環(huán)系統(tǒng)和超聲作用系統(tǒng)，如此反復(fù)加工過程。
權(quán)利要求1.一種超聲波提取裝置，包括裝有超聲探頭的超聲提取罐、二次沉降罐和連接提取罐與沉降罐的料液循環(huán)管路及循環(huán)泵，其特征在于在超聲提取罐頂部裝有超聲破碎探頭，在提取罐壁外側(cè)裝有超聲功率探頭，在罐下部裝有過濾隔板，隔板下設(shè)有噴氣裝置，提取罐底部的出液管與循環(huán)管路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波提取裝置，其特征在于，超聲破碎探頭頻率為20KHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波提取裝置，其特征在于，提取罐壁外側(cè)均布多個超聲功率探頭，超聲頻率為28KHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波提取裝置，其特征在于，過濾隔板上夾有篩網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波提取裝置，其特征在于，噴氣裝置是在過濾隔板上開有噴氣孔，隔板下的罐底部有與循環(huán)氣泵連接的進(jìn)氣口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波提取裝置，其特征在于，噴氣裝置還可采用在隔板下裝有帶噴氣孔的盤管，盤管與循環(huán)氣泵連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波提取裝置，其特征在于，出液管與循環(huán)管路的連接是通過在出液管下管口接有二次沉降罐，沉降罐與循環(huán)管路連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波提取裝置，其特征在于，出液管與循環(huán)管路的連接是通過在出液管側(cè)面接有循環(huán)管路側(cè)線，由閥門控制與循環(huán)管路連接。
專利摘要本實用新型涉及一種超聲波提取裝置，包括裝有超聲探頭的超聲提取罐、二次沉降罐和連接提取罐與沉降罐的料液循環(huán)管路及循環(huán)泵，在超聲提取罐頂部裝有超聲破碎探頭，直接接觸植物和提取液，在提取罐側(cè)壁外裝有超聲功率探頭，在罐下部裝有過濾隔板，隔板下有噴氣裝置，通過噴氣裝置上均布的噴氣孔使被提取物料上浮，并液流形成湍流循環(huán)方式。本實用新型將超聲波對植物的功率輻照傳振、空化作用與超聲波對植物的破壁加速植物細(xì)胞內(nèi)活性成分釋放作用融于一體，提高了植物活性成分的提取率。罐內(nèi)工作物質(zhì)在超聲波的作用下無盲區(qū)，提高了加工效率，減少提取時間，無需另外加熱升溫，且結(jié)構(gòu)簡單，適宜工業(yè)化加工、生產(chǎn)。
文檔編號B01J19/10GK2761239SQ20052000135
公開日2006年3月1日 申請日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月24日
發(fā)明者侯玉慶, 萬平玉, 祁欣 申請人:北京化工大學(xué)