一种多级组合连续逆流超声提取机组

刘思成 裴小军 王海蓉

摘 要：介绍一种用于中药及天然植物有效成分提取的多级组合连续逆流超声提取设备。其突出特点是具有应用柔性，适应多品种大规模提取生产使用需求。

关键词：中药提取；自动控制

传统的中药提取生产技术装备是各类提取罐，人们在多年沿用过程中虽几经改进，但始终存在许多难以克服的问题，如：由于实现的是一种封闭煎煮工艺，因此操作温度高、用时长、浸出率低；属间歇分批操作，有效成分批间差异大，熔煤和能量耗费多，人工劳动强度大。近年来，涌现出许多连续逆流提取装备的设计方案【1】【2】【3】，应用的案例表明，连续逆流提取技术设备具有显著的优势，可提高提取率10%以上，出液系数降低40—60%。

这些现代化的新型提取装备，为落后的罐式提取装备的更新换代展示出了广阔的前景。但是，由于存在一系列技术问题没有很好的解决，致使这些装备一直没能在中药生产领域推广应用。此外，迅猛发展的各类天然植物有效成分大规模提取行业，也对提取工艺装备的技术性能提出了许多新的要求。例如：

①应用柔性问题：通常在规模化提取基地（车间）中要分期完成多个品种的提取生产任务。一般情况下，如果采用传统的提取罐可以适用于所有这些品种的提取生产。逆流提取设备拥有众多优越的性能，但一套固定长度的管道式浸提舱的逆流提取设备，由于受到“逆流行程” 和 “提取时间”的限制，只能适应其中部分品种的生产工艺要求。如果因此而配置多台不同长度规格的专用设备，显而易见其经济性很差。因此，如何设计逆流提取工艺装备，使其具有相应的应用柔性是一个亟待解决的技术问题。

②物料推进器设计问题：逆流提取设备的管道式浸提舱中的螺旋推进器在工作中通常会使被提取物料偏向一侧，使得逆向流动的溶剂更倾向于绕过物料流走而丧失逆流浸提的效果。

③超声波提取技术应用问题：已有大量研究和实验表明超声波的作用可以显著加快浸出速率，因而如何在逆流提取过程中有效地引入应用超声提取技术，受到广大用户的关注。其中超声波换能器的安装和维护是工艺设备开发的主要难点。

1.技术方案

本文介绍的多级组合连续逆流超声提取机组，已获得国家发明专利【5】，整体结构采用并列的多台管道式浸提舱，可通过调整安装排渣机构和切换提取液管路，达到若干个浸提舱进行自由串接组合，从而满足不同品种的生产工艺对于逆流行程以及浸提时间的特别要求。具体技术方案如下（参见下图）：

多台管道式浸提舱（1）首尾相错并列安置，内部为带式双螺旋推进器（2）、侧壁外可配置嵌入式超声波换能器箱体（3）。每台管道式浸提舱（1）的出液端配置提取液缓存罐（4）、输送泵（5）和过滤器（6），排渣端配置螺旋排渣器（7），从而构成相对完整的提取设备可独立工作。而通过调整螺旋排渣器（7）的安装方向，即将其排渣朝向下一台管道式浸提舱（1）的加料口（8）安装，就实现了这两台设备的串联。如此可以根据需要实现全部或其中任意几台的串联使用。管道式浸提舱（1）的上部等间距设置若干快开清洗口（9），下部设蒸汽加热夹层（10），外表覆盖保温材料（11）及不锈钢蒙皮（12）。带式双螺旋推进器（2）由2条并列的螺旋轴（13）组成，2组带式螺旋叶片（14）相错交叉，螺旋轴（13）由浸提舱（1）两端的滚动轴承以及设在浸提舱（1）的清洗口（9）旁的滑动吊撑（15）定位。嵌入式超声波换能器箱体（3）由粘接换能器（16）的震板（17）、固定法兰（18）、保护箱盖（19）组成。可以方便地利用固定法兰（18）将其镶嵌在管道式浸提舱（1）的侧壁或拆下维修、更换。螺旋排渣器（7）由两侧的连接法兰（21）、单侧盲板（22）、推料螺旋（23）缩径筛网筒（24）、集液夹层（25）组成。可根据连接方向要求，使用其中一侧连接法兰（21）与管道式浸提舱（1）的端头法兰连接，并将另一侧用盲板（22）封死。

2. 几个实施例子

参照上述的多级组合连续逆流超声提取机组及附图，作为在天然植物有效成分规模化提取基地应用的一个典型实施例，采用4台12米长的管道式浸提舱（1）首尾相错并列安置，总容积20M3，内部为带式双螺旋推进器（2）；侧壁配置80组嵌入式超声波换能器箱体（3），声功率总计80KW。每管道式台浸提舱（1）的出液端配置提取液缓存罐（4）、输送泵（5）和旋转筒式过滤器（6），排渣端配置螺旋排渣器（7）。

组合工作模式A：4台管道式浸提舱（1）独立并行工作，逆流行程12米，提取时间可在30—60MIN内调节控制，可完成茶饮品、茶多酚等品种提取生产任务，日处理量约为30吨。

组合工作模式B：通过调整螺旋排渣器（7）的安装方向，将每2台管道式浸提舱（1）串联为一组工作，则逆流行程24米，提取时间可在60—120MIN内调节控制，可完成菊苣菊粉、天然果胶、菊芋多糖等品种的提取生产任务，日处理量约为45吨。

组合工作模式C：通过调整螺旋排渣器（7）的安装方向，将4台管道式浸提舱（1）串联为一组工作，则逆流行程48米，提取时间可在180—240MIN内调节控制，可完成甜菊甙、银杏叶活性成分，以及各类单方和复方中草药提取物的提取生产任务，日处理量15—20吨。

参考文献：

[1]黑龙江省计算中心，直式连续逆流浸出提取装置，实用新型专利：2004-20018620.X

[2]黑龙江省计算中心，折式连续逆流浸出装置，实用新型专利：ZL02029808.9

[3]黑龙江省计算中心，双螺旋连续逆流提取装置，实用新型专利：ZL200510010561.0

[4]黑龙江省计算中心，超声波强化连续逆流浸出装置，实用新型专利，ZL200420018621.4

[5]黑龙江省计算中心，多级组合连续逆流超声提取设備，发明专利， ZL2010 1 0578468.0.