CN114984613A - 植物多糖提取干燥工艺及实施该工艺的装置 - Google Patents

植物多糖提取干燥工艺及实施该工艺的装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种植物多糖提取干燥工艺及实施该工艺的装置，属于食品技术领域。本发明采用无级变频式超声波低温逆流提取结合防粘黏喷雾干燥提取原料中的植物多糖，提取过程中，无级变频式超声波的频率随提取液的含糖量的变化进行实时调整，并且，喷雾干燥过程中，所采用的喷雾干燥塔内壁上设有聚四氟乙烯防粘黏涂层。该工艺不仅实现了超声波功效的最大化，提高了原料的提取率，避免了在提取过程中植物多糖的焦化，同时也避免了提取后出现粘壁现象，提高了成粉率。

Description

植物多糖提取干燥工艺及实施该工艺的装置
技术领域
本发明属于食品技术领域，具体涉及植物多糖提取干燥工艺及实施该工艺的装置。
背景技术
植物的有效成分多为植物多糖、蛋白质、皂类及脂类等物质。其中，植物多糖占极大比重，对于植物多糖的提取现有技术主要有浸提法、微波提取法和超声波提取法。浸提法是用溶剂通过浸泡，将物料中的多糖提取出来，提取效率较低。微波提取法是通过微波对细胞加热，使得细胞内部温度快速上升，使得内部压力升高，破坏细胞结构，从而实现原料中有效成分的提取，但微波导致细胞内部的瞬时高温会导致细胞内多糖被破坏。
超声波提取法目前主要是定频式超声波提取，其在提取过程中为同一频率，但当提取液中植物多糖的含量较高时，定频的超声波会导致植物多糖的焦化，从而影响植物多糖的活性及功效。并且，现有的植物多糖的干燥工艺主要是通过喷雾干燥塔上的离心机将多糖溶液分散成小液滴，通过与热风进行混合，实现瞬时高温干燥，但之后的多糖会液化，并黏附在喷雾干燥塔的塔壁上，导致出粉率降低。
发明内容
本发明提供了一种植物多糖提取干燥工艺及实施该工艺的装置，本发明采用无级变频式超声波低温逆流提取结合防粘黏喷雾干燥提取原料中的植物多糖，不仅实现了超声波功效的最大化，提高了原料的提取率，同时避免了在提取过程中物多糖的焦化，同时也避免了提取后出现的粘壁现象，提高了成粉率。
为了达到上述目的，本发明公开了一种植物多糖提取干燥工艺，采用无级变频式超声波低温逆流提取结合防粘黏喷雾干燥对原料中的植物多糖进行提取，提取过程中，无级变频式超声波的频率随提取液的含糖量的变化进行实时调整，并且，喷雾干燥过程中，所采用的喷雾干燥塔内壁上设有聚四氟乙烯防粘黏涂层；
其中，超声波频率和提取液含糖量的关系为超声波频率f＝40-(提取液含糖量D×1000)2×6000。
在上述方案中，可从选自黄芪、茯苓、铁皮石斛、黄精、枸杞、雪莲、葛根、桑椹、百合、鲜白茅根、鲜芦根、薤白、党参、灰树花等植物中提取植物多糖。
作为优化，无级变频式超声波低温逆流提取中的介质为水，原料和水的比例为1：(5-8)，无级变频式超声波低温逆流提取中的低温为30℃-60℃，提取时间为2h-4h。
作为优化，实施无级变频式超声波低温逆流的无级变频式超声波发生装置其变频范围为25Hz-40Hz。
作为优化，喷雾干燥的进风温度为160℃-210℃，出风温度为60℃-90℃。
本发明还公开了一种实施上述工艺的无级变频式超声波发生装置，包括：
提取管；
溶媒口，设于提取管的一端；
原料口，设于提取管的另一端；
原料口的水平高度低于溶媒口的水平高度；
绞龙，设于提取管的内部，将原料口处的原料输送至提取管内和溶媒口处进入的介质实现逆向输送；
变频超声波发生器，设于提取管的两侧；
在线式糖度计，设于提取管上，用于对提取管内的提取液的糖度进行数据监控，并将糖度数据实施反馈给变频超声波发生器，从而调整变频超声波发生器的频率大小。
作为优化，提取管上设有视镜和清洗水管。
作为优化，变频超声波发生器设有多组并均布于提取管上，每组变频超声波发生器上对应有一个在线式糖度计。
本发明还公开了一种实施上述工艺的喷雾干燥塔，包括：
喷雾干燥塔；
防粘黏涂层，设于喷雾干燥塔的筒壁内；
防粘黏涂层的厚度为10微米-100微米。
作为优化，防粘黏涂层为聚四氟乙烯。
作为优化，还包括：
设于喷雾干燥塔上的进气通道和进料通道；
进气通道上设有加热器、过滤网和鼓风机，用于将空气过滤、加热、加压后作为干燥气源对物料进行干燥；
进料通道上设有储液罐、过滤网和泵，用于将物料进行配比、过滤、加压后泵入喷雾干燥塔中与干燥气源进行喷雾干燥；
离心机，设于进料通道和喷雾干燥塔的接口处；
分离筒，设于喷雾干燥塔的出口端外，并通过引风机将喷雾干燥完的物料进行抽取。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明涉及一种植物多糖提取干燥工艺，采用无级变频式超声波低温逆流提取结合防粘黏喷雾干燥对原料中的植物多糖进行提取，提高超声波效用及降低能耗，并防止植物多糖出现焦化现象，影响植物多糖的活性及功效，通过在喷雾干燥塔内喷涂聚四氟乙烯，还可有效防止植物多糖的黏附，提高最后成品的成粉率。
本发明涉及一种无级变频式超声波发生装置，具体通过超声波变频，使介质与原料在超声波提取管内实现循环动态逆流提取，同时根据管内糖度变化，实时调节超声波频率，从而实现超声波功效的最大化，避免出现植物多糖焦化现象。
本发明涉及一种喷雾干燥塔，优化了整个喷雾干燥的流程，通过在喷雾干燥塔内表面喷涂聚四氟乙烯，形成光滑的涂层，可有效防止植物多糖的黏附，提高最后成品的成粉率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明中变频超声波发生装置的俯视图；
图2为本发明中变频超声波发生装置的主视图；
图3为本发明中防粘黏喷雾干燥的流程图；
图4为本发明中超声波的频率和提取液糖度的关系图；
附图说明：1、原料口；2、溶媒口；3、变频超声波发生器；4、视镜；5、在线式糖度计；6、绞龙；7、清洗水管；8、喷雾干燥塔；9、分离筒；10、引风机；11、进气通道；12、进料通道；13、离心机；14、加热器；15、过滤网；16、鼓风机；17、泵；18、储液罐。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中将以黄芪为例说明本发明提供的方法对其提取率以及得粉率的影响，但下述实施例并不旨在限制本发明的实施及使用，而只是为了更好地说明本发明。可以理解的是，本领域技术人员可依据本发明提供的方法，通过可行性的调整与变通将上述方法应用于各种植物多糖的提取过程中，例如茯苓、铁皮石斛、黄精、枸杞、雪莲、葛根、桑椹、百合、鲜白茅根、鲜芦根、薤白、党参、灰树花等植物。
实施例1：
选用品质较好的黄芪，之后对其及进行清洗，以出去表面的灰尘。
在60℃的条件下，用纯水按照固液比为1：6对黄芪进行超声提取2.5h，期间通过在线式糖度计对变频超声波发生器频率进行调节，其中，超声波频率和提取液含糖量的关系为超声波频率f＝40-(提取液含糖量D×1000)2×6000，如图4所示。
根据计算，黄芪多糖的提取率为83.4％，无焦糊味。
提取结束之后运用真空浓缩技术将提取液浓缩为含糖量10％的浸膏，之后对其进行喷雾干燥，本工艺喷雾干燥塔内聚四氟乙烯喷涂厚度为20微米，喷雾干燥进风温度为180℃，出风温度为80℃，喷雾干燥完成后，经计算本实施例成品的得粉率为86.3％。
实施例2：
选用品质较好的黄芪，之后对其及进行清洗，以出去表面的灰尘。
在45℃的条件下，用纯水按照固液比为1：5对黄芪进行超声提取2h，期间通过在线式糖度计对变频超声波发生器频率进行调节，其中，超声波频率和提取液含糖量的关系为超声波频率f＝40-(提取液含糖量D×1000)2×6000。
根据计算，黄芪多糖的提取率为60.3％，无焦糊味。
提取结束之后运用真空浓缩技术将提取液浓缩为含糖量10％的浸膏，之后对其进行喷雾干燥，本工艺喷雾干燥塔内聚四氟乙烯喷涂厚度为10微米，喷雾干燥进风温度为210℃，出风温度为90℃，喷雾干燥完成后，经计算本实施例成品的得粉率为72.6％。
实施例3：
选用品质较好的黄芪，之后对其及进行清洗，以出去表面的灰尘。
在60℃的条件下，用纯水按照固液比为1：8对黄芪进行超声提取4h，期间通过在线式糖度计对变频超声波发生器频率进行调节，其中，超声波频率和提取液含糖量的关系为超声波频率f＝40-(提取液含糖量D×1000)2×6000。
根据计算，黄芪多糖的提取率为85.8％，无焦糊味。
提取结束之后运用真空浓缩技术将提取液浓缩为含糖量10％的浸膏，之后对其进行喷雾干燥，本工艺喷雾干燥塔内聚四氟乙烯喷涂厚度为100微米，喷雾干燥进风温度为160℃，出风温度为60℃，喷雾干燥完成后，经计算本实施例成品的得粉率为80.2％。
对比例1：
选用品质较好的黄芪，之后对其及进行清洗，以出去表面的灰尘。
其他条件与实施例1相同，区别在于：超声波频率为固定的35Hz，经计算黄芪多糖的提取率为74.1％，但在提取液中有点焦糊味。
提取结束之后运用真空浓缩技术将提取液浓缩为含糖量10％的浸膏，之后对其进行喷雾干燥，本工艺喷雾干燥塔未进行防粘黏涂层处理，其他条件与实施例1相同，喷雾干燥完成后，经计算成品的得粉率为76.8％。
比较实施例1与对比例1可以看出，本工艺在保证黄芪多糖提取率的条件下，降低了对黄芪多糖的破坏，同时可以有效防止黄芪多糖的粘壁，极大的提高黄芪多糖的成粉率。
实施例4：
如图1和图2所示，一种实施上述工艺的无级变频式超声波发生装置，其中，提取管呈倾斜状结构；溶媒口2设于提取管的一端；原料口1设于提取管的另一端；原料口1的水平高度低于溶媒口2的水平高度；绞龙6设于提取管的内部；变频超声波发生器3设于提取管的两侧；在线式糖度计5设于提取管的上方。
在上述方案中，提取管上可设有视镜4和清洗水管7，通过增加视镜可以对提取管内的状态进行观察，清洗水管则用于清洗。
在上述方案中，变频超声波发生器3还可设有多组并均布于提取管上，每组变频超声波发生器3上对应有一个在线式糖度计5，目的在于保证检测糖度的可靠性和准确性，通过多组结构的设置，对每组的变频超声波发生器进行实时调整。
通过在提取管两侧装有变频超声波发生器3，在提取管上方设有在线式糖度计5，实时检测提取管内糖度大小，并将信号传输到变频超声波发生器5，控制超声波频率，提取管上部装有视镜4，可随时观察提取管内提取情况，如图2所示，蛟龙6被设置在提取管中心部，由电机驱动，通过蛟龙6旋转将固体原料从原料口1进行传送，溶媒由溶媒口2进入提取管内，由于提取管在安装过程中有一定倾斜，溶媒与原料逆方向流动，实现原料与溶媒在提取管内的逆流提取，在提取的同时可开启变频超声波发生器，通过调节超声波频率实现超声波的变频辅助提取。
实施例5：
一种实施上述工艺的喷雾干燥塔，包括喷雾干燥塔8；防粘黏涂层设于喷雾干燥塔8的筒壁内；防粘黏涂层的厚度为10微米-100微米。
进一步的，防粘黏涂层为聚四氟乙烯。
如图3所示，还包括设于喷雾干燥塔8上的进气通道11和进料通道12；
进气通道11上设有加热器14、过滤网15和鼓风机16，用于将空气过滤、加热、加压后作为干燥气源对物料进行干燥。
进料通道12上设有储液罐18、过滤网和泵17，用于将物料进行配比、过滤、加压后泵入喷雾干燥塔中与干燥气源进行喷雾干燥。
离心机13，设于进料通道12和喷雾干燥塔8的接口处，用于将物料进行快速的离心打散形成雾化效果并与干燥气源进行干燥。
分离筒9，设于喷雾干燥塔8的出口端外，并通过引风机将喷雾干燥完的物料进行抽取。
如图3所示，经无级变频式超声波低温逆流提取后的提取液，在运用真空浓缩技术后将提取液浓缩为浸膏，之后通过进料通道12被泵入喷雾干燥塔8内，并通过离心机13进行分离打散，同时经过过滤、加热、增压空气通过进气通道11与被泵入的物料进行喷雾干燥作业。被干燥后的物料落入喷雾干燥塔8的底部，在引风机10的作用下，被收集到分离筒9，开始进行下一步工艺处理。

Claims (10)

1.植物多糖提取干燥工艺，其特征在于，采用无级变频式超声波低温逆流提取结合防粘黏喷雾干燥提取原料中的植物多糖，提取过程中，无级变频式超声波频率随提取液含糖量的变化进行实时调整，并且，喷雾干燥过程中，所采用的喷雾干燥塔内壁上设有聚四氟乙烯防粘黏涂层；
其中，超声波频率和提取液含糖量的关系为超声波频率f＝40-(提取液含糖量D×1000)2×6000。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，无级变频式超声波低温逆流提取中的介质为水，原料和水的比例为1：(5-8)；
无级变频式超声波低温逆流提取中的低温为30℃-60℃，提取时间为2h-4h。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，实施无级变频式超声波低温逆流的无级变频式超声波发生装置其变频范围为25Hz-40Hz。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，喷雾干燥的进风温度为160℃-210℃，出风温度为60℃-90℃。
5.实施根据权利要求1-4任一项所述工艺的无级变频式超声波发生装置，其特征在于，包括：
提取管；
溶媒口，设于提取管的一端；
原料口，设于提取管的另一端；
原料口的水平高度低于溶媒口的水平高度；
绞龙，设于提取管的内部，将原料口处的原料输送至提取管内和溶媒口处进入的介质实现逆向输送；
变频超声波发生器，设于提取管的两侧；
在线式糖度计，设于提取管上，用于对提取管内的提取液的糖度进行数据监控，并将糖度数据实施反馈给变频超声波发生器，从而调整变频超声波发生器的频率大小。
6.根据权利要求5所述的无级变频式超声波发生装置，其特征在于，提取管上设有视镜和清洗水管。
7.根据权利要求5项所述的无级变频式超声波发生装置，其特征在于，变频超声波发生器设有多组并均布于提取管上，每组变频超声波发生器上对应有一个在线式糖度计。
8.实施根据权利要求1-4任一项所述工艺的喷雾干燥塔，其特征在于，包括：
喷雾干燥塔；
防粘黏涂层，设于喷雾干燥塔的筒壁内；
防粘黏涂层的厚度为10微米-100微米。
9.根据权利要求8所述的喷雾干燥塔，其特征在于，防粘黏涂层为聚四氟乙烯。
10.根据权利要求8所述的喷雾干燥塔，其特征在于，还包括：
设于喷雾干燥塔上的进气通道和进料通道；
进气通道上设有加热器、过滤网和鼓风机，用于将空气过滤、加热、加压后作为干燥气源对物料进行干燥；
进料通道上设有储液罐、过滤网和泵，用于将物料进行配比、过滤、加压后泵入喷雾干燥塔中与干燥气源进行喷雾干燥；
离心机，设于进料通道和喷雾干燥塔的接口处，用于将物料进行快速的离心打散形成雾化效果并与干燥气源进行干燥；
分离筒，设于喷雾干燥塔的出口端外，并通过引风机将喷雾干燥完的物料进行抽取。
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