本實用新型涉及一種動態(tài)超聲提取機。
背景技術(shù)：
用水或有機溶劑浸提植物中的有效成分，是中藥以及天然營養(yǎng)品、保健品、食品添加劑等生產(chǎn)中的一個重要的工藝環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的工藝方法有浸泡法、煎煮法、熱回流法、滲漉法等，工藝設備為各種規(guī)格型號的提取罐，生產(chǎn)中普遍存在提取率底、耗時長、能耗大等問題，需要不斷的進行工藝方法優(yōu)化和工藝設備改良。
深入分析可見，植物原料中目標成分的浸出過程包括以下幾個階段：溶劑浸入植物原料內(nèi)部、目標成分溶解并向植物原料的外表面?zhèn)鬟f，再向周圍液體擴散。因此，溶劑的投放比例、原料與溶劑混合體系的動態(tài)特性、浸提的溫度等是影響浸出過程進行的重要的條件因素。
由于溶劑的投放量過大會增加溶劑消耗和后續(xù)濃縮負荷，因此通常采用經(jīng)典的多遍浸提法，即：單遍投放少量溶劑多遍浸提，控制總的溶劑投放量。原料與溶劑的體系內(nèi)部不斷地進行動態(tài)的混合運動，有利于目標成分的溶解擴散，因此在一些提取罐內(nèi)設置有機械攪拌裝置；也有一些提取罐通過簡單地設置循環(huán)管路的方法形成動態(tài)浸提體系，即在浸提過程中用離心泵不斷地將罐底抽出的溶液循環(huán)送至提取罐的上部，但其弊病是容易發(fā)生罐底濾網(wǎng)堵塞現(xiàn)象。
多遍浸提法是為溶解和擴散提供內(nèi)在動力，迫使原料與溶劑不斷地混合運動可加快目標成分在液體中的擴散速度。但這些方法都不能有效地克服植物內(nèi)部成分的浸出最大障礙——即植物本身組織阻隔。尤其是而對于熱敏性的目標成分，浸提溫度不能過高，通常是采用歷時漫長的浸泡或滲漉工藝，因此生產(chǎn)效率低下。
近年來不斷開發(fā)的各類新興浸提方法中，超聲波輔助浸提法為高效率地浸提熱敏性植物成分提供了技術(shù)可行性。超聲波在植物浸提體系中傳播，使液體中的微氣核空化泡在聲波的作用下振動，當聲壓足夠大時，這些微氣核空化泡會聚集能量生長、最終崩潰而產(chǎn)生高達幾十兆帕的瞬時壓力——超聲波的這種“空化”作用，可以有效地擊穿植物細胞膜、纖維等組織障礙，為目標成分浸出提供順暢通道，使得浸提過程即使在較低的溫條件下也可以十分快速的進行。超聲波空化作用的強弱與聲學參數(shù)以及液體的物理化學性質(zhì)有關(guān)：
1)超聲波強度。超聲波強度指單位面積上的超聲功率，空化作用的產(chǎn)生與超聲波強度有關(guān)。對于一般液體超聲波強度增加時，空化強度增大，但達到一定值后，空化趨于飽和，此時再增加超聲波強度則會產(chǎn)生大量無用氣泡，從而增加了散射衰減，降低了空化強度。
2)超聲波頻率。超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生空化越容易。也就是說要引起空化，頻率愈高，所需要的聲強愈大。例如：要在水中產(chǎn)生空化，超聲波頻率在400kHz時所需要的功率要比在10kHz時大10倍，即空化是隨著頻率的升高而降低。一般采用的頻率范圍20～40kHz。
超聲波輔助提取方法的應用中，需要解決相關(guān)工藝設備的合理設計問題。出于造價等因素的考慮，目前普遍采用超聲波清洗機行業(yè)應用的一種壓電陶瓷換能器，其核心部件是壓電陶瓷圓盤換能器，其圓臺形外殼的底面是超聲波發(fā)射面，通常直徑為45mm-75mm，應用時將其用金屬膠粘接在作用對象上。這種超聲波換能器在我國已有數(shù)十年的發(fā)展歷史，其制造工藝成熟、價格低廉，缺點是單只換能器發(fā)出的聲功率不高，一般不超過120W；實驗表明，僅在距其超聲波發(fā)射面200～400mm的范圍內(nèi)產(chǎn)生顯著的空化作用。如果將其配置在普通提取罐的外壁，效果甚微；如果配置在封閉的箱體內(nèi)沉浸在提取罐內(nèi)，不僅會占據(jù)提取罐內(nèi)的工作空間，且難以避免清洗死角，不符合GMP規(guī)范要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本實用新型提供了一種動態(tài)超聲提取機。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：一種動態(tài)超聲提取機，包括浸提室、多個超聲波換能器、外循環(huán)管路、螺桿泵、提取液收集槽、提取液濾網(wǎng)、提取液排放管路、提取液輸送泵、換能器防護罩和循環(huán)管路引出管，浸提室頂部設有溶劑投放管口和快開投料口，溶劑投放管口連接有噴淋球；所述浸提室底部的外表面上均勻的固定連接有多個超聲波換能器，超聲波換能器外部設有換能器防護罩；所述浸提室底部右側(cè)設有提取液出口，提取液出口處設有提取液濾網(wǎng)和提取液收集槽，提取液收集槽連接提取液排放管路，提取液排放管路連接提取液輸送泵；所述浸提室底部中央連接有循環(huán)管路引出管，循環(huán)管路引出管依次連接螺桿泵、外循環(huán)管路和浸提室形成一個循環(huán)連接。
本實用新型的效果和益處為：
1)設計了由螺桿泵驅(qū)動的外循環(huán)管路，動態(tài)地形成和保持一種原料與溶劑的均勻混合體系，使得原料均勻地受到超聲作用，加速溶質(zhì)在液體中擴散速度。特別是料液混合物在螺桿泵內(nèi)部的機械嚙合作用下，極大地縮短了新投放的原料被溶劑浸潤的時間，并在浸提過程中使得原料內(nèi)部液體與外部的液體快速交換。
2)高強度超聲波輔助，實現(xiàn)低溫快速浸提，浸提室設計成有較大底面積的扁平形狀，有利于均勻配置數(shù)量較多的超聲波換能器，借助于高強度的超聲波在原料與溶劑的混合體系中傳播產(chǎn)生的空化作用，破壞植物原料內(nèi)的纖維、細胞壁膜等阻礙，使得植物內(nèi)部的目標成分快速浸出，在較低的溫度下高效率的完成熱敏性植物成分的浸提生產(chǎn)工藝過程。
本裝置的結(jié)構(gòu)簡潔可靠，制造成本低，適于貴重原料精細浸提生產(chǎn)過程，特別適于熱敏性天然成分浸提工藝過程，可高效率地完成常規(guī)提取設備具備的“原料浸潤”、“多遍浸提”功能。
附圖說明
圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面根據(jù)說明書附圖舉例對本實用新型做進一步解釋：
實施例1
結(jié)合圖1所示，一種動態(tài)超聲提取機，包括浸提室2、多個超聲波換能器3、外循環(huán)管路4、螺桿泵5、提取液收集槽8、提取液濾網(wǎng)9、提取液排放管路10、提取液輸送泵 11、換能器防護罩12和循環(huán)管路引出管13，浸提室2頂部設有溶劑投放管口6和快開投料口7，溶劑投放管口6連接有噴淋球1；所述浸提室2底部的外表面上均勻的固定連接有多個超聲波換能器3，超聲波換能器3外部設有換能器防護罩12；所述浸提室2底部右側(cè)設有提取液出口，提取液出口處設有提取液濾網(wǎng)9和提取液收集槽8，提取液收集槽8連接提取液排放管路10，提取液排放管路10連接提取液輸送泵11；所述浸提室 2底部中央連接有循環(huán)管路引出管13，循環(huán)管路引出管13依次連接螺桿泵5、外循環(huán)管路4和浸提室2形成一個循環(huán)連接。
浸提室2為采用3mm厚sus304不銹鋼板卷制Φ700X500mm的圓筒，其上端對焊連接Φ 800橢圓封頭(sus304,δ＝3mm)；底部采用2mm厚sus304不銹鋼圓形平板焊接，其下表面均勻粘接90只超聲波換能器3，其中單只超聲波換能器3最大聲功率100W、工作頻率24kHz；換能器防護罩12采用Φ800橢圓封頭，與浸提室2底端對焊連接。
快開投料口7采用Φ220快開手孔標準件；溶劑投放管口6采用DN25衛(wèi)生快接三通球閥外循環(huán)管路4管道采用DN32不銹鋼衛(wèi)生管材焊接，配0.5T/h、DN32螺桿泵5，采用3mm厚sus304不銹鋼篩板作為提取液濾網(wǎng)9，提取液排放管路10采用DN25不銹鋼衛(wèi)生管，配置不銹鋼衛(wèi)生泵作為提取液輸送泵11，浸提室2有效容積>100L、浸提室2配置超聲波換能器3的底面積0.28m2、超聲波最大聲功率合計9000W；植物原料浸提處理能力為50L/每批，適用于中試車間完成生產(chǎn)工藝實驗，或生產(chǎn)車間中浸提貴重原料中的熱敏性目標成分，具有原料浸潤、原料與溶劑動態(tài)混合、超聲波輔助低溫浸提等完備的提取生產(chǎn)功能，適用于熱敏性植物成分浸提生產(chǎn)過程。
本實用新型的使用操作流程為：
(1)投料：原料(植物花、葉或經(jīng)破碎的根莖等)由快開投料口7投入浸提室2，溶劑(水或有機溶劑)經(jīng)預熱(30—60℃)后由溶劑投放管口6按預定的投料比注入；
(2)浸潤：啟動外循環(huán)管路4的螺桿泵5，直至新投入的原料潤透；
(3)第1遍浸提：開啟超聲波換能器3并間歇啟停外循環(huán)管路4的螺桿泵5，直至預定的首遍浸提時間；關(guān)閉超聲波換能器3和螺桿泵5，啟動提取液輸送泵11排掉提取液；
(4)第2遍浸提：關(guān)閉提取液輸送泵11，按預定的投料比第二次注入溶劑，開啟超聲波換能器3和螺桿泵5，直至預定的二遍浸提時間；關(guān)閉超聲波換能器3和螺桿泵5，啟動提取液輸送泵11排掉提取液；
(5)仿照步驟4進行第3遍、第4遍浸提，根據(jù)具體的浸提工藝設計，順序完成 N遍浸提操作，啟動提取液輸送泵11，排掉浸提室2提取液，各遍排出的提取液合并送至濃縮或純化處理單元。(注：通常的工藝方法為浸提2——4遍)。