一种高效节能提取罐制造技术

本发明专利技术公开了一种高效节能提取罐，主要由罐体1、搅拌桨2、上加热夹套3和下加热夹套5组成，其特别之处在于，所述罐体1的外壁设置有上超声波换能器4和下超声波换能器6。超声波换能器均为圆柱弧面结构，镶嵌式设置于罐体1外壁的上部和下部，沿罐体1外壁按自下而上的顺序分层交互设置。本发明专利技术结构合理、设计科学、操作方便，超声波换能器可作用于罐壁与提取溶剂所形成的“热阻边界”，强化了对流传热、传质，减少了热对流阻力，加速了提取溶剂沸腾，从而显著缩短开始加热至沸腾的时间，节约了时间成本和能耗成本，符合当前中药绿色生产的要求。

An Efficient and Energy-saving Extraction Tank

【技术实现步骤摘要】
一种高效节能提取罐
本专利技术涉及一种高效节能提取罐，适用于中药饮片的提取，属于中药制药设备领域。
技术介绍
浸提是指采用适当的溶剂和方法将中药饮片所含的有效成分或有效部位浸出的操作过程。为制成适宜的药物制剂或减少服用量等，大多数中药饮片需要进行浸提，中药制剂的疗效在很大程度上取决于中药浸提、精制等方法是否恰当，工艺过程是否科学、合理。中药浸提方法的选择应根据处方饮片的特性、溶剂的性质、剂型的要求和生产实际等综合考虑确定，其中煎煮法和回流提取法是最常用的浸提方法。中药煎煮或回流提取生产中，常规提取罐或多功能提取罐一般通过向提取罐夹层通高温、高压蒸汽的方式进行间接加热。其加热提取一般分为两个阶段，第一阶段为开始加热至沸腾，第二阶段为开始沸腾转微沸保温至提取结束。第一阶段开始加热时，在对流换热条件下，提取溶剂与提取罐壁之间存在温度差，紧靠提取罐内壁附近会形成一定厚度的温度边界，又称“热阻边界”，其是阻碍热交换的关键。试验表明，“热阻边界”会导致加热界面药液对流传热热阻变大大、传热效率降低低，并使得热分布不合理，从而造成能耗高、沸腾前加热时间长等问题，影响制剂的质量，增加生产时间成本和能耗成本，不符合当前中药绿色生产要求。如何改进提取罐，使其尽可能多地打破“热阻边界”，在缩短第一阶段加热时间的同时能节省能源，提高生产效率，已成为中药浸提工艺迫切需要解决的共性技术难题。
技术实现思路
针对现有中药提取罐普遍存在的对流传热热阻大、传热效率低、热分布不合理，从而导致能耗高、沸腾前期时间长等的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效节能提取罐。专利技术人基于不可逆过程热力学原理，通过对中药提取罐内流场、温度场、浓度场、对流传热因素的分析研究，创新设计和开发出高效多功能提取罐。针对对流传热热阻主要发生在层流底层的情况，采用罐壁高频击振，强化了对流传热，从而打破提取罐的“热阻边界”，缩短了第一阶段沸腾前期的加热时间，显著减少了生产的时间成本和能耗成本。本专利技术所解决的技术问题具体由如下技术方案来实现：一种高效节能提取罐，主要由罐体1、搅拌桨2、上加热夹套3和下加热夹套5组成，其特别之处在于，所述罐体1的外壁设置有上超声波换能器4和下超声波换能器6。本专利技术中，所述上超声波换能器4和下超声波换能器6均为圆柱弧面结构，上超声波换能器4为每4个一组，下超声波换能器6为每4个一组，两组超声波换能器镶嵌式设置于罐体1外壁的上部和下部，沿罐体1外壁按自下而上的顺序分层交互设置。或者，所述上超声波换能器4和下超声波换能器6均为圆柱弧面结构，上超声波换能器4为每6个一组，下超声波换能器6为每6个一组，两组超声波换能器镶嵌式设置于罐体1外壁的上部和下部，沿罐体1外壁按自下而上的顺序分层交互设置。本专利技术中，上加热夹套3和下加热夹套5的蒸汽阀门分别单独设置，独立操控，互不影响，可根据提取的不同阶段调节或关闭蒸汽阀门，最大程度减少蒸汽消耗，从而达到节能降耗，绿色生产的目的。专利技术人通过研究高频超声振荡对层流底层和传热效率的影响，优选最佳方案及参数，包括频率、功率、传播方向等，优化设计了高频击振、强化对流传热且省时节能的新型结构。本专利技术高效节能提取罐的加热提取分为两个阶段，第一阶段为开始加热至沸腾，第二阶段为开始沸腾转微沸保温至提取结束。中药饮片提取作业时，将中药饮片和提取溶剂按比例加入罐体1，第一阶段开始加热时，同时开启上加热夹套3和下加热夹套5蒸汽阀门进行加热提取。在对流换热条件下，提取溶剂与提取罐壁之间存在温度差，紧靠提取罐内壁附近会形成一定厚度“热阻边界”，阻碍热交换，使得整体换热效果不佳。此时，开启上超声波换能器4和下超声波换能器6，超声波换能器产生设定波长、频率的超声波一方面垂直作用于换能器表面对应的“热阻边界”，另一方面超声波通过罐体1传递至上加热夹套3和下加热夹套5区域的罐壁并垂直作用于罐壁表面对应的“热阻边界”。上述超声波换能器通过直接或间接的方式作用于整个提取罐的内壁，破坏这层“热阻边界”内膜，使内壁附近热对流由滞流变成湍流，减少了热对流阻力，加速了传热、传质平衡的建立，加速提取溶剂达到沸腾状态，从而缩短第一阶段加热时间。罐体1内的溶剂达到沸腾状态后，关闭上加热夹套3，同时关闭上超声波换能器4和下超声波换能器6，由此进入加热提取的第二阶段，罐体1内的溶剂由沸腾状态转为微沸保温直至提取结束。本专利技术设计科学，操作方便，产生的技术效果显著，与现有中药提取罐相比，本专利技术具有下列突出的实质性特点和显著的进步：1、设置在提取罐罐壁的超声波换能器，可以在加热提取第一阶段作用于罐壁与提取溶剂所形成的“热阻边界”，强化了对流传热、传质，减少了热对流的阻力，加速了提取溶剂沸腾，从而大幅缩短开始加热至沸腾的时间，节约了大生产的时间成本，提高了生产效率。2、本专利技术采用罐壁高频击振，破坏存在于罐壁和提取溶剂之间的“热阻边界”内膜，使内壁附近热对流由滞流变成湍流，减少了热对流阻力，强化了对流传热，加速了传热、传质平衡的建立，显著减少了生产的能耗成本，符合绿色生产的要求。3、本专利技术中，上加热夹套3和下加热夹套5的蒸汽阀门分别单独设置，独立操控，互不影响。在加热提取第一阶段结束，溶剂开始沸腾时，调节或关闭上加热夹套的蒸汽阀门，只开启下加热夹套5的蒸汽阀门，既能使提取溶剂保持微沸，又能在最大程度较少蒸汽消耗，从而达到节能降耗的目的。4、本专利技术缩短的是开始加热至溶剂沸腾这一阶段的时间，但不改变工艺中开始沸腾至提取结束的时间，具有合规性。而现有设备均改变提取时间，属于Ⅲ类工艺变更的范畴，不具有合规性，同时也不具有可操作性。5、专利技术人通过创新设计，改变了传统耗时耗能的中药提取作业模式，在保证产品质量，且不改变中药提取工艺规定时间的前提下，开始加热至沸腾的时间缩短10％左右，有效节约能耗10％以上，可适用于所有中药饮片的浸提和煎煮，普适性强，操作方便，节能高效，解决了中药提取工艺中能耗高、沸腾前期时间长等共性技术难题，符合当前中药绿色生产要求。附图说明附图1是高效节能提取罐结构示意图附图中标记分述如下：1－罐体；2－搅拌桨；3－上加热夹套；4－上超声波换能器；5－下加热夹套；6－下超声波换能器。附图2是高效节能提取罐(4个超声波换能器)水平截面俯视图附图中标记分述如下：3－上加热夹套；4－上超声波换能器。附图3是高效节能提取罐(6个超声波换能器)水平截面俯视图附图中标记分述如下：3－上加热夹套；4－上超声波换能器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地描述。实施例1高效节能提取罐结构及作业过程如附图1所示，本专利技术的主要部件提取罐的罐体1、搅拌桨2、上加热夹套3和下加热夹套5与现有提取罐的结构相同或类似。罐体1的外壁设置有上超声波换能器4和下超声波换能器6，上超声波换能器4为每6个一组，下超声波换能器6为每6个一组，均为圆柱弧面结构，镶嵌式设置于罐体1外壁的上部和下部，沿罐体1外壁按自下而上的顺序分层交互设置。中药饮片提取作业时，将中药饮片和提取溶剂按比例加入罐体1，第一阶段开始加热时，同时开启上加热夹套3和下加热夹套5蒸汽阀门进行加热提取。在对流换热条件下，提取溶剂与提取罐壁之间存在温度差，紧靠提取罐内壁附近会形成一定厚度“热阻边界”，阻碍热交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效节能提取罐，主要由罐体(1)、搅拌桨(2)、上加热夹套(3)和下加热夹套(5)组成，其特征在于：所述罐体(1)的外壁设置有上超声波换能器(4)和下超声波换能器(6)。

【技术特征摘要】
1.一种高效节能提取罐，主要由罐体(1)、搅拌桨(2)、上加热夹套(3)和下加热夹套(5)组成，其特征在于：所述罐体(1)的外壁设置有上超声波换能器(4)和下超声波换能器(6)。2.如权利要求1所述的高效节能提取罐，其特征在于，所述上超声波换能器(4)和下超声波换能器(6)均为圆柱弧面结构，上超声波换能器(4)为每4个一组，下超声波换能器(6)为每4个一组，两组超声波换能器均镶嵌式设置于罐体(1)外壁的上部和下部，沿罐体(1)外壁按自下而上的顺序分层交互设置。3.如权利要求1所述的高效节能提取罐，其特征在于，所述上超声波换能器(4)和下超声波换能器(6)均为圆柱弧面结构，上超声波换能器(4)为每6个一组，下超声波换能器(6)为每6个一组，两组超声波换能器均镶嵌式设置于罐体(1)外壁的上部和下部，沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贵民，苏瑞强，王永刚，
申请(专利权)人：鲁南制药集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37