超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器及物料提取濃縮系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及物料的提取萃取技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器及物 料提取濃縮系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有植物性物料有效成分的提取，最主要的方式是采用溶媒提取，即按一定固液 比，將待提取物料放置在溶媒如水或其他有機溶劑內(nèi)，在一定溫度下對待提取物料的有效 成分進行提取。提取過程中會通過增加攬拌、液體循環(huán)、加熱恒溫控制、溶媒回流等方式提 高提取效果或縮短提取時間。
[0003] 超聲波用于植物有效成分的強化提取是近年來研究和開發(fā)的熱點，超聲波在溶媒 中傳播時，通過機械作用、空化作用和熱作用，產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等一系列 效應(yīng)，可造成植物細(xì)胞壁的破壞和溶媒的快速滲透，使被待提取物料的有效成分迅速溶解 到溶媒中，從而提高提取率、縮短提取時間、節(jié)省溶媒。其中，空化作用是功率超聲最基本的 特質(zhì)，超聲空化引起端動效應(yīng)、微擾效應(yīng)、界面效應(yīng)，聚能效應(yīng)。其中端動效應(yīng)使邊界層減 薄，增大傳質(zhì)速率；微擾效應(yīng)強化了微孔擴散；界面效應(yīng)增大傳質(zhì)表面積；聚能效應(yīng)擴大了 分離物質(zhì)分子從而從整體上強化了化工分離強化過程的傳質(zhì)速率和效果。
[0004] 現(xiàn)有的超聲波提取主要分為發(fā)散式超聲波提取和聚能式超聲波提取。發(fā)散式超聲 波提取是將超聲波發(fā)生器安裝在特制不誘鋼震蕩板上，超聲波通過震蕩板在提取罐或水槽 中形成高頻超聲場，提取物料通過安裝在水槽底部的超聲場進行超聲強化提取。發(fā)散式超 聲波提取，因為超聲波功率低，單位平方厘米功率只有0. 2-0. 3W，要達到一定提取效果，待 提取物料在水槽內(nèi)跟溶媒要作用較長時間一般在2個小時左右。聚能式超聲波是將大功率 超聲波發(fā)生器直接通過法蘭安裝在罐體或容器內(nèi)，通過大功率超聲波換能器、變幅桿、發(fā)射 頭產(chǎn)生超聲振動能量直接作用于液體中的物料，對容器內(nèi)的物料進行超聲波提取。聚能式 超聲波提取，超聲波是直接作用于待提取物料和溶媒，在小設(shè)備上，比如小于20升的設(shè)備 超聲波提取效果明顯，但在20升W上設(shè)備尤其在500升W上設(shè)備，提取效果明顯降低。其 主要原因就是設(shè)備結(jié)構(gòu)問題，物料跟超聲波作用距離由近及遠(yuǎn)，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的空化 效果作用在物料上的功效逐漸減小，尤其跟超聲波距離大于200毫米W上的物料受到空化 效果作用就微乎其微了，很難達到超聲波提取作用，降低總的物料的提取率，超聲波的強化 提取作用也不能得到充分利用，聚能式超聲波提取設(shè)備的提取效果還不如普通熱提取的提 取效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中聚能式超聲波提取設(shè)備在遠(yuǎn)離超聲波發(fā)生器安裝位置的 待提取物料的提取效果差的技術(shù)問題，目的在于提供一種遠(yuǎn)離超聲波發(fā)生器安裝位置的待 提取物料的提取效果優(yōu)異的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器。
[0006] 本發(fā)明的一種用于溶媒提取物料的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器，其包括：
[0007] 一循環(huán)提取罐，具有至少一入口，用于投入所述物料和灌入所述溶媒，內(nèi)部還設(shè)有 一將所述物料和所述溶媒攬拌成混合液的攬拌器；
[0008] 一超聲波反應(yīng)罐，設(shè)于所述循環(huán)提取罐的外部，具有一進口，所述進口與所述循環(huán) 提取罐連通，流入來自所述循環(huán)提取罐的混合液；內(nèi)部設(shè)有一聚能式超聲波發(fā)生器，用于對 所述混合液進行超聲波沖擊，所述聚能式超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波沖擊方向與來自所述 循環(huán)提取罐的混合液的流向相逆，用于增強超聲波沖擊作用；還具有一出口，與所述循環(huán)提 取罐連通，用于將超聲波沖擊后的混合液排入所述循環(huán)提取罐中進行提取。
[0009] 為將所述循環(huán)提取罐中流出的混合液輸送流入所述超聲波反應(yīng)罐中，可W安裝至 少一濃漿累，所述溶媒也可W通過所述濃漿累輸送流入所述循環(huán)提取罐中。為方便投料，可 在所述循環(huán)提取罐設(shè)置二入口，分別為所述物料的投料口和所述溶媒的流入口，所述濃漿 累通過所述流入口將所述溶媒輸送流入所述循環(huán)提取罐中。
[0010] 所述的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器連通方式可具體為：所述超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器具 有一第一管道，所述第一管道的上游端帶有一第一閥口并與所述循環(huán)提取罐的底部連通， 所述第一管道的下游端帶有一第二閥口并與所述濃漿累連通；一第二管道，其上具有一第 Ξ閥口，所述第二管道的上游端與所述濃漿累連通，所述第二管道的下游端與所述循環(huán)提 取罐的入口連通；一第Ξ管道，所述第Ξ管道的上游端與所述第二管道的第Ξ閥口的上游 連通，所述第Ξ管道的下游端與所述聚能式超聲波發(fā)生器的底部的連通；一第四管道，所述 第四管道的上游端與所述聚能式超聲波發(fā)生器的上側(cè)端的連通，所述第四管道的下游端與 所述循環(huán)提取罐連通。
[0011] 所述第二管道的下游端與所述循環(huán)提取罐的所述溶媒的流入口連通。
[0012] 所述聚能式超聲波發(fā)生器軸向安裝在所述超聲波反應(yīng)罐的頂部，具有一位于所述 超聲波發(fā)生器內(nèi)部中軸線上的發(fā)射頭，所述發(fā)射頭長度與所述發(fā)射頭的長度與所述超聲波 反應(yīng)罐的高度相匹配。提取過程中，所述混合液在所述聚能式超聲波發(fā)生器中向上流動，所 述聚能式超聲波通過所述發(fā)射頭可發(fā)出超聲波是向下震動沖擊所述混合液。
[0013] 所述超聲波反應(yīng)罐與所述循環(huán)提取罐的容積比為1:2-20 ;所述超聲波反應(yīng)罐的 容積為2-30化。
[0014] 所述循環(huán)提取罐內(nèi)安裝有一溫控裝置，用于加熱所述混合液并保持一定溫度，所 述溫控裝置為夾層內(nèi)置導(dǎo)熱油加熱的溫控裝置、內(nèi)置過熱水發(fā)生器加熱的溫控裝置和外接 蒸汽供熱的溫控裝置的一種或多種。
[0015] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種將提取功能、過濾功能和真空濃縮功能整合在一 起的物料提取濃縮系統(tǒng)，其包括：
[0016] 一溶媒暫存罐，可存儲溶媒；
[0017] 一本發(fā)明所述的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器，所述超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器的上游與所 述溶媒暫存罐連通，用于超聲空化來自所述溶媒暫存罐灌入的溶媒與物料混合的混合液并 提取所述物料；
[0018] 一在線過濾器，所述在線過濾器的上游與所述超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器的下游連 通，用于過濾分離經(jīng)所述超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器提取后的混合液得到提取液；
[0019] 一濃縮裝置，所述濃縮裝置的上游與所述在線過濾器的下游連通，用于濃縮所述 在線過濾器得到的提取液；
[0020] 一溶媒回收罐，所述溶媒回收罐與所述濃縮裝置的頂部連通，用于冷凝回收所述 溶媒。所述溶媒回收罐可與一真空累連通，W實現(xiàn)減壓蒸饋加快提取液的濃縮。
[0021] 本發(fā)明的積極進步效果在于：
[0022] 1)由于連續(xù)不斷的物料和溶媒的混合液在本發(fā)明的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器中與 超聲波沖擊振動采取逆向循環(huán)方式一即超聲波反應(yīng)罐內(nèi)的超聲波從上往下沖擊振動而混 合液從下往上循環(huán)反應(yīng)，物料和溶媒的混合液被超聲波強制循環(huán)提取，可實現(xiàn)超聲波功效 的最大化。其次，在等量物料和溶媒的情況下，可W大大縮短反應(yīng)時間，每次提取物料反應(yīng) 時間一般在30-40分鐘即可達到原有聚能式或發(fā)散式超聲波提取設(shè)備2小時W上的使用效 果。
[0023]再者，本發(fā)明采用雙罐組合形式，大容積的循環(huán)提取罐用于加熱、溫控和混合；小 容積的超聲波反應(yīng)罐用于超聲波強制提取，其直徑得到控制，并采用與所述超聲波反應(yīng)罐 尺寸相匹配的聚能式超聲波發(fā)生器，使得所述混合液在所述超聲波反應(yīng)罐中的部分都處在 超聲波空化效果較佳范圍內(nèi)，加上采用逆向循環(huán)強制輸送方式，超聲波反應(yīng)罐中不需要機 械攬拌等其他外部設(shè)施，每一批次投放的所有物料都可W跟聚能式超聲波發(fā)生器不斷循環(huán) 反應(yīng)，避免因大型超聲波提取設(shè)備太大導(dǎo)致的空間差異性問題，大大縮短了超聲波提取設(shè) 備單一批次物料提取的時間，一般在30-40分鐘即可達到原有聚能式或發(fā)散式超聲波提取 設(shè)備的2小時W上的使用效果。本發(fā)明的超聲波逆流循環(huán)反應(yīng)器在大規(guī)模生產(chǎn)型的物料提 取過程中也具有較高的提取效率和物料提取率，單批次提取30-40分鐘也可達到傳統(tǒng)熱提 取或浸提取2小時W上的效果。
[0024]2)本發(fā)明的物料提取濃縮系統(tǒng)根據(jù)不同物料的特性，物料顆粒度大小，溶媒是水 還是其他特定有機溶劑，在聚能式超聲波提取設(shè)備上自帶配套過濾裝置。在超聲波循環(huán)提 取后可W馬上對提取物進行多級固液分離，并配置專用裝置，將多級分離后的提取液輸送 到真空濃縮裝置內(nèi)進行進一步處理。本發(fā)明的一套系統(tǒng)可W同時進行超聲波提取、在線過 濾、真空濃