一种制作铁皮石斛口服液、饮片饮料的同步生产装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种制作铁皮石斛口服液、饮片饮料的同步生产装置，是以电子程序控制（UHP）技术隧道式蓄能器与螺旋射流喷管中的超音速水射流结合爆破铁皮石斛植物细胞的一种装置，把石斛中难以提取的多糖肽完全释放溶解、同步炼制成口服液、饮料饮片，低温超高压连续流细胞破碎使植物细胞瞬间爆破释放，在能量剪切效应、压强空穴效应、瞬间爆破效应的作用下，使其植物细胞破碎；尤其是铁皮石斛多糖肽物质的分散、乳化、颗粒纳米化，保持了原有物质活性，解决了散热困难，避免了热敏性物质的被破坏，饮用含量高的石斛多糖肽口服液，让石斛多糖快速被人体吸收，得到延年益寿的帮助。
【专利说明】—种制作铁皮石斛口服液、饮片饮料的同步生产装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制作铁皮石斛口服液饮片饮料的同步生产装置，属于共性技术范围物联网生物工程领域，低温爆破植物细胞的同步生产工艺装置。
【背景技术】
[0002]铁皮石斛在全国兴起大面积种植，石斛为兰科多年生附生草本植物，具有独特的药用价值，被誉为九大仙草之首以茎入药，中药名为石斛，属补益药中的补阴药《中国药典》，按照目前石斛种植的快速发展，产业化的大面积种植、风起云涌的种植散户，而恰恰缺少规模化深加工行业的跟上，停留在枫斗法上寻市场，长期下去石斛价格将出现蔬菜价，(2012年底石斛价格鲜品每公斤为800-1500元，与2010年的价格比，2年内下跌了 50%)。
[0003]由于植物中至少含30%以上热敏性物质，害怕高温,而铁皮石斛成品工艺大部分停留在将嫩茎扭成螺旋状或弹簧状，晒干，商品为枫斗存储，枫斗再加工必须通过高温，没有新的铁皮石斛深加工产品、精品开发，形成石斛采集后价格大幅度下跌。
[0004]植物多糖的提取方法一般为沸水提取，周期长，温度高，液料比大，不利于工业化生产，低温超高压(UHP)细胞爆破技术，是依据几个压力变量和一个或多个循环压力之间的植物细胞爆破，通过爆破细胞石斛多糖的提取率是含量的95%，得出口服液最佳的生产工艺方法。
[0005]目前现有的铁皮石斛多糖的提取方法为:铁皮石斛用水为:100ml/g;提取温度为100°c，提取时间为3-5小时，提取后至少有60%以上的介质水浪费，较先进的有电磁震荡、酶解反应、超声波提取，都由于其能量小而工业化成本及高，工艺过程复杂。
[0006]对比文件:200810162493.3的石斛多糖提取方法、201210080911.0响应面法石斛多糖提取工艺、201210291799.5的一次性石斛多糖毛兰素分离提取方法，都存在着石斛资源浪费的缺陷，石斛多糖肽得率及低、节能减排效果不理想的缺陷。
[0007]对比文件201110148468.1的液体食品的超高冷等静压连续灭菌方法及装置，其只是对液体食品进行灭菌试验，本口服液虽然属于液体范围，(液体食品)只属于常规通用名称，尤其是由于植物品种的不同其工艺要求也不同，更尤其的是中草药目标植物的不同、细胞精华释放效果也就不同，单一的压力范围只起灭菌作用，其工艺时间长耗能大而损失了利用率。
[0008]对比文件200810162493.3的石斛多糖提取方法、201210080911.0响应面法石斛
多糖提取工艺、都存在着铁皮石斛资源无法完全利用的缺陷，还存在多糖释放不完全产品得率低、工艺流程中节能减排效果无法提高的缺陷。
[0009]铁皮石斛含有丰富的多糖类物质，具有增强免疫功能的作用，没有能够实现规模化深加工的工艺跟进，石斛原料市场将供大于求，静态UHP共性技术与动态超音速水射流工艺结合，工艺流程初步的实验表明，低温超高压可以促使石斛多糖细胞的成熟爆破，在超音速水射流工况下，空穴效应爆破铁皮石斛植物细胞，石斛多糖含量释放95%以上，(UHP)是植物细胞爆破技术的简称，经查国内外文献，均无以电子程序控制(UHP)共性压强与螺旋射流喷管结合，产生超音速射流激爆石斛植物细胞提取多糖的有关工艺报道。
[0010]本发明公开了一种制作铁皮石斛口服液饮片饮料的同步生产装置，属于中草药提取创新术领域，是在产业共性技术(UHP)研发创新中的延伸，隧道式蓄能器与螺旋射流喷管工艺条件结合下，以20度以下低温500Mpa以上超高压液态瞬间爆破铁皮石斛植物细胞，多糖肽含量及高的多成品同步生产工艺装置方法，隧道式蓄能器能够满足中等批量生产的要求。
【发明内容】
[0011]本装置创新产生了(UHP)工艺条件，是克服以前技术缺陷，从酶解反应、超声波浸提、膜分离、醇析和二氧化碳超临界、流体萃取等技术整合总结不足因素的改革，隧道式蓄能器能够最大化降低批量生产运行成本，发挥铁皮石斛的综合经济效益；提高石斛多糖纯度(多糖肽)。相比目前应用较多的超声波、电磁震荡破碎法的最大问题是:超声震荡过程中声波被溶液吸收产生大热量，不能及时将热量移出，促使细胞悬浮液的温度急剧升高，导致酶和其它生物活性物质变性失活，也因大容量容器的声波传递和散热困难，限制了产业化的大规模应用，(UHP)为超高压液态技术的简称。
[0012]该装置能够解决上述技术问题，以植物细胞循环爆破的时间、压力温度环比、及料液比这些影响石斛多糖提取率的因素上，进行工艺条件创新，隧道式蓄能器释放压力时，产生正负能量的转换，在螺旋射流喷管内产生2马赫超音速射流，从而提高铁皮石斛多糖的得率，三种成品在一个工艺流程中同步产出，减少能源的消耗。
[0013]多糖肽含量由石斛产地、品种、管理的不同而不同，由于铁皮石斛径杆组织紧密，有效成分泄出条件需要130度以上高温，高温又破坏了植物细胞内的热敏性物质，使植物活性物质的稳定性差、且细胞壁结构比较紧密，现有工艺提取含量低而无铁皮石斛深加工闻品质成品。
[0014]本发明提供的是一种制作石斛口服液饮片饮料的同步生产工艺及装置，以电子程序控制隧道式蓄能器与超音速水射流工艺结合，在传感器信息导向下在螺旋射流喷管内进行正负能量的转换，产生空穴效应激破铁皮石斛植物细胞，释放多糖肽含量及高的同步生产工艺装置。
[0015]本发明的具体技术方案如下:
一种制作铁皮石斛口服液、饮片饮料的同步生产装置，由液压单元(I)、压力变送器
(2)、隧道式蓄能器(3)、螺旋射流喷管(4)、中央处理器(5)、压力传感阀(6)、时间继电器(7)、信号转换接收器(8)、控制阀(9)、信息处理装置(10)、数据采集装置(11)、动力源
(12)、节点传感器(13)共同组成。
[0016]中央处理器(5)线路连接信号转换接收器(8)、信息处理器(10)、时间继电器(7)，信息处理装置(10)、数据采集装置(11)，时间继电器(7)线路连接液压单元(I)、动力源
(12)，液压单元(I)管通连接压力变送器(2)，压力变送器(2)管通连接隧道式蓄能器(3)，隧道式蓄能器(3)的两端安装有压力传感阀(6)。隧道式蓄能器(3)—端固定连接压力变送器(2)、一端管通连接螺旋射流喷管(4)，控制阀(9)、节点传感器(13)安装在螺旋射流喷管(4)与隧道式蓄能器(3)的连接管上；其特征是:所述的隧道式蓄能器(I)为3根不锈钢承压管连接成门框式，多个门框管的一端U型接管连接排列成隧道型，所述排列成隧道的排列数由设计要求的容积=内径X长度来决定。
[0017]所述的隧道式蓄能器(I)的承压管体主要技术参数=设计管体内径d 3 50 mm;外径D ^ 135 mm;长度3000 mm;径比K =2.7，工作压力pW =620 Mpa、爆破压力pb =46.39pff =3246.3Mpa、设计压力pd = 1.7pff =1200 Mpa、设计温度为室温；自增强压力pA =
0.89pff = 640 Mpa、增压比16:安全工作压力pA =0.8Ipff =568.25Mpa，材料机械性能σ s=980 MPa; ob = 1310 Mpa，性能比≥0.6，其特点是U型接口采用特殊设计的密封件，确保工业化生产的容量要求。
[0018]本设计的隧道式蓄能器(3)工作压力达到620Mpa，承压能力800 MPa，但考虑到压力超过600 MPa后，单纯的水介质将结冰，因此，液态食品加工所采用的压力通常不超过600 MPa0
[0019]所述的液压单元(I)为40_50Mpa的液压站，由中央处理器(5)连接的时间继电器
(7)按照设计要求的保压时间循环工作。
[0020]所述的动力源(12)采用的是新颖谐波电机，当压力变送器(2)提增压强时电机耗电功率不变，比常规电机节电30%以上，体积小可附在液压站底座框架上。
[0021 ] 所述的压力变送器(2 )由高压缸与低压缸及电子液压换向阀组成为双缸双作用，两端设有分腔室与常压通孔，分腔室可与压力变送器(2)的主体拆卸，清理不同介质、更换密封环。
[0022]与现有技术相比，本装置的有益效果是:
工艺装置在制作铁皮石斛口服液、饮片饮料 能够同步生产，以鲜品铁皮石斛清洗后初断成段，进入高速打浆机后用洁净水按照铁皮石斛的浆液比要求稀释，于450~550Mpa的压力下保压5-15分钟释放压力，加压、减压循环操作3次节由节点传感器控制，工艺全过程为0.65小时50L ;释放压力后的铁皮石斛浆液采用3组孔径分别为1.2 μ m、0.8 μ m、
0.6μπι陶瓷膜过滤、去渣得铁皮石斛多糖提取液(口服液)，经醇沉淀定量测得多糖含量的纯度远超现有工艺，渣通过制药压片机压成饮片。
[0023]本发明还提供的一种制作铁皮石斛口服液、饮片饮料的同步生产工艺，可以设置以下3个变量:铁皮石斛干品(枫斗)及鲜品与水的液料比、提取压力和保压时间、根据细胞结构爆破效果对应，利用循环3次加压、减压进螺旋射流喷管，沉淀、浓缩、分离得到石斛多糖肽，分离后的剩余液为饮料。
[0024]对比在用工艺时间得出；(UHP)温度以及料液环比、加压循环次数及压力的变化，对石斛多糖提取率的影响因素进行优化，结论是最佳优化条件的温度为18.5°C ;循环加压3次的压力分别为:450Mpal0分钟、500Mpal0分钟、550Mpal0分钟，工艺时间为0.65小时5L，环比为1.25时，多糖的得率可以达到石斛含量的95%以上。
[0025]该装置应用步骤为:(一)用干品铁皮石斛(枫斗)初断成的段，再用洁净水按照铁皮石斛的液料比在常温下浸泡，虑除余水再用洁净水按照铁皮石斛液料比进入高速打浆机，于450~550Mpa的压力下保压5_15分钟释放压力，加压、减压循环操作3次。
[0026](二)鲜品石斛清洗后初断成段后进入高速打浆机，再用洁净水按照铁皮石斛的浆液比稀释，于450~550Mpa的压力下保压15分钟释放压力，加压、减压循环操作3次；其特征在于:以电子程序控制压强生成与释放的共性功能，再结合螺旋射流喷管工艺，在传感器信息导向下转换正负能量，使石斛液料在螺旋喷管腔内产生空穴效应，喷管出口超音速射流激爆铁皮石斛植物细胞。
[0027]可设置循环压力和保压时间；根据细胞结构爆破效果依次加压为:450、500.550Mpa,保压时间为:15分钟、10分钟、5分钟进行减压循环由节点传感器控制，产品沉淀浓缩优化为石斛多糖肽，分离液为饮料。
[0028]由于不锈钢材质能够满足食品卫生级要求，释压后的铁皮石斛浆液采用3组孔径分别为1.2 μ m、0.8 μ m、0.6 μ m陶瓷膜过滤去渣，通过常规制药压片机将渣压成饮片。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为承压装置隧道式蓄能器，
图2为系统装直不意图。
【具体实施方式】
[0030]下面本装置结合附图2作进一步描述:
所述的液压单元I为40-50Mpa的常规液压站，由中央处理器5连接中的时间继电器7按照设计要求的保压时间循环工作，当动力源12使液压单元I开始工作时，由于动力源12采用的是谐波电机，在压力变送器2提增压强时谐波电机耗电功率不变，体积小比常规电机节电30%以上。
[0031]液压站的压力源通过管路进入压力变送器2，以多级增压的方式变送压力至隧道式蓄能器3，隧道式蓄能器3由三根不锈钢管门式连接，在门式不锈钢管一端U型接管连接另一门式不锈钢管串连排列成一隧道，所需门式排列按照设计要求的容量计算，排列数由要求的容积=内径X长度来决定多少门不锈钢管串连，隧道式蓄能器3 —端有一封头，封头上开有一连接孔，螺旋射流喷管4的进口一则面开有一连接孔，由管通连隧道式蓄能器3的封头连接孔上，所述螺旋射流喷管4的内腔两头小中间鼓圆，距喷口 50mm处安装有大于喷口孔径的靶块，靶块材质为硬质陶瓷。
[0032]当工艺设计条件为500L的隧道式蓄能器3 —端释放压力时，中央处理器5通过信息处理装置10、数据采集装置11设定的时间值，被信号转换接收器8、信息处理器10发送指令到时间继电器7，时间继电器7线路连接液压单元I上动力源12、停止动力源12的工作来满足保压时间的循环，节点传感器13确定不同的保压时间。
[0033]隧道式蓄能器3两端安装的压力传感阀6，将压力变送器2的压强信息、安全报警信息通过信号转换接收器8、信息处理器10发送到中央处理器5，开启隧道式蓄能器3 —端的控制阀9连通螺旋射流喷管4，隧道式蓄能器3中的压液进入螺旋射流喷管4内，在螺旋射流喷管4内产生正负能量的转换，释压喷出2马赫超音速射流冲击硬质陶瓷靶块，进一步激爆石斛植物细胞提高铁皮石斛多糖的得率，三种成品在一个工艺流程中同步产出，减少能源的消耗。
[0034]所述的隧道式蓄能器I为3根不锈钢承压管连接成门框式，多个门框管的一端U型接管连接排列成隧道型，所述排列成隧道的排列数由设计要求的容积=内径X长度来决定。
[0035]所述的压力变送器2由高压缸与低压缸及电子液压换向阀组成，为双缸双作用，(另有专用设计)两端设有分腔室与常压通孔，分腔室可与压力变送器2的主体拆卸，清理不同介质、更换密封环，隔离压力变送器2中来自液压站的油压、油气。
[0036]承压管体主要技术参数
设计管体内径d = 50 mm;外径D兰135 mm;长度3000 mm;径比K =2.7,工作介质为水。工作压力pW =620 Mpa、爆破压力pb = 46.39pff =3246.3Mpa、设计压力pd = 1.7pff=1200 Mpa、设计温度为室温；自增强压力pA = 0.89pff = 640 Mpa、增压比16:安全工作压力 PA =0.8 Ipff =568.25Mpa，材料机械性能 σ s ≥ 980 MPa; ob≥1300 Mpa，性能比^ 0.6。
[0037]本设计的超高压设备工作压力达到620Mpa，承压能力800 MPa，但考虑到压力超过600 MPa后，单纯的水介质将结冰，因此，液态食品加工所采用的压力通常不超过600MPa0
[0038]实施例:铁皮石斛口服液生产 一、干品加工
1、干品浸泡将铁皮石斛干品断段为0.5-20mm,浸泡至含水率大于60% (重量含量、一般24小时)，浸泡的同时具有清洗作用，虑去泡余的水后用洁净水按照65比I铁皮石斛的液料比混合，用高速打浆机打浆，进入存储罐作加压准备。
[0039]2、铁皮石斛的浆液用真空泵吸入500L超高压系统装置，压力发生器分级循环加压为450、500、550Mpa各一次，依次保压时间为15、10、5min，第3次释放压力后浆液在螺旋射流喷管内产生2马赫超音速射流激爆石斛植物细胞，然后膜过滤去渣，在无菌条件下罐装即成为一种铁皮石斛特效口服液。
[0040]二、鲜品加工
1、清洗打浆将铁皮石斛鲜品清洗、剪切段为0.5-20mm，直接用洁净水按照50比I铁皮石斛的液料比用高速打浆机打浆，进入存储罐作加压准备。
[0041]2、鲜铁皮石斛的浆液用真空泵吸入500L超高压系统装置，压力发生器分级循环加压为450、500、550Mpa各一次，每次保压时间均为lOmin，第3次释放压力后浆液在螺旋射流喷管内以2马赫超音速射流激爆石斛植物细胞，然后膜过滤去渣，在无菌条件下罐装即成为一种铁皮石斛特效口服液。
[0042]三、微量多糖饮料
1、浓缩提取:将铁皮石斛鲜品清洗、剪切为0.5-20mm段，用洁净水按照50比I铁皮石斛的料液比直接用高速打浆机打浆，进入存储罐作加压准备。
[0043]浆液用真空泵吸入500L超高压系统装置，用压力发生器分级循环加压为450.500.550Mpa各一次，每次保压时间lOmin，第3次释放压力后浆液在螺旋射流喷管内以2马赫超音速射流激爆铁皮石斛植物细胞，然后过滤去渣。
[0044]过滤液以醇沉淀法漂去上层清液，再用3组孔径分别为1.2 μ m、0.8 μ m、0.6 μ m纳米陶瓷膜脱水浓缩得多糖浓浆，经改良的苯酚-硫酸法定量测定多糖的得率是石斛含量的95%以上。
[0045]2、漂清液经测定还含有0.5-1.2%的多糖及其它元素，漂清液在无菌条件下罐装即可成为一种含有微量元素多糖的饮用水，附加值远远超过类矿泉水的饮料。
[0046]四、铁皮石斛多糖饮片
由于过滤后的余渣内含至少0.5-1.2%以上的铁皮石斛多糖、生物碱、毛兰素等多种其它元素，经干燥至含水率小于20%时与(药用规定许可使用的)可食用固片剂5%混合，用制药压片机制片、即为一种低含量多糖的保健饮片，成品包装。
[0047]本发明具有如下优点和效率
应用一种制作铁皮石斛口服液、饮片饮料的同步生产工艺，由于动力源12采用的是一种新颖的谐波电机，在压力变送器2提增压强时谐波电机耗电功率不变，体积小比常规电机节电30%以上，由电子程序控制各安全报警装置及控制阀确保工艺过程操作安全。
[0048]当工艺条件为500L以下的超高压系统装置及螺旋射流喷管，采用不锈钢材质的承压装置隧道式蓄能器及喷管内腔，完全达到食品卫生级要求，最高压力为6150Mpa，温度低于20°C，分级加压为450.500.550Mpa循环3次后，浆液在通过螺旋射流喷管腔体中正负能量的转换下产生空穴效应，以2马赫超音速射流激爆石斛植物细胞、多糖释放95%以上。
[0049]由于压力变送器为双缸双作用，能够满足工业化生产要求的大流量，两端设有分腔室与常压通孔，分腔室可与压力变送器2的主体拆卸，清理不同介质、更换密封环，可隔离压力变送器中来自液压站的油压油气，通过分腔室可避免油气穿出污染口服液，是确保石斛口服液、饮料饮片生产卫生标准的必要条件。
[0050]在工艺时间为M小时500L的产量可达中级以上工业化，多糖的泄出率≤石斛含量的95%，缩短了生产时间，生产工艺过程温度低，耗能低节约生产运转成本；提高了产品效率；环比为1:25时降低了能源损耗，水资源无浪费，生产工艺全过程无三废零排放，符合国家环保清洁工业化的生产标准，还能够应用于大批量液态食品的低温灭菌、例如牛奶、酒、饮料。
[0051]综上所述，本发明采用的(UHP)超高压循环加压设计模型是口服液生产方法的创新，属于一种共性技术的延伸，与现有工艺电磁震荡、酶解反应、超声波法相比，其工业化产量规模及多糖得率最大化(按不同品种石斛的多糖含量不同)，并且所得到的最佳条件不是设定的值，而是在设定条件的范围之内，隧道式蓄能器采用(UHP)超高压循环加压与螺旋射流喷管结合，得到的是最佳的量化工艺条件。
[0052]装置应用工艺简单，电子程序控制操作方便、安全，运转成本低廉，适于自动化工业生产；产品色泽好，溶解性好，活性成分高，口服液中的有效成分完全被人体吸收。
[0053]最后，还需要注意的是，一种制作铁皮石斛口服液、饮片、饮料的同步生产工艺装置，由于其低温液态超高压工艺为共性技术可应用范围及广，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多更新改进、产品创新、同族专利申请，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种制作铁皮石斛口服液、饮片饮料的同步生产装置，由液压单元(I)、压力变送器(2)、隧道式蓄能器(3)、螺旋射流喷管(4)、中央处理器(5)、压力传感阀(6)、时间继电器(7)、信号转换接收器(8)、控制阀(9)、信息处理装置(10)、数据采集装置(11)、动力源(12)、节点传感器(13)共同组成；中央处理器(5)线路连接信号转换接收器(8)、信息处理器(10)、时间继电器(7)，信息处理装置(10)、数据采集装置(11)，时间继电器(7)线路连接液压单元(I)、动力源(12)，液压单元(I)管通连接压力变送器(2)，压力变送器(2)管通连接隧道式蓄能器(3)，隧道式蓄能器(3)的两端安装有压力传感阀(6)，隧道式蓄能器(3) —端固定连接压力变送器(2)、一端管通连接螺旋射流喷管(4)，控制阀(9)、节点传感器(13)安装在螺旋射流喷管(4)与隧道式蓄能器(3)的连接管上；其特征是:所述的隧道式蓄能器(I)为3根不锈钢承压管连接成门框式，多个门框管的一端U型接管连接排列成隧道型。
2.根据权利要求2所述的一种制作铁皮石斛口服液、饮片饮料的同步生产装置，其特征在于:所述排列成隧道的排列数由设计要求的容积=内径X长度来决定。
3.根据权利要求1的一种制作石斛口服液饮片饮料的同步生产装置，其特征在于:承压管体主要技术参数=设计管体内径d ^ 50 mm;外径D ^ 135 mm;长度3000 mm;径比K =2.7，工作压力pW =620 Mpa、爆破压力pb = 46.39pff =3246.3Mpa、设计压力pd =.1.7pff =1200 Mpa、设计温度为室温；自增强压力pA = 0.89pff = 640 Mpa、增压比16:安全工作压力 PA =0.8 Ipff =568.25Mpa，材料机械性能 σ s = 980 MPa; ob = 1310 Mpa，性能比 > 0.6。
【文档编号】A23L2/39GK103462024SQ201310439757
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】雷鉴源, 雷蕾, 蒋锡萍 申请人:雷蕾