專利名稱：超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體萃取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲強(qiáng)化超臨界流體萃取裝置。
背景技術(shù)：
超聲強(qiáng)化超臨界流體萃取技術(shù)是近兩年研究出的技術(shù)，它是在超臨界流體 萃取的同時(shí)附加超聲場(chǎng)，以達(dá)到降低萃取壓力和萃取溫度、縮短萃取時(shí)間、最 終提高萃取率目的的技術(shù)。通過(guò)超聲作用使提取物細(xì)胞破碎可以直接提高萃取
效率或加快反應(yīng)速度；使空化測(cè)試材料(鋁箔)產(chǎn)生空洞或破裂等變化是超聲 效果的一種檢驗(yàn)方式，有助于進(jìn)行超聲強(qiáng)化提取效率的機(jī)理研究。以上兩點(diǎn)在 超聲強(qiáng)化超臨界流體萃取研究和生產(chǎn)中有著非常重要的作用，而這兩點(diǎn)與萃取 釜中的超聲功率密度相關(guān)。目前使用這種技術(shù)的裝置有兩種， 一種是內(nèi)置式另 一種是外置式。內(nèi)置式是將超聲換能器直接安裝在高壓萃取釜中，使超聲波直 接輻射到萃取介質(zhì)中，這樣可以減少萃取過(guò)程中超聲波能量的損耗，超聲波能 量的利用率高，但其缺點(diǎn)是由于受到尺寸的限制，無(wú)法安裝大功率超聲換能
器。目前所報(bào)道的內(nèi)置式超聲強(qiáng)化超臨界流體萃取裝置，其萃取釜多在1L左右，
由于現(xiàn)有超聲換能器生產(chǎn)技術(shù)的限制，在此容積內(nèi)只有小功率的超聲換能器可 以安裝進(jìn)萃取釜。資料顯示現(xiàn)有超聲換能器內(nèi)置式設(shè)計(jì)的最大超聲功率密度為
200W/L，即在1L容積的萃取釜中安裝有輸出電功率為200W的超聲換能器。由于 超聲功率密度不夠，使現(xiàn)有內(nèi)置式萃取裝置對(duì)于提取原料的細(xì)胞破碎不了，也 不能使空化測(cè)試材料(鋁箔)產(chǎn)生空洞或破裂等變化。此外內(nèi)置式不便于超聲 換能器散熱，超聲換能器工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量只能直接傳遞給超臨界流體， 影響萃取過(guò)程中溫度的控制，并減少超聲換能器的工作壽命。而外置式設(shè)計(jì)， 雖然超聲換能器功率不受限制，可以在萃取釜中產(chǎn)生很大的超聲功率密度?，F(xiàn) 有外置式設(shè)計(jì)的超聲功率密度可達(dá)300W/150ml，即容積為150ml的萃取釜內(nèi)能達(dá) 到300W的超聲輸出電功率。在這一超聲功率密度下，可以將提取物細(xì)胞破碎，并能使空化測(cè)試材料(鋁箔)產(chǎn)生空洞或破裂等變化。但是外置式設(shè)計(jì)超聲波 的利用率太低，能量損耗比較大，特別是由于超臨界萃取釜的特殊結(jié)構(gòu)，超聲 波要通過(guò)很厚的高壓容器壁和物料筐才能作用于物料和流體，整個(gè)過(guò)程超聲波 的損失非常大。有資料報(bào)道外置式超聲強(qiáng)化超臨界流體萃取實(shí)驗(yàn)裝置其超聲波 額定輸出功率只有60%的利用率。因此外置式通常只適用于實(shí)驗(yàn)室。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既有足夠的超聲功能密度，又能高效率利用超 聲波的超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體流體萃取裝置。
本發(fā)明提供的這種超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體流體萃取裝置，包括萃取 釜、超聲換能器，變幅桿，變幅桿以其節(jié)點(diǎn)處安裝在萃取釜上，所述超聲換能 器位于萃取釜外，變幅桿一端與超聲換能器連接，另一端伸進(jìn)萃取釜屮。
超聲變幅桿可將機(jī)械振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)位移或速度放大，或?qū)⒊暷芰考性谳^ 小的面積上即聚能，因此也稱超聲變速桿或超聲聚能器。在超聲換能器的端面 連接超聲變幅桿，可將機(jī)械振動(dòng)振幅放大，還可以作為機(jī)械阻抗變換器，即可 在超聲換能器和聲負(fù)載之間進(jìn)行阻抗匹配，使超聲能夠更有效地從超聲換能器 向負(fù)載傳輸。另一方面，變幅桿在做縱向伸縮振動(dòng)時(shí)，其中間的某橫截面左右 兩邊的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向剛好相反，相當(dāng)于存在一個(gè)相對(duì)靜止的節(jié)面。這個(gè)節(jié)面叫 做節(jié)點(diǎn)，這里也是振動(dòng)子的最佳固定點(diǎn)。
本發(fā)明充分利用了變幅桿的特性，通過(guò)節(jié)點(diǎn)將變幅桿固定在萃取釜上，能 很好地保證萃取釜的密封性。超聲換能器與變幅桿連接，通過(guò)變幅桿不但將能 量有效地傳遞進(jìn)萃取釜中，還改變了振幅產(chǎn)生更好的強(qiáng)化萃取效果。本發(fā)明這 種結(jié)構(gòu)使得超聲換能器不受到安裝尺寸的限制，增大了功率選擇的范圍。以保 證萃取釜中能導(dǎo)入足夠強(qiáng)度的超聲波，并能避免超聲換能器工作過(guò)程中產(chǎn)生的 熱量對(duì)萃取過(guò)程的影響，使超聲換能器散熱好、工作壽命長(zhǎng)。更重要的是本發(fā) 明對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)用的大容積萃取釜，可根據(jù)需要安裝一個(gè)以上的超聲換能器， 也可采用不同頻率的超聲換能器共同作用，產(chǎn)生更好的強(qiáng)化效果。因此本發(fā)明 裝置與現(xiàn)有的內(nèi)置式相比在相同容積的萃取釜中能產(chǎn)生更大的超聲功率密度， 與現(xiàn)有的外置式相比具有更高的超聲波能量利用率。本發(fā)明的裝置可應(yīng)用于超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體萃取方面，也可應(yīng)用 于超臨界或亞臨界流體染色、水氧化、細(xì)微粒子制備等方面。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
從圖1可以看出本發(fā)明超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體流體萃取裝置，仍具
有萃取釜1、超聲換能器2、變幅桿3，該變幅桿以其節(jié)點(diǎn)31處安裝在萃取釜1 的端蓋11上，并且變幅桿3的一端伸進(jìn)萃取釜1中，另一端在萃取釜外與超聲 換能器2的端面連接，在變幅桿3下端最好加工具頭4，以保證超聲波能更好 地分布于萃取釜中。
本發(fā)明人做了一個(gè)容積為1升的本發(fā)明裝置，在它的萃取釜中能產(chǎn)生輸出 電功率為1500W的超聲波，保證了萃取釜中足夠的超聲功率密度，能夠使提取 物細(xì)胞破碎，產(chǎn)生最好的強(qiáng)化效果，也能使空化測(cè)試材料(鋁箔)產(chǎn)生空洞或 破裂等變化。本發(fā)明不僅能根據(jù)需要匹配相應(yīng)的功率以保證萃取釜中導(dǎo)入足夠 強(qiáng)度的超聲波，而且能使超聲換能器長(zhǎng)時(shí)間工作保證萃取質(zhì)量并具備良好的散 熱環(huán)境。由此既提高了萃取效率又延長(zhǎng)了超聲換能器的使用壽命，維修也方便。
本發(fā)明不僅能有足夠的超聲功率密度，而且對(duì)超聲波的利用率非常高，利 用本發(fā)明的特點(diǎn)使超聲強(qiáng)化超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用不再限于實(shí)驗(yàn)室，而是 可以用于工業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)用于工業(yè)生產(chǎn)的時(shí)候，可以采用一個(gè)大容積萃取釜，而 根據(jù)需要安裝一個(gè)以上的超聲換能器，這些超聲換能器可以采用不同頻率的超 聲換能器， 一根變幅桿至少與一個(gè)超聲換能器匹配，在這些超聲換能器的共同 作用下，產(chǎn)生更好的強(qiáng)化效果。
權(quán)利要求
1、一種超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體萃取裝置，包括萃取釜(1)、超聲換能器(2)，變幅桿(3)，變幅桿以其節(jié)點(diǎn)處安裝在萃取釜上，其特征在于所述超聲換能器位于萃取釜外，變幅桿(3)一端與超聲換能器(2)連接，另一端伸進(jìn)萃取釜(1)中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體萃取裝置，其特征 在于變幅桿(3)以其節(jié)點(diǎn)處安裝在萃取釜(1)的釜蓋上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體萃取裝置，其 特征在于所述超聲換能器至少一個(gè)，每個(gè)變幅桿(3)至少與一個(gè)超聲換能器(2) 匹配。
全文摘要
本發(fā)明提供的這種超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體流體萃取裝置，包括萃取釜、超聲換能器，變幅桿，變幅桿以其節(jié)點(diǎn)處安裝在萃取釜上，所述超聲換能器位于萃取釜外，變幅桿一端與超聲換能器連接，另一端伸進(jìn)萃取釜中。本發(fā)明產(chǎn)生超聲功率密度大，超聲波能量利用率高，可應(yīng)用于超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體萃取方面，也可應(yīng)用于超臨界或亞臨界流體染色、水氧化、細(xì)微粒子制備等方面。
文檔編號(hào)B01D11/00GK101579583SQ20081003129
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2008年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者劉云鶴, 周鳴謙, 周鳴鏑, 丹 秦 申請(qǐng)人:劉云鶴;周鳴謙