CN207950738U - 水平环形节能循环超声提取机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水平环形节能循环超声提取机，包括封闭环形物料池，环形物料池上设置有进料口，出料口，循环驱动装置，在环形物料池底部具备超声振子，该设备解决了循环超声上下循环驱动能量消耗大的问题，实现在常温条件下可以进行超声提取，节约能耗，可以广泛应用到中草药、食用菌、藻类、食品等产品的成分提取。

Description

水平环形节能循环超声提取机

技术领域

本发明涉及一种提取设备，尤其涉及一种水平环形节能循环超声提取机，属于生化工程技术领域。

背景技术

超声波是频率范围在20kHz～10MHz的声波,超声波在传质、传热以及化学反应等各方面均有极为广阔的应用前景。在有机合成、高分子降解和聚合以及其它化学反应方面均有较多的报道。超声波可以在气体、液体或固体中传播,从物理学的研究结果表明: 超声波能量与物质间的作用机理主要依靠其空化现象,这是声能量与物质间的一种独特的作用形式。超声空化现象是指在超声场作用下液体内部产生的空穴或含有的杂质和小气泡的振动、膨胀、压缩和崩溃闭合的过程。在超声压力波的作用下,液体分子间的平均距离随分子的振动而发生变化,当处于负压波阶段施加于液体的负压(抽空声压)Pc足够大而使分子间距离超过物质处于液态的临界分子距离时,液体就会发生断裂而产生空穴,形成空化核,这一类空穴称为无气泡中心空化核。此外,空化核还来源于液体内溶解气体的气体核、微悬浮气泡的气泡核、液体内热波动产生的气泡核,这三类核称为有气泡中心的空化核。

根据空化动力学理论将空化过程分为两种类型,即稳态空化和瞬态空化。稳态空化是寿命较长的气泡核在声场的膨胀阶段慢慢膨胀而在压缩阶段体积慢慢缩小,体积变化呈周期性振荡,半径分布在几个μm至几千个μm之间,同时可绕平衡点作振动;瞬态空化则指在超声场膨胀阶段气泡急剧膨胀而在压缩阶段急剧缩小,膨胀和压缩均可能视为绝热过程。含气型气泡被绝热压缩后急剧升温,直至崩溃,崩溃时气泡周围形成局部高温高压, K.S. Suslick依据实验确定温度高至5000℃, 压力达500大气压。真空型气泡(即空穴)压缩阶段则急剧闭合,闭合时在液体中产生强烈的冲击波和速度高于100m /s的微射流,冲击波和微射流的高梯度剪切在水溶液中产生羟基自由基,空化核膨胀时充电,崩溃闭合时放电发光这一现象称为声致发光。

从上述空化核的产生及空化态(稳态和瞬态)的机理论述,可将空化现象的诸多伴随效应归纳为四种物理效应: ( 1)机械效应(声冲流,冲击波,微射流) ; ( 2)热效应(局部高温高压,整体升温) ; ( 3)光效应(声致发光) ; ( 4)活化效应(水溶液中产生羟基自由基)。四种效应并非彼此孤立, 例如热效应对光效应有作用,机械效应和光效应对活化效应的作用应更大。

空化现象的机械效应、热效应、光效应和活化效应对化工传质过程的作用称之为化工传质效应。首先,伴随超声空化产生的微射流、冲击波和声冲流等机械效应引起液流的宏观湍动以及固体粒子的高速碰撞,使涡流扩散加强,这种由声空化物理现象的机械效应引起的促进物质传递作用,称为湍动效应。其次,超声空化的微射流、冲击流等伴随现象对液—液界面和液—固界面有冲击、剥离、侵蚀作用,进而使相界面得以更新,而伴随的活化效应能创造活性表面,这种机械效应和活化效应的综合强化物质传递的作用称为界面效应或表面效应。第三种促进物质传递的效应来源于微射流和冲击波导致的多微孔介质内的微扰动作用,使微孔内物质扩散得到加强,这种采用普通机械搅拌难以实现的微孔扰动作用,称为微扰效应。最后,声空化产生局部高温高热的热效应、声致发光的光效应以及活化效应可使水溶液中分子结合键断裂产生羟基自由基,也能使物质分子与固体表面分子间的结合键断裂而得以活化,这是空化积聚能量的聚能效应。

超声空化气泡运动是一种带有相界面的气液两相运动，超声空化液体中的微小泡核在声波作用下表现为泡核的振荡、生长、收缩乃至崩溃等一系列动力学过程。由于超声空化气泡在流体里受到表面张力、粘性力、惯性力和浮力的相互作用，超声空化气泡在相界面析出时曝气溃灭。当超声空化气泡周期性地从相界面上析出时，使液-液和液-固相界面附近的区域内引起局部流体周期性更换，引起液体表面强烈的扰动，造成相界面变形和湍动，从而使界面表面流体得以更新。这是一种重要的流体力学不稳定现象，界面湍动使传质以对流的形式进行，极大地降低了传质阻力，它能够影响传质速率，从而导致宏观传质系数的改变，从而造成对相际传质速率产生很大影响。而超声空化效应的强度与密度取决于超声场特性参数，因此液体中物质的传质过程与超声场特性参数有着紧密关系。

目前，超声提取设备，上下循环设备存在的缺陷在于，环流形成的切向力对物料产生较大的粘滞阻力，造成物料上升过程需要克服下落的物料，造成超声空化作用不显著，不能充分提取物料中的成分，并且，循环的驱动装置在完成一个上下循环过程，需要克服重力势能做功，因此耗能较大。

实用新型内容

为了克服以上缺陷，本实用新型提供了以下技术：

一种水平环形节能循环超声提取机，包括以下构造：封闭环形物料池（1），环形物料池（1）上部设置有进料口（2），出料口（3），循环驱动装置（4），在环形物料池底部具备超声振子（6）。所述的封闭环形物料池（1）底部设置有支撑脚（5），其中，所述的支撑脚（5）数量为至少3个，并且均匀分布在底部。在环形物料池的外侧设置还可以设置有夹套（7），并设置注入水或油的进口（8）和出口（9）。

夹套（7）内部可以设置有加热棒（10），加热棒的数量至少有一个。也可以通过外循环加热进行。

物料及提取溶剂通过进料口（2）投入封闭环形物料池（1），在循环驱动装置（4）的驱动下，物料和溶剂循环运行，开启超声振子（6），超声波传递到物料池，作用到物料上，促进有效成分的提取。如果需要加热，则可以通过夹套（7）进行循环热水或热油进行加热，或者在夹套（7）内部设有加热棒（10），通过加热棒进行加热。

有益效果：

本实用新型采用水平环形管，加上驱动装置，解决了上下循环耗能大的问题，同时，水平搅拌的法相力减小了物料和物料之间的粘滞系数，使得物料分散均匀，使得超声波能够充分产生空化效应，提高了中草药、食用菌或食品等提取过程的效率。

环形节能循环超声波提取是将超声波产生的空化、热效应、机械效应、等综合效应应用到天然产物成分提取工艺中，通过破坏细胞壁，增加溶剂穿透力，从而提高提取率和缩短提取时间，达到高效、快速提取细胞内容物的过程，不对提取物的活性、结构、分子量、组成产生影响，超声波提取较传统提取方法具有速度快、提取率高、温度低、节约溶剂等特点，应用广泛，不受成分极性、分子质量大小的限制，适用于绝大多数有效成分的提取。此外，还具操作简单易行、提取料液杂质少、有效成分易于分离、纯化等特点，综合经济效益显著，是一种辅助传统浸取，实现高效"快速"节能的现代高新技术。

附图说明

图1为水平环形节能循环超声提取机的正视图

图2为水平环形节能循环超声提取机的俯视图

图3为水平环形节能循环超声提取机的仰视图

图4为带夹套的水平环形节能循环超声提取机的横截面图

具体实施方式

实施例1

一种水平环形节能循环超声提取机，包括以下构造：封闭环形物料池1，环形物料池1上部设置有进料口2，出料口3，循环驱动装置4，在环形物料池底部具备超声振子6。所述的封闭环形物料池1底部设置有支撑脚5，其中，所述的支撑脚5数量为3个，并且均匀分布在底部。

物料及提取溶剂通过进料口2投入封闭环形物料池1，在循环驱动装置4的驱动下，物料和溶剂循环运行，开启超声振子6，超声波传递到物料池，作用到物料上，促进有效成分的提取。

实施例2

一种水平环形节能循环超声提取机，包括以下构造：封闭环形物料池1，环形物料池1上部设置有进料口2，出料口3，循环驱动装置4，在环形物料池底部具备超声振子6。所述的封闭环形物料池1底部设置有支撑脚5，其中，所述的支撑脚5数量为5个，并且均匀分布在底部。

物料及提取溶剂通过进料口2投入封闭环形物料池1，在循环驱动装置4的驱动下，物料和溶剂循环运行，开启超声振子6，超声波传递到物料池，作用到物料上，促进有效成分的提取。

实施例3

一种水平环形节能循环超声提取机，包括以下构造：封闭环形物料池1，环形物料池1上部设置有进料口2，出料口3，循环驱动装置4，在环形物料池底部具备超声振子6。所述的封闭环形物料池1底部设置有支撑脚5，其中，所述的支撑脚5数量为3个，并且均匀分布在底部。在环形物料池的外侧设置还可以设置有夹套7，并设置注入水或油的进口8和出口9。

夹套7内部可以设置有加热棒。

物料及提取溶剂通过进料口2投入封闭环形物料池1，在循环驱动装置4的驱动下，物料和溶剂循环运行，开启超声振子6，超声波传递到物料池，作用到物料上，促进有效成分的提取。如果需要加热，夹套7内部注入水或油通过加热棒进行加热。

Claims (5)

1.一种水平环形节能循环超声提取机，其特征在于，包括以下构造：封闭环形物料池（1），环形物料池（1）上部设置有进料口（2），出料口（3），循环驱动装置（4），在环形物料池底部具备超声振子（6）。

2.如权利要求1所述的一种水平环形节能循环超声提取机，其特征在于：所述的封闭环形物料池（1）底部设置有支撑脚（5），其中，所述的支撑脚（5）数量为至少3个，并且均匀分布在底部。

3.如权利要求1或2所述的一种水平环形节能循环超声提取机，其特征在于：在环形物料池的外侧设置有夹套（7），并设置注入水或油的进口（8）和出口（9），进口在下，出口在上。

4.如权利要求3所述的一种水平环形节能循环超声提取机，其特征在于：夹套（7）内部设置有加热棒（10），加热棒的数量至少有一个。

5.如权利要求3所述的一种水平环形节能循环超声提取机，其特征在于：夹套（7）内部水或油通过外循环加热进行。