一種多級組合連續逆流超聲提取機組

劉思成 裴小軍 王海蓉

摘 要：介紹一種用于中藥及天然植物有效成分提取的多級組合連續逆流超聲提取設備。其突出特點是具有應用柔性，適應多品種大規模提取生產使用需求。

關鍵詞：中藥提取；自動控制

傳統的中藥提取生產技術裝備是各類提取罐，人們在多年沿用過程中雖幾經改進，但始終存在許多難以克服的問題，如：由于實現的是一種封閉煎煮工藝，因此操作溫度高、用時長、浸出率低；屬間歇分批操作，有效成分批間差異大，熔煤和能量耗費多，人工勞動強度大。近年來，涌現出許多連續逆流提取裝備的設計方案【1】【2】【3】，應用的案例表明，連續逆流提取技術設備具有顯著的優勢，可提高提取率10%以上，出液系數降低40—60%。

這些現代化的新型提取裝備，為落后的罐式提取裝備的更新換代展示出了廣闊的前景。但是，由于存在一系列技術問題沒有很好的解決，致使這些裝備一直沒能在中藥生產領域推廣應用。此外，迅猛發展的各類天然植物有效成分大規模提取行業，也對提取工藝裝備的技術性能提出了許多新的要求。例如：

①應用柔性問題：通常在規模化提取基地（車間）中要分期完成多個品種的提取生產任務。一般情況下，如果采用傳統的提取罐可以適用于所有這些品種的提取生產。逆流提取設備擁有眾多優越的性能，但一套固定長度的管道式浸提艙的逆流提取設備，由于受到“逆流行程” 和 “提取時間”的限制，只能適應其中部分品種的生產工藝要求。如果因此而配置多臺不同長度規格的專用設備，顯而易見其經濟性很差。因此，如何設計逆流提取工藝裝備，使其具有相應的應用柔性是一個亟待解決的技術問題。

②物料推進器設計問題：逆流提取設備的管道式浸提艙中的螺旋推進器在工作中通常會使被提取物料偏向一側，使得逆向流動的溶劑更傾向于繞過物料流走而喪失逆流浸提的效果。

③超聲波提取技術應用問題：已有大量研究和實驗表明超聲波的作用可以顯著加快浸出速率，因而如何在逆流提取過程中有效地引入應用超聲提取技術，受到廣大用戶的關注。其中超聲波換能器的安裝和維護是工藝設備開發的主要難點。

1.技術方案

本文介紹的多級組合連續逆流超聲提取機組，已獲得國家發明專利【5】，整體結構采用并列的多臺管道式浸提艙，可通過調整安裝排渣機構和切換提取液管路，達到若干個浸提艙進行自由串接組合，從而滿足不同品種的生產工藝對于逆流行程以及浸提時間的特別要求。具體技術方案如下（參見下圖）：

多臺管道式浸提艙（1）首尾相錯并列安置，內部為帶式雙螺旋推進器（2）、側壁外可配置嵌入式超聲波換能器箱體（3）。每臺管道式浸提艙（1）的出液端配置提取液緩存罐（4）、輸送泵（5）和過濾器（6），排渣端配置螺旋排渣器（7），從而構成相對完整的提取設備可獨立工作。而通過調整螺旋排渣器（7）的安裝方向，即將其排渣朝向下一臺管道式浸提艙（1）的加料口（8）安裝，就實現了這兩臺設備的串聯。如此可以根據需要實現全部或其中任意幾臺的串聯使用。管道式浸提艙（1）的上部等間距設置若干快開清洗口（9），下部設蒸汽加熱夾層（10），外表覆蓋保溫材料（11）及不銹鋼蒙皮（12）。帶式雙螺旋推進器（2）由2條并列的螺旋軸（13）組成，2組帶式螺旋葉片（14）相錯交叉，螺旋軸（13）由浸提艙（1）兩端的滾動軸承以及設在浸提艙（1）的清洗口（9）旁的滑動吊撐（15）定位。嵌入式超聲波換能器箱體（3）由粘接換能器（16）的震板（17）、固定法蘭（18）、保護箱蓋（19）組成。可以方便地利用固定法蘭（18）將其鑲嵌在管道式浸提艙（1）的側壁或拆下維修、更換。螺旋排渣器（7）由兩側的連接法蘭（21）、單側盲板（22）、推料螺旋（23）縮徑篩網筒（24）、集液夾層（25）組成。可根據連接方向要求，使用其中一側連接法蘭（21）與管道式浸提艙（1）的端頭法蘭連接，并將另一側用盲板（22）封死。

2. 幾個實施例子

參照上述的多級組合連續逆流超聲提取機組及附圖，作為在天然植物有效成分規模化提取基地應用的一個典型實施例，采用4臺12米長的管道式浸提艙（1）首尾相錯并列安置，總容積20M3，內部為帶式雙螺旋推進器（2）；側壁配置80組嵌入式超聲波換能器箱體（3），聲功率總計80KW。每管道式臺浸提艙（1）的出液端配置提取液緩存罐（4）、輸送泵（5）和旋轉筒式過濾器（6），排渣端配置螺旋排渣器（7）。

組合工作模式A：4臺管道式浸提艙（1）獨立并行工作，逆流行程12米，提取時間可在30—60MIN內調節控制，可完成茶飲品、茶多酚等品種提取生產任務，日處理量約為30噸。

組合工作模式B：通過調整螺旋排渣器（7）的安裝方向，將每2臺管道式浸提艙（1）串聯為一組工作，則逆流行程24米，提取時間可在60—120MIN內調節控制，可完成菊苣菊粉、天然果膠、菊芋多糖等品種的提取生產任務，日處理量約為45噸。

組合工作模式C：通過調整螺旋排渣器（7）的安裝方向，將4臺管道式浸提艙（1）串聯為一組工作，則逆流行程48米，提取時間可在180—240MIN內調節控制，可完成甜菊甙、銀杏葉活性成分，以及各類單方和復方中草藥提取物的提取生產任務，日處理量15—20噸。

參考文獻：

[1]黑龍江省計算中心，直式連續逆流浸出提取裝置，實用新型專利：2004-20018620.X

[2]黑龍江省計算中心，折式連續逆流浸出裝置，實用新型專利：ZL02029808.9

[3]黑龍江省計算中心，雙螺旋連續逆流提取裝置，實用新型專利：ZL200510010561.0

[4]黑龍江省計算中心，超聲波強化連續逆流浸出裝置，實用新型專利，ZL200420018621.4

[5]黑龍江省計算中心，多級組合連續逆流超聲提取設備，發明專利， ZL2010 1 0578468.0.