一种扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置，涉及天然产物化学和农产品精深加工领域。该装置由扫频式超声波装置和亚临界水萃取装置两大部分组成。其中所述的超声波处理系统由上和下超声波换能器、超声波处理槽体、循环泵组成；超声波发生器组由一组不同频率脉冲式超声波发生器组成；亚临界水处理系统由萃取釜、加热套、磁耦合搅拌器、压力泵组成；该设备可用于天然产物有效成分的超声强化亚临界水萃取，较单独亚临界水萃取提取效率提高20％‑50％；可用于亚临界水萃取难以达到理想萃取效率的所有天然产物有效成分的提取，尤其适用于组织中以结合形式存在的各类难萃取成分的提取。

A device of frequency sweep pulse multi frequency ultrasonic coupling subcritical water extraction

The utility model discloses a swept frequency pulse multi frequency ultrasonic coupling subcritical water extraction device, which relates to the field of natural product chemistry and agricultural product deep processing. The device is composed of two parts: frequency sweep ultrasonic device and subcritical water extraction device. The ultrasonic treatment system is composed of upper and lower ultrasonic transducers, ultrasonic treatment tanks and circulating pumps; the ultrasonic generator group is composed of a group of pulse ultrasonic generators with different frequencies; the subcritical water treatment system is composed of an extraction kettle, a heating sleeve, a magnetic coupling agitator and a pressure pump; the equipment can be used for the ultrasonic enhanced subcritical water of the effective components of natural products The extraction efficiency is 20% - 50% higher than that of single subcritical water extraction, and it can be used to extract all the effective components of natural products which are difficult to achieve the ideal extraction efficiency, especially for the extraction of all kinds of difficult extraction components in the tissue in the form of combination.

【技术实现步骤摘要】
一种扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置
本技术涉及天然产物化学和农产品精深加工领域，尤其涉及一种扫频脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置及其在天然产物化学和农产品精深加工领域的应用。
技术介绍
天然产物有效成分包括脂溶性和水溶性两大类，一般传统的方法是采用亲脂性或亲水性溶剂实现其固液转移，但该方法萃取时间长、萃取得率低，导致萃取效率不理想。为提高固液转移的萃取效率国内外学者采用超声波、微波、超高压、超/亚临界辅助萃取的方法来提高萃取效率，这对于游离存在的有效成分萃取效果极为显著，但对于结合形式存在的难分离的有效成分萃取效率仍不高。为此，将多种物理场耦合用于天然产物有效成分萃取能更加有效的实现高效萃取。超声波是一种在媒质中传播的弹性机械波，其在溶液中的空化效用、机械效应和热效应是用于天然产物有效成分提取的主要机制，因其能显著提高有效成分的萃取效率，故广泛用于黄酮类、皂苷类、甾体及其苷类、醌类、蛋白质和多肽、多糖、多酚等有效成分的辅助提取。亚临界水萃取是以水为提取溶剂，在适当压力下，当水温加热到100-374℃之间时，水仍然保持液体状态，但水的极性随温度的变化而改变，与常温常压水相比更类似于有机溶剂，具有低相对介电常数、高离子浓度、低劲度和低表面张力及高扩散能力等特点。萃取过程中，随着水极性的变化，能实现不同有效成分从极性到非极性连续萃取，从而能最大限度的实现有效成分的高效萃取。因其无毒、环保、经济等优点，已在活性多糖、黄酮、多酚、挥发油、皂苷以及蒽醌类物质的萃取中有所报道。基于超声波和亚临界水萃取两种物理萃取方法的优势，如果能将其耦合用于天然产物有效成分的萃取，能更好的发挥各自优势，有针对性的用于各种以结合形式存在的各类有效成分的萃取。专利CN101274156A公开了超声强化亚临界水萃取方法及装置耦合用于天然产物有效成分的萃取，该专利是采用聚能式超声波探头耦合在亚临界水萃取釜的盖上，用于强化亚临界水萃取，但该聚能式探头是连接在萃取釜盖上，其超声波振幅有限，仅能作用于萃取釜上层溶媒，萃取釜下层溶媒很难接收到超声波各种作用，因而会影响萃取的高效性。马海乐等公开了扫频模式的脉冲多频超声波生物加工装置(CN201579050U)，超声波发生器组由一组不同频率脉冲式超声波发生器组成，该方法解决了聚能式超声波分布不均的弊端，通过扫频模式和脉冲多频实现了共振频率的匹配，而且不受萃取体积约束，萃取溶媒可以动态循环，连续作业。但该装置对以结合形式存在的有效成分的辅助萃取也是有限的，比如植物中结合形式的多酚、蛋白质、多糖等。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有扫频模式和聚能式超声强化亚临界水萃取的不足，充分利用扫频多频脉冲超声和亚临界水萃取的优势，开发一种扫频脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置，用于天然产物有效成分的萃取。本技术设计的一种扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置是由扫频式超声波装置和亚临界水萃取装置两大部分组成。所述的扫频式脉冲多频超声装置如公开专利CN201579050U，是由超声波处理系统和超声波发生系统组成。超声波处理系统由超声处理箱、超声波换能器、循环泵、循环阀门、出料阀门、水浴导热水、电热管所组成。其中所述的超声波换能器(上振板)和下超声波换能器(下振板)，其中心频率为24kHz-68kHz，上下变化的幅度δ＝0-5kHz；进行上下对振时，上振板和下振板的中心频率不同。超声波发生系统就是超声波发生器组，超声波发生器组由组不同频率超声波发生器组成，每个频率的超声波发生器与其相应的超声波换能器相对应，用于控制超生波换能器按照所设定的功率、扫频周期、扫频幅宽(±δkHz)、脉冲超声的超声时间和间歇时间、整个超声处理时间发出超声波，具体设定参见公开专利CN201579050U。该装置超声处理箱内的上振板和下振板通过电缆分别于超声波发生器组连接，处理箱内的样液体通过循环阀门通过循环泵返回到超声处理箱内。超声处理箱的温度由水域导热水提供，导热水中的电热管通过电缆与超声波发生器组中的温控部分相连，最后通过线缆与超声波控制仪和温度控制仪以及计算机相连。所述的亚临界水萃取处理系统与超声波处理系统的右下部出料阀相连，当经过扫频式多频脉冲超声提取效率达到预定或理想要求时，可以不开启亚临界水萃取处理系统；当超声波提取未达到理想萃取效率或难萃取的有效成分时，则可以开启亚临界水处理系统，对其进行亚临界水萃取强化提取。所述的亚临界水萃取处理系统是由压力泵、萃取釜、磁耦合搅拌器、加热套、压力测定器和温度控制器组成。其中压力泵为数字水压力计量泵，萃取釜安装有磁耦合搅拌器，含有上下两层搅拌桨，保证物料在亚临界水中均匀分布；萃取釜设有一个压力测定器和一个温度测定器，在萃取釜外部设有圆形加热套，套内以循环二甲基硅油为介质，确保萃取釜升温。超声处理后的料液通过压力泵泵入萃取釜中，萃取釜外部的加热套通过电缆与亚临界控制仪相连；磁耦合搅拌器通过电缆与亚临界控制仪相连，控制开关和转速；压力测定器和温度测定器均与亚临界控制仪相连，监测萃取釜内的压力和温度；亚临界控制仪通过电缆与温度控制仪和亚临界水萃取控制仪与计算机连接。所述的亚临界萃取发生系统，其内温度控制在100-180℃，磁耦合搅拌转数300-600转/min，压力为1-12PMa。所述的计算机控制系统由超声波控制仪，温度控制仪和亚临界水萃取控制仪组成；超声波控制仪和计算机由线缆连接在一起；计算机通过超声波控制仪控制每个特定中心频率超声波发生器；亚临界水萃取仪和计算机由电缆连接在一起，计算机通过亚临界水控制仪控制萃取压力、温度和搅拌转数；计算机经温度控制仪控制超声波处理箱体水浴温度和萃取釜外部圆形油浴加热套的温度。可以通过计算机对上述所有参数进行准确设定。本技术的扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置的应用领域包括天然产物化学领域和农产品精深加工领域中有效成分的萃取，尤其适用于超声波辅助提取效率仍然不理想的原料有效成分的萃取，即原料中以结合形式存在的活性成分的提取。该设备应用于天然产物有效成分多糖和多酚类物质的提取时，与亚临界水萃取技术比较，提取得率提高20％-50％。附图说明图1为一种扫频脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置，1-上超声波换能器即上振板、2-下超声波换能器即下振板，3-超声波处理箱体，4-循环泵，5-水浴导热水，6-电热管，7-循环阀门，8-出料阀门一，9-出料阀门二，10-压力泵，11-加热套，12-萃取釜、13-搅拌桨、14-磁耦合搅拌器、15-压力测定器、16-温度测定器、17-电缆、18-超声波发生器组、19-电缆、20-亚临界控制仪、21-线缆、22-超声波控制仪、23-温度控制仪、24-亚临界水萃取控制仪、25-计算机。具体实施方式本技术设计的一种扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置是由扫频式超声波装置和亚临界水萃取装置两大部分组成。所述的扫频式脉冲多频超声装置是由超声波处理系统和超声波发生器组18所组成，其中超声波处理系统包括超声处理箱3、超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置，其特征在于由扫频式超声波装置和亚临界水萃取装置两大部分组成，所述的超声波处理系统由上超声波换能器即上振板(1)、下超声波换能器即下振板(2)，超声波处理箱体(3)，循环泵(4)，水浴导热水(5)，电热管(6)，循环阀门(7)，出料阀门一(8)和出料阀门二(9)，换能器高度调整螺杆组成；其中超声波处理箱体(3)中装设电热管(6)，下振板(2)位于超声波处理箱体(3)的底部，上振板(1)和下振板(2)上下对称放置，循环泵(4)位于超声波处理箱体(3)的外部，通过输送管道和阀门与超声波处理箱体(3)的内部连接在一起，在超声波处理箱体(3)的右下角设置出液口，从箱体(3)的左上角设置进液口，超声波处理箱体(3)的右下角部分装有循环阀门(7)和出料阀门一(8)和出料阀门二(9)；扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置还设有计算机控制系统，由超声波控制仪(22)，温度控制仪(23)和亚临界水萃取控制仪(24)组成；超声波控制仪(22)和计算机(25)由线缆(21)连接在一起；计算机(25)通过超声波控制仪(22)控制每个特定中心频率超声波发生器；亚临界水萃取控制仪(24)和计算机(25)由线缆(21)连接在一起；计算机(25)通过亚临界水控制仪控制萃取压力、温度和搅拌转数；计算机(25)经温度控制仪(23)控制超声波处理箱体(3)水浴温度和萃取釜外部圆形油浴加热套(11)的温度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置，其特征在于由扫频式超声波装置和亚临界水萃取装置两大部分组成，所述的超声波处理系统由上超声波换能器即上振板(1)、下超声波换能器即下振板(2)，超声波处理箱体(3)，循环泵(4)，水浴导热水(5)，电热管(6)，循环阀门(7)，出料阀门一(8)和出料阀门二(9)，换能器高度调整螺杆组成；其中超声波处理箱体(3)中装设电热管(6)，下振板(2)位于超声波处理箱体(3)的底部，上振板(1)和下振板(2)上下对称放置，循环泵(4)位于超声波处理箱体(3)的外部，通过输送管道和阀门与超声波处理箱体(3)的内部连接在一起，在超声波处理箱体(3)的右下角设置出液口，从箱体(3)的左上角设置进液口，超声波处理箱体(3)的右下角部分装有循环阀门(7)和出料阀门一(8)和出料阀门二(9)；扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置还设有计算机控制系统，由超声波控制仪(22)，温度控制仪(23)和亚临界水萃取控制仪(24)组成；超声波控制仪(22)和计算机(25)由线缆(21)连接在一起；计算机(25)通过超声波控制仪(22)控制每个特定中心频率超声波发生器；亚临界水萃取控制仪(24)和计算机(25)由线缆(21)连接在一起；计算机(25)通过亚临界水控制仪控制萃取压力、温度和搅拌转数；计算机(25)经温度控制仪(23)控制超声波处理箱体(3)水浴温度和萃取釜外部圆形油浴加热套(11)的温度。


2.根据权利要求1所述的一种扫频式脉冲多频超声耦合亚临界水萃取的装置，其特征在于所述的超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：段玉清，张海晖，文超婷，罗孝平，任晓锋，马海乐，张迪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32