一种改进的超声波及微波提取系统技术方案

本发明专利技术提供的改进的超声波及微波提取系统，样品溶液装置为长方体的腔体，微波导入装置具有设置在腔体上的偶数个微波入口，偶数个微波入口在腔体空间的对角线的两端以最远距离成对分布。微波入口采用偶数个成对设计的方式，并且微波入口沿着样品溶液在腔体内形成的空间的对角线的两端成对的分布，这使得超声波导入后，从两个微波入口导入的微波分别与超声波相交，并且交点位于同一平面的两个相对端，微波与超声波相交后超声波的剪切振动效果在同一平面的两端分别得到增强，并且增强扩散作用沿着该平面相互传递，增强了超声波在整个空间内的振动破壁效果。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的超声波及微波提取系统
本专利技术涉及一种改进的超声波及微波提取系统，属于中药有用成分的萃取技术领 域。
技术介绍
植物或中药中的天然活性成分在医药、食品、化工、化妆品、饲料等领域中具有广 阔的应用前景。制药工业中中药浸膏、流浸膏或生物活性物质的制备以及食品、化妆品、饲 料工业中植物来源的功能性添加剂的制备都需要采用提取设备；在化工和化学分析领域 中，样品前处理或样品制备、化学合成等过程也可能需要采用消解、萃取设备或反应器。 超声波辅助提取和微波辅助提取是近年来新兴的提取技术。从干燥物料中提取目 标化合物大致分为两个步骤：1)物料的浸润，即物料的膨胀和水化；2)可溶性目标化合物 通过扩散、渗透从物料到溶剂的传质过程。研究表明，超声波可以使植物细胞壁产生孔洞， 有利于细胞中目标化合物的溶出，可以促进传质过程。此外，超声波还可以降低物料粒度， 从而增加物料与溶剂的接触面积，有利于目标化合物的提取。超声波辅助提取具有操作方 便、成本低廉、提取时间短、易于放大生产等优点。目前常用的超声波提取装置包括探头式 提取装置和水浴式提取装置。前者的探头作用范围有限，不利于放大生产；后者产生的超声 波振动能必须通过介质和样品瓶才能传递至样品，这种间接的超声波作用方式可能影响提 取效率。 微波可被细胞内的极性水分子或被提取物质吸收并产生大量热量，使细胞内温度 迅速上升，水汽化产生的压力可将细胞膜和细胞壁冲破，形成较大的传质通道，从而促进目 标化合物的提取。微波辅助提取具有提取时间短、溶剂用量少、提取效率高等优点。目前常 用的微波提取装置包括密封式高压萃取罐和开放式常压萃取装置。前者对萃取罐材料的强 度和密封性要求很高，样品处理量小，安全性差，价格昂贵，且需要较长的冷却时间。后者往 往不能调节提取温度，影响了提取工艺的优化，温度过高时可能导致一些热不稳定性目标 化合物降解。 近年来，为了提高提取效率，将超声波和微波提取技术相结合的专利文献屡见 不鲜，中国专利文献既能充分利用超声波振动的空穴效应与微波辐射既具有高能作用， 又能克服常规超声波和微波提取技术的某些不足。中国专利CN2748147Y，CN1651896A. CN2773664Y. CN2822737Y，CN2880211Y公开了几种超声波微波提取装置，各具特色。 但是，研究表明，现有的超声波和微波提取装置往往存在下列问题： 1)微波在穿透过程中存在非常大的能量损失，单一的微波入口造成微波对靠近微 波入口处和远离微波入口处的样品的加热程度不一样，并且，微波水平直射的形式使得样 品瓶中存在样品的加热死角，从而造成对样品提取不彻底的技术缺陷，而上述加热不均匀 的现象简单地通过延长微波照射时间无法得到改善； 2)微波的照射速度很快，现有的罐状样品瓶使得微波在瞬间穿透样品溶液，而在 此后，没有损耗的微波能白白流失，微波能的利用率低，延长了微波照射时间，能量损耗大。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的超声波及微波提取装置造 成样品提取不均匀进而导致样品提取率下降的技术缺陷，从而提供一种能够提高样品的整 体提取率的超声波及微波提取系统。 为此，本专利技术提供一种改进的中药材超声波及微波提取系统，包括上盖可开启的 封闭箱体，设置于所述封闭箱体内部的具有可开启的入口的样品溶液装置，还包括设置在 所述样品溶液装置上的可移动的微波导入装置以及可移动的超声波导入装置，所述样品溶 液装置为长方体的腔体，所述微波导入装置具有设置在所述样品溶液装置上的偶数个微波 入口，偶数个微波入口在所述腔体的样品溶液形成的空间的对角线的两端以最远距离成对 分布；所述微波入口为长方形的开口；所述微波入口的长度和宽度的比值为12/25-13/24。 位于同一空间对角线两端的两个微波入口，其中一个微波入口的短边沿水平方向 设置，另一个微波入口的短边沿坚直方向设置，短边沿坚直方向设置的所述微波入口比短 边沿水平方向设置的所述微波入口更靠近所述样品溶液装置的坚直方向的棱边。 所述微波导入装置还包括与所述微波入口连接的截面变径的导入腔，所述导入腔 的小口端与所述微波入口连接，两者的连接处设置微波抑制套圈，所述微波导入腔的大口 端与磁控管连接，所述磁控管的外壁上设置冷却器，所述冷却器包括套接安装在所述磁控 管阳极的安装座，所述安装座上设置环形通水腔以及从所述安装座上向上突出的凸起部， 所述凸起部将所述环形通水腔分割为与进水口连接的进水通道以及与出水口连接的出水 通道。 还包括设置在所述封闭箱体内部用于使提取不彻底的样品溶液回流的第一回流 装置，所述第一回流装置包括插入在样品溶液液面以下的用于将提取好的样品溶液迸出的 液体泵，与所述液体泵连接的出料管，安装在所述出料管的出口处的喷射口，所述喷射口对 应收集槽设置，所述收集槽的下端通过阀门与样品溶液装置连通或断开，所述喷射口通过 开关阀与出料管连通或断开，还包括回流管，所述回流管的一端插入到所述样品溶液装置 中，另一端通过单向阀与出料管连通或者断开。 还包括设置在所述样品溶液装置全部液面以下并通过连接管与所述出料管连通 的用于对样品溶液进行搅拌的盘形管，所述盘形管上设置若干个搅拌孔，所述搅拌孔为锥 形孔，所述锥形孔的小口端朝向液面设置；所述连接管与所述出料管连接的一端位于所述 样品溶液装置的内部。 还包括设置在所述封闭箱体内部用于使汽化的样品溶液回流的第二回流装置，所 述第二回流装置具有插入到所述样品溶液装置内部的锥形引流罩，所述锥形引流罩的大口 端覆盖整个液面并位于所述液面以上最靠近所述样品溶液装置上端的部位，所述锥形引流 罩的小口端连接冷凝管，所述冷凝管的外部套接有循环水流通管，所述循环水流通管上设 置循环入口和循环出口。 还包括协同调控装置，所述协同调控装置通过控制所述微波导入装置和所述超声 波导入装置在所述样品溶液装置上的位置使得所述微波导入装置向样品溶液装置中的微 波导入方向和所述超声波导入装置向所述样品溶液装置中的超声波导入方向始终正交垂 直，并且，所述协同调控装置上设置第一报警装置、第二报警装置以及第三报警装置，提取 开始时，所述协同调整装置控制所述微波导入装置导入微波，一定时间后，所述第一报警装 置向所述协同调控装置发出报警信号，所述协同调控装置控制所述超声波导入装置导入超 声波；再过一定时间后，所述第二报警装置向所述协同调控装置发出报警信号，所述协同调 控装置分别控制所述微波导入装置和超声波导入装置改变其运行功率，使各自的运行功率 分别低于其初始功率；所述第三报警装置在所述微波导入装置和所述超声波导入装置以改 变后的运行功率工作一定时间后向所述协同调控装置发出报警信号，所述协同调控装置先 控制所述微波导入装置停止工作，后控制所述超声波导入装置停止工作。 还包括设置在所述封闭箱体内部用于使汽化的样品溶液回流的第二回流装置，所 述第二回流装置具有插入到所述样品溶液装置内部的锥形引流罩，所述锥形引流罩的大口 端覆盖整个液面并位于所述液面以上最靠近所述样品溶液装置上端的部位，所述锥形引流 罩的小口端连接冷凝管，所述冷凝管的外部套接有循本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的超声波及微波提取系统，包括上盖可开启的封闭箱体(1)，设置于所述封闭箱体(1)内部的具有可开启的入口的样品溶液装置(2)，其特征在于：还包括设置在所述样品溶液装置(2)上的可移动的微波导入装置(5)以及可移动的超声波导入装置(6)，其特征在于：所述样品溶液装置(2)为长方体腔体，所述微波导入装置(5)具有设置在所述样品溶液装置(2)上的偶数个微波入口(51)，偶数个微波入口(51)在所述腔体的样品溶液形成的空间的对角线的两端以最远距离成对分布，所述微波入口(51)为长方形的开口，所述微波入口(51)的长度和宽度的比值为12/25‑13/24，位于同一空间对角线两端的两个微波入口(51)，其中一个微波入口(51)的短边沿水平方向设置，另一个微波入口(51)的短边沿竖直方向设置，短边沿竖直方向设置的所述微波入口(51)比短边沿水平方向设置的所述微波入口(51)更靠近所述样品溶液装置(2)的竖直方向的棱边。

【技术特征摘要】
1. 一种改进的超声波及微波提取系统，包括上盖可开启的封闭箱体（1)，设置于所述 封闭箱体（1)内部的具有可开启的入口的样品溶液装置（2)，其特征在于：还包括设置在所 述样品溶液装置（2)上的可移动的微波导入装置（5)以及可移动的超声波导入装置（6)，其 特征在于：所述样品溶液装置（2)为长方体腔体，所述微波导入装置（5)具有设置在所述样 品溶液装置（2)上的偶数个微波入口（51)，偶数个微波入口（51)在所述腔体的样品溶液形 成的空间的对角线的两端以最远距离成对分布，所述微波入口（51)为长方形的开口，所述 微波入口（51)的长度和宽度的比值为12/25-13/24,位于同一空间对角线两端的两个微波 入口（51)，其中一个微波入口（51)的短边沿水平方向设置，另一个微波入口（51)的短边沿 坚直方向设置，短边沿坚直方向设置的所述微波入口（51)比短边沿水平方向设置的所述 微波入口（51)更靠近所述样品溶液装置（2)的坚直方向的棱边。2. 根据权利要求1所述的改进的超声波及微波提取系统，其特征在于：所述微波导入 装置（5)还包括与所述微波入口（51)连接的截面变径的导入腔（52)，所述导入腔（52)的 小口端与所述微波入口（51)连接，两者的连接处设置微波抑制套圈，所述微波导入腔的大 口端与磁控管（53)连接，所述磁控管（53)的外壁上设置冷却器（54)，所述冷却器（54)包 括套接安装在所述磁控管（53)阳极的安装座（54a)，所述安装座（54a)上设置环形通水腔 (54b)以及从所述安装座（54a)上向上突出的凸起部（54c)，所述凸起部（54c)将所述环形 通水腔（54b)分割为与进水口（54d)连接的进水通道以及与出水口（54e)连接的出水通 道。3. 根据权利要求2所述的改进的超声波及微波提取系统，其特征在于：还包括设置在 所述封闭箱体（1)内部用于使提取不彻底的样品溶液回流的第一回流装置，所述第一回流 装置包括插入在样品溶液液面以下的用于将提取好的样品溶液迸出的液体泵（21)，与所 述液体泵（21)连接的出料管（22)，安装在所述出料管（22)的出口处的喷射口（23)，所述 喷射口（23)对应收集槽（20)设置，所述收集槽（20)的下端通过阀门与样品溶液装置（2) 连通或断开，所述喷射口（23)通过开关阀（24)与出料管（22)连通或断开，还包括回流管 (25)，所述回流管（25)的一端插入到所述样...

【专利技术属性】
技术研发人员：林学芹，
申请(专利权)人：林学芹，
类型：发明
国别省市：江苏;32