专利名称：超声和索氏耦合提取装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种提取装置。
背景技术：
中草药提取装置在制药领域中被普遍使用，现有的提取装 置包括超声提取装置和索氏提取装置。超声提取装置是通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固一液萃取分离，超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形，使中草药有效成分提取快速和提取比较充分；索氏提取是指利用溶剂回流及虹吸原理，使固体物质连续不断的被纯溶剂萃取，能一定程度上减少溶剂的消耗量。以上现有的技术的缺点是由于超声提取装置受到溶剂的溶解饱和度限制，为了提取充分，需要使用多个提取罐分步提取，溶剂使用量较大，特别对于低沸点溶剂回收过程中溶剂损失量大，溶剂回收过程也较麻烦；索氏提取装置溶剂与待萃取物料之间的传质效率差，仅仅依靠虹吸缓慢流动的动力来提取，这就导致回流时间长，先提取出的产品受热分解变质，造成产品收率低，品质也不高；还有，超声提取和索氏提取装置均为蒸发过程和溶液浓缩过程分开，操作麻烦，且容易造成另外的溶剂损失。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种蒸发与浓缩同时进行、最大限度减少溶剂使用量、提高提取出的产品收率与品质的超声和索氏耦合提取装置。本实用新型的技术方案是，提供一种具有以下结构的超声和索氏耦合提取装置，包括罐身外表面包围有循环加热或冷却夹套的提取罐、蒸发器、冷凝器、回收与补给溶剂的回收补加罐、浓缩液冷却器、置于提取罐内的超声波发生器，所述的提取罐上端通过管路与回收补加罐连通，所述的蒸发器下端通过管路与浓缩液冷却器连通，所述的提取罐下端通过管路与蒸发器上端连通，所述的蒸发器上端通过另一管路与冷凝器连通，所述的冷凝器通过管路与提取罐连通，所述的冷凝器比提取罐的水平高度高3-15米。采用上述结构后，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点由于本实用新型的超声和索氏耦合提取装置的提取罐下端通过管路与蒸发器上端连通，所述的蒸发器上端通过另一管路与冷凝器连通，所述的冷凝器通过管路与提取罐、回收补加罐连通，提取罐内的溶液通过管路进入蒸发器，经由蒸发器蒸发的溶剂经另一管路进入冷凝器，蒸发器内的浓缩液经管路进入浓缩液冷却器，蒸发和浓缩同时进行，操作简单，不会造成另外的溶剂损失；蒸发的溶剂通过冷凝器进入提取罐循环使用，整个提取过程除了浓缩液和废渣带走很小一部分的溶剂外，没有其它的溶剂损失，能最大限度减少有机溶剂使用量；且由于所述的装置提取罐与蒸发器通过管路连通，蒸发器通过管路与浓缩液冷却器和浓缩液出口连通，在萃取过程中是先萃取的产品随着溶剂先流出，避免了现有技术中先萃取的广品在提取te内加热时间长而分解变质的情况，提闻了广品收率与品质。作为本实用新型的一种改进，所述的提取罐与回收补加罐连通的管路上设有第二阀门，所述的提取罐下端与蒸发器上端连通的管路上设有第一阀门，所述的蒸发器下端与浓缩液冷却器连通的管路上设有第五阀门，所述的冷凝器与提取罐连通的管路上设有第四阀门。所述的阀门控制所对应管路，进而将整个提取过程变为可控制，同时便于所述的装置出现故障时的检测和维修。作为本实用新型的另一种改进，所述的冷凝器与提取罐直接通过压力平衡管连通。所述的冷凝器与提取罐连通，冷凝器与提取罐压力相同，保证不会出现提取罐内的溶剂和溶液反吸进入冷凝器影响提取效率的现象。作为本实用新型的还有一种改进，所述的冷凝器排气口与回收补加罐上端排气口各设置有一排空阀。所述的排空阀为调整冷凝器与回收补加罐内的压力。作为本实用新型的还有一种改进，所述的冷凝器排气管路与回收补加罐上端排气管路并联后连接真空调节装置。所述的真空调节装置为调整冷凝器与回收补加罐内的压 力。
附图I所示是本实用新型超声和索氏耦合提取装置中的间隙提取的结构示意图。附图2所示是本实用新型超声和索氏耦合提取装置中的连续提取的结构示意图。图中所示1、提取罐，2、超声波发生器，3、蒸发器，4、冷凝器，5、回收补加罐，6、浓缩液冷却器，7、阀门，7. I、阀门一，7. 2、阀门二，7. 3、阀门三，7. 4、阀门四，7. 5、阀门五，8、压力平衡管，9、排空阀，10、真空调整装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的超声和索氏耦合提取装置作进一步说明。如图I和图2所不,本实用新型的超声和索氏稱合提取装置包括Si!身外表面包围有循环加热或冷却夹套的提取罐I、蒸发器3、冷凝器4、回收与补给溶剂的回收补加罐5、浓缩液冷却器6、置于提取罐I内的超声波发生器2，所述的提取罐I上端通过管路与回收补加罐5连通，所述的蒸发器3下端通过管路与浓缩液冷却器6连通，所述的提取罐I下端通过管路与蒸发器3上端连通，所述的蒸发器3上端通过另一管路与冷凝器4连通，所述的冷凝器4通过管路与提取罐I连通，所述的冷凝器4比提取罐I的水平高度高3-15米。所述的提取罐I与回收补加罐5连通的管路上设有第二阀门7. 2，所述的提取罐I下端与蒸发器3上端连通的管路上设有第一阀门7. I，所述的蒸发器3下端与浓缩液冷却器6连通的管路上设有第五阀门7. 5，所述的冷凝器4与提取罐I连通的管路上设有第四阀门7. 4。所述的阀门7控制所对应管路，进而将整个提取过程变为可控制，同时便于所述的装置出现故障时的检测和维修。所述的冷凝器4与提取罐I直接通过压力平衡管8连通。所述的冷凝器4与提取罐I通过压力平衡管8连通，冷凝器4与提取罐I压力相同，保证不会出现提取罐I内的溶剂和溶液反吸进入冷凝器影响提取效率的现象。所述的冷凝器4排气口与回收补加罐5上端排气口各设置有一排空阀9。所述的冷凝器4排气管路与回收补加罐5上端排气管路并联后连接真空调节装置10。本装置将超声提取装置和索氏提取装置耦合在一起，兼具有超声提取装置快速提取及索氏提取装置溶剂能循环使用的优点，且还有原先超声提取装置和索氏提取装置不具备的优点，如蒸发与浓缩同时进行、最大限度减少溶剂使用量、提高提取出的产品收率与品质。此处所述的提高产品收率是指相同品种和重量的萃取物料在萃取过程中萃取更充分，不会出现超声提取因溶剂对溶质的溶解饱和度限制而萃取不充分，也避免了索氏提取因加热时间过长产品分解变质的状况，使最终能得到的有效产品的量增大，同时混杂的分解变质产品大大减少。所述的提取罐I罐身外表面包围有循环加热或冷却夹套是指，对于提取过程中需要加热的物料提取使用循环加热夹套，而对于热敏性较高需要保持低温的物料提取使用冷却夹套，至于夹套的结构和选择均为现有成熟技术；所述的提取罐I内的温度可以通过冷却夹套内的循环水、冷冻盐水或者加热夹套内的导热油来控制；所述的提取罐I内靠近底
部的地方设置有过滤隔板，为了防止废渣堵住过滤隔板上的孔，提取罐I底部设置有反冲洗通道；提取罐I内液位通过阀门7. I和回收补加罐5来调节，保证液位在超声换能器以及物料之上即可；所述的超声波发生器2可为聚能式或发散式超声波发生器2，所述的超声波发生器2的超声波频率可以是多段组合也可以是单频率的形式，所述的超声波发生器2可以是振子或者棒状结构，所述的超声波发生器2可以任何有利于提取的方式安装于提取罐内；所述的蒸发器3采用具有足够大的蒸发面积的蒸发器3，如降膜蒸发器、升膜蒸发器、旋转刮膜蒸发器；均为现有技术，此处不再展开阐述。请参照图I所示，阐述本实用新型超声和索氏耦合提取装置中的间隙提取的工作原理。首先将待萃取物放入提取罐，预先加入一定量的提取溶剂，开启冷凝器4循环水、提取罐I罐身上的夹套循环水，开启超声波发生器2开始提取，打开阀门7. 1、7.2、7.4、7.5，关闭阀门7. 3，让提取的溶液按照一定流量进入蒸发器3，蒸发器3开始工作，蒸发器3内部的膜片将蒸发器3隔开成两部分，一部分是蒸汽，一部分是从提取罐流下来的溶液，在外部锅炉不断产生的蒸汽作用下，流入蒸发器3的溶液中的溶剂不断被蒸发，蒸发的溶剂通过蒸发器3与冷凝器4之间的管路进入冷凝器4，并迅速被冷却、液化，冷凝器4内的压力比蒸发器3内的压力低，在压差的作用下，蒸发的溶剂以气态的形式不断进入冷凝器4，浓缩的溶液从蒸发器3流出进行存储。由于蒸发器比冷凝器位置低，一定的位差也保证了溶液不会在压差的作用下被压入冷凝器。循环的溶剂的流量大小控制在20分钟内将提取罐I内液体置换一次，如提取罐内液体体积为300L、那么进入蒸发器的提取液流量为900L/小时，蒸发器设计的蒸发量要大于1200L/小时，冷凝器4的面积根据换热效率，以能够满足冷凝负荷为准；冷凝器4内的冷却溶剂在位差的作用下从上往下流入提取罐I内循环使用，回收补加罐5在一定位差的作用下补充提取罐I流失的溶剂。提取过程持续0. 2-6. 5小时，提取完成后关闭超声波发生器2、关闭阀门7. 4，打开阀门7. 3，让剩余的溶剂回收到回收补加罐5，再依次关闭阀门7. 1、7.2、7.5和其它设备，打开提取罐排除废渣，然后进行下一轮提取。特别说明的是在提取一些热敏性较强的产品时，为了降低蒸发器3内蒸发的温度，避免产品因温度高而分解变质，所述的冷凝器4排气管路与回收补加罐5上端排气管路并联后连接真空调节装置10。所述的真空调节装置10为本行业的一项成熟技术，此处不再展开阐述。[0023]请参照图2所示，阐述本实用新型超声和索氏耦合提取装置中的连续提取的原理。首先将待提取物放入提取罐1，预先加入一定量的提取溶剂，溶剂补加罐5中补加适量溶剂，开启冷凝器4循环水、提取罐I罐身上的夹套循环水，开启超声波发生器2开始提取。对于连续提取来讲，提取罐I内的待提取物与冷凝器4的冷却溶剂的接触方式有两种，即逆流和并流方式，所述的逆流方式是指冷凝器4的冷却溶剂从提取罐I下部进入提取罐1，溶液从提取罐I的上部流出进入蒸发器3 ;并流方式是指冷却溶剂从提取罐I上部进入提取罐1，溶液从提取罐I的下部流出进入蒸发器3。以并流方式为例，提取罐I上部阀门7.4打开，溶剂进入提取罐I内，溶液在位差作用下从提取罐I下部的阀门7. I流出进入蒸发器3，蒸发器3内被强制蒸发的溶剂通过管路进入冷凝器4，浓缩的溶液从蒸发器3流出进行存储。在提取过程进行10-30分钟后，开始添加待提取物料，进料方式采取本领域熟知的设备如螺旋输送机，提取罐I下部的出液阀门7. I让提取液按一定流量进入蒸发器3，流量大小控制在20分钟内将提取罐I内的液体置换一次，如提取罐I内有效液体体积为300L、那么进入蒸发器3的提取液流量在900L/小时，蒸发器3设计蒸发量要大于1200L/小时、冷凝器4面积根据换热效率以满足冷凝负荷为准。蒸发进入冷凝器4的溶剂冷却、液化后，冷却溶剂在位差作用下进入提取罐I循环使用，所述的位差以能克服提取罐I内的阻力为准，同 时从回收补加罐5中补充流失的溶剂，回收补加罐5中的溶液通过溶液补给泵来补给，需要卸料时提取罐I底部开启双螺杆泵进行卸料，一个提取过程结束后进入下一轮提取。特别说明的是为了避免连续提取过程中冷凝器4回收补加罐5中压力高而影响提取效率，所述的冷凝器4排气口与回收补加罐5上端排气口各设置有一排空阀9。本实用新型的超声和索氏耦合提取装置在提取过程温度根据实际需要可控制在20-200°C范围内，提取时间控制在20-200分钟；物料受热时间不超过30秒，提高了产品的收率和产品的品质；除浓缩液和废渣带走很小一部分的溶剂外，几乎没有溶剂损失，溶剂利用率相较于现有的提取工艺有很大的提高，能最大限度地减少溶剂的使用量，降低了生产成本，也解决了现有技术中因为有机溶剂挥发带来的环境问题和有机溶剂回收带来的能量损耗。以上为本实用新型的超声和索氏耦合提取装置的两种具体实施方式
，实际使用时不限于该实施方式，按照本使用新型还可做一些变形和改进，如连续提取过程中也可增设真空调节装置10 ;在提取罐I侧面、增设定量泵或者变量泵来控制整个循环过程中的流速；将阀门7均换成电磁阀实现自动控制，将本实用新型的超声和索氏耦合提取装置经过适当变换进行半自动或者全自动控制等，都在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种超声和索氏耦合提取装置，包括罐身外表面包围有循环加热或冷却夹套的提取罐(I)、蒸发器(3)、冷凝器(4)、回收与补给溶剂的回收补加罐(5)、浓缩液冷却器(6)、置于提取罐(I)内的超声波发生器(2)，所述的提取罐(I)上端通过管路与回收补加罐(5)连通，所述的蒸发器(3)下端通过管路与浓缩液冷却器(6)连通，其特征在于所述的提取罐(I)下端通过管路与蒸发器(3 )上端连通，所述的蒸发器(3 )上端通过另一管路与冷凝器(4 )连通，所述的冷凝器(4)通过管路与提取罐(I)连通，所述的冷凝器(4)比提取罐(I)的水平高度高3-15米。
2.根据权利要求I所述的超声和索氏耦合提取装置，其特征在于所述的提取罐(I)与回收补加罐(5)连通的管路上设有第二阀门(7. 2)，所述的提取罐(I)下端与蒸发器(3)上端连通的管路上设有第一阀门(7. 1)，所述的蒸发器(3)下端与浓缩液冷却器(6)连通的管路上设有第五阀门(7. 5)，所述的冷凝器(4)与提取罐(I)连通的管路上设有第四阀门(7.4)。
3.根据权利要求I所述的超声和索氏耦合提取装置，其特征在于所述的冷凝器(4)与提取罐(I)之间设置有压力平衡管(8 )。
4.根据权利要求I所述的超声和索氏耦合提取装置，其特征在于所述的冷凝器(4)排气口与回收补加罐(5 )上端排气口各设置有一排空阀(9 )。
5.根据权利要求I所述的超声和索氏耦合提取装置，其特征在于所述的冷凝器(4)排气管路与回收补加罐(5)上端排气管路并联后连接真空调节装置(10)。
专利摘要本实用新型公开了一种超声和索氏耦合提取装置，包括罐身外表面包围有循环加热或冷却夹套的提取罐、蒸发器、冷凝器、回收与补给溶剂的回收补加罐、浓缩液冷却器、置于提取罐内的超声波发生器，所述的提取罐上端通过管路与回收补加罐连通，所述的蒸发器下端通过管路与浓缩液冷却器连通，所述的提取罐下端通过管路与蒸发器上端连通，所述的蒸发器上端通过另一管路与冷凝器连通，所述的冷凝器通过管路与提取罐连通，所述的冷凝器比提取罐的水平高度高3-15米。该超声和索氏耦合提取装置蒸发与浓缩同时进行、最大限度减少溶剂使用量、提高提取出的产品收率与品质。
文档编号B01D11/02GK202460188SQ20122004294
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者杨志杰 申请人:浙江大学宁波理工学院