超声波加速药酒生产过程的方法和装置的制作方法

专利名称：超声波加速药酒生产过程的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于药酒生产的方法，特别是超声波振动源在生产中药药酒的应用。
背景技术：
药酒一般是把特定植物的根、茎、叶、花、果和动物的主体和内脏以及某些矿物质 按一定比例浸泡在一定浓度食用的酒、黄酒、米酒或葡萄酒中，使药物的有效成分充分溶 解，经过一定时间后去除渣滓而成，或将药物的有效成分提取出兑入酒中，或将药材与酿酒 原料通过发酵等方法而制成。酒与药物结合的主要作用是①酒可以行药势。酒能使药力外达于表上至于巅，使 药物作用得到较好的发挥，能使滋补药物补而不滞。②酒有助于药物有效成分的析出。酒 是良好的有机溶媒。中药的多种成分都易于溶解于酒精之中。酒精还有良好的通透性，能 够较容易地进入药材组织细胞中。发挥溶解的作用，促进置换和扩散，有利于提高浸出速度 和浸出效果。③酒有防腐作用，一般药酒都能保持数月甚至多年时间而不会变质。药酒从唐宋时期开始盛行，几乎所有的方剂书、本草书籍等都有药酒专篇，收载各 种用以治疗疾病的药酒以及制作药酒的方法。如《备急千金要方》、《外台秘要》、《太平圣 惠方》、《圣济总录》都收录了大量药酒和补酒的配方和制法。清代盛行养生保健酒，清宫补 益酒空前兴旺发达，如人参酒、八珍酒、十全大补酒、长春酒、健步酒、扶衰仙凤酒、延寿翁头 春，以及《永乐大典》中记载的雪花酒、真一酒、枸杞酒，《清太医院配方》中记载的参茸药酒、 松龄太平春酒、神仙药酒丸等。明清的很多药酒配方采用平和的药物以及补气养阴药物组 成，可适用于不同的机体状况。新中国成立以后，药酒酿制不仅继承了传统制作经验，还吸 取了现代科学技术，药酒生产趋向于标准化，药酒规范还列为国家药典《中国药典》中的重 要内容，对一些传统中药名酒的配方、制作工艺、质量与卫生要求等作了规定。学者还对许 多传统中药名酒如五加皮酒、十全大补酒、国公酒产品的功效、配方进行了大量的实验研究 及临床验证。药酒历史悠久，应用广泛，深受广大群众的喜爱，所以加强药酒的开发，提高其 泡制生产的技术水平，对促进中医药事业发展、提高人民群众健康水平有重要的现实意义。目前所见的药酒生产浸取工艺主要有冷浸法、热浸法、回流法和渗滤法。冷浸法即在常温下，把中药置于浸泡设备中，对成分进行浸出，无需加热。其特点 是设备结构简单，造价低；节省能源，操作简便，易于掌握；有效成分浸出效果较好，不易受 到氧化分解，呈味成分损失较少。其缺点是因为浸取温度低，所以浸取时间较长，设备利用 率低。热浸法是在50°C左右温度下进行加热浸取，所用设备是在浸泡设备下部装有加热 装置，上部搅拌器等附加部件，用于对药酒加热、搅拌等操作。其特点是药味成分浸出较快， 浸出时间短，设备周转率较高；缺点是有些成分容易氧化分解，呈味成分损失较多。回流法是在加热浸取设备上方增设一个冷凝器，以将蒸发的乙醇和药味挥发成分 经冷凝成液体后，再返回到浸取设备。渗滤法是将浸取液从浸取设备底部抽出，经循环泵再打人罐内，如此循环浸取，使浸取设备内浸取液始终处于循环状态，因此能使中药成分更有效地得到充分浸取。以上几种方法要么没有解决生产周期过长的问题，要么是设备成本过高。在20世纪90年代初，超声波开始在酒类酿造中得到应用，主要包括三方面一是 超声在发酵工程中的应用；二是超声在发酵在线测量中的应用；三是超声在加速酒老熟中 的应用。这些参考资料主要有1、松浦一雄.超声波辐照工艺在酒类发酵中的应用.CFI， 1998，(1) :40-42 ;2、田三德，孙鹏，任红涛.超声波对酿酒酵母诱变作用的初探.北京工 商大学学报，2004，(1) :12-14;3、崔慧霄，彭玉磷，张艳银等.超声波破碎运动发酵单胞 菌方法初探.河北省科学院学报，1990，f2) :79-84;4、高大维，高文宏.线形超声波辐照 对啤酒酵母细胞生长的影响.华南理工大学学报，1999，(12) :34-37;5、高大维，雷德柱， 高文宏等.多波性超声波辅照啤酒酵母细胞生长的影响.华南理工大学学报，2000，(7) 37-39 ;6、黄佳，冯斌，须文波.在线测量啤酒生产的研究酵母浓度的超声波传感器.仪器 仪表装置，2002，(3) :10-12;7、王寅观，孙庆德，姚国民等.在线式超声波麦芽汁浓度计的 研制.酿酒，1998，(3) :41-43;8、杨海脐，吕霞付，王龙刚等.乙醇浓度在线测量超声波传 感器的研制.酿酒，2003，(5) :31-33;9、陈国珍，梁秀芬，周淑梅.气相色谱在白酒老熟试 验中的应用.酿酒，1997，(2) :21-22;10、董华强，钟希琼，曹君.超声波催陈杨桃强化酒初 探.食品工业科技，1999，(3) :18-19;11、翟旭龙，史静霞，王普向等.汾酒老熟研究阶段报 告·酿酒科技.2001，(6) 51-52超声技术在酿酒工业中的成功应用改变了人们的传统观念，极大地推进了酿酒工 业的发展。然而，目前，超声波技术葡萄酒、啤酒、白酒、清酒等的发酵、陈化过程等方面，而 应用于药酒生产过程则未见报道。

发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中生产药酒中周期过长、设备成本过高等问 题，提出了利用超声波加速药酒泡制过程的新方法，该方法可以加速药酒泡制过程，缩短药 酒的生产周期，提高药酒质量。为实现上述目的，本发明提供了一种超声波加速药酒生产过程的方法，该方法是 将中药用白酒浸泡在药酒容器内，超声波电源安放在药酒容器外，超声换能器及超声辐射 组件内置于容器的中下部位，超声波电源和超声换能器组件用导线连接，把超声换能器产 生的超声波作用效应施加于溶液中，取出超声换能器组件，再按照常规方法浸取以后得到 药酒。以上所述的超声波加速药酒生产过程的装置，由超声波发生器、超声换能器和超 声辐射部件构成，超声辐射部件置于药酒容器(罐)内，超声波发生器安放在药酒容器外， 超声换能器固定在超声辐射部件内底部，超声波发生器和超声换能器用导线连接。所述的超声波信号发生器，频率为20KHz 30KHz，功率范围为600W 1000W，是 超声电源信号的供应者，可根据需要在市场直接购买；所述的超声换能器，由压电陶瓷元件、压紧压电陶瓷元件的前后金属板、连接件和 绝缘套管组成，连接件可以采用螺钉，将前后两块金属板、夹紧压电陶瓷元件。由压电陶瓷 元件(换能晶片)在超声电源电压的激励下发生超声振动，超声振动经由变幅杆(前金属 盖板可设计成锥形体起放大作用，叫变幅杆)传播放大后传至超声波辐射部件(可根据工
4作介质的情况设计成园形辐射板或矩形辐射板，直接与前金属盖板焊接或粘合成整体)，由 超声波辐射部件向工作介质中辐射超声波。所述的超声波辐射部件，可根据工作介质的情 况设计成园形辐射板或矩形辐射板，直接与前金属盖板焊接或粘合成整体，固定于可伸缩 金属导管下端。所述的超声换能器，也可以是压电陶瓷元件(换能晶片)与两端的变幅杆和螺纹 辐射管构成复合多频的超声换能器，这种超声换能器的连接件为螺纹辐射管和变幅杆，整 个超声换能器为螺纹辐射管_变幅杆_压电陶瓷元件_变幅杆_螺纹辐射管的两端辐射 的，在超声电源电压的激励下产生纵向的超声振动结构。压电陶瓷元件、螺纹辐射管和变幅 杆相互间的结合采用粘合、镶嵌或用螺钉固紧的方式。所述的螺纹辐射管加工有90度V形螺纹槽。所述的导线设在可伸缩金属导管内部，防止加热时导线损坏。本发明利用超声波技术，对传统工艺进行改造，在浸取设备中加入超声波振动源， 把上述超声换能器产生的超声波作用效应施加于药酒的浸取过程。超声波能够增大溶剂渗 透量并强化传质，因此它可以明显地加速提取过程，功率超声波还能破坏细胞壁，释放细胞 内的物质，所以利用功率超声进行药酒浸取工作，必将取得浸取速度快、产率高的效果。加 入超声波作用10分钟，一般相当于静泡两个月，如植物类药材原来冷浸法需要半年的，加 入超声波作用60分钟后再用最多两星期就可以了，如动物类药材原来冷浸法需要1年的， 加入超声波作用60分钟最多静泡一个月就可以了，如植物类药材原来热浸法需要3个月 的，加入超声波作用60分钟后再静泡最多一星期就可以了，如动物类药材原来热浸法需要 半年的，加入超声波作用60分钟最多静泡半个月就可以了。超声波是频率高于20kHz，并且不引起听觉的弹性波。超声波的空化效应、热效应 和机械作用是超声技术用于加速药酒泡制过程的三大理论依据。(1)空化作用。液体中往 往存在一些真空的或含有少量气体或蒸汽的小气泡，这些小气泡尺寸不一。当一定频率的 超声波作用于液体时，只有尺寸适宜的小泡能发生共振现象，大于共振尺寸的小泡被驱出 液体外，小于共振尺寸的小泡在超声作用下逐渐变大。接近共振尺寸时，声波的稀疏阶段使 小泡迅速胀大，在声波的压缩阶段，小泡又突然被绝热压缩，直至湮灭。湮灭过程中，小泡内 部可达几千度的高温和几千个大气压的高压。上述现象称为空化现象。在小泡胀大时，由于 摩擦可产生电荷，在湮灭过程中可产生放电、发光现象。超声波可以使常温常压不能发生的 化学反应在空化作用下发生，可以使药材的细胞破裂，加速药物有效成份的浸出。(2)热效 应。超声波在媒质中传播，其振动能量不断被媒质吸收转变为热能而使自身温度升高。声 能被吸收可引起媒质中的整体加热，边界外的局部加热和空化形成激波时波前处的局部加 热等。超声波的强度愈大，产生的热作用愈强。这种局部的加热效果可以加速药材中有效 成份的溶解。(3)机械作用。超声波是机械振动能量的传播，可在液体中形成有效的搅动与 流动，破坏介质的结构，粉碎液体中的颗粒，能达到普通低频机械搅动达不到的效果。这种 机械搅拌作用可以使液体浓度扩散，加速有效成份浸出。除此之外，还发现超声波可激活某 些酶与细胞参与的生理化学过程，提高酶加速细胞新陈代谢过程。在超声过程中产生及打 破波动压力所生成的微小气泡而产生的机械振动机制，这种振动具有破坏细胞结构及组成 作用。对非均相界面会因超声波振动的切向力和微射流等作用而使固相颗粒或板块破碎变 细，从而可起到杀菌和清除药材污垢的作用，超声有很强的杀菌保鲜效果。
本发明技术的优点是(1)加速药酒生产过程，缩短生产周期，提高资金和设备的使用效率。(2)更高效地使药材的有效有用成份浸出，提高药材的利用效率。(3)浸取罐中内置超声波振动源，产生高效功率超声场，超声波作用效应好。(4)不改变药酒原来的生产工艺流程，可操作性好。


图1是超声换能器的基本结构示意图，其中1_连接螺钉，2-后金属盖板，3-压电 陶瓷元件(换能晶片)，4-前金属盖板(变幅杆)，5-绝缘套管。图2是超声波加速药酒生产过程的装置结构示意图，其中6_超声波发生器，7-超 声辐射部件，8-超声换能器，9-导线，10-可伸缩的金属导管。图3是压电陶瓷元件(换能晶片)与两端的变幅杆和螺纹辐射管构成复合多频的 超声换能器的结构示意图。图4是图3的局部剖视图。图中，1-连接螺钉，2-后金属盖板，3-压电陶瓷元件，4-前金属盖板(变幅杆)， 5-绝缘套管，11-螺纹辐射体，12-变幅杆。
具体实施例方式先以图1说明超声换能器的结构和工作原理如图1所述的超声换能器，由压电陶瓷元件3、压紧压电陶瓷元件3的前后金属板 2、4、连接件1和绝缘套管5组成，连接件可以采用螺钉，将前后两块金属板2、4夹紧压电陶 瓷元件3。由压电陶瓷元件3(换能晶片)在超声电源电压的激励下发生超声振动，超声振 动经由变幅杆(前金属盖板4可设计成锥形体起放大作用，叫变幅杆)传播放大后传至超 声波辐射部件(可根据工作介质的情况设计成园形辐射板或矩形辐射板，直接与前金属盖 板4焊接或粘合成整体)，由超声波辐射部件向工作介质中辐射超声波。下面结合实施例来说明本发明的有益效果。如图2所示，一种超声波加速药酒生产过程的装置，导线9通过可伸缩金属导管10 把超声波发生器6与超声换能器8连接起来，超声换能器8与超辐射部件7固定在一起，联 接固定于可伸缩金属导管10下端。如图2所示，把超辐射部件7内置入药酒生产过程的浸取设备中，通过可伸缩金属 导管10来调整超辐射部件7的高度位置，使超辐射部件7上部有三分之二、下部有三分之 一的药材，以对药材产生高效功率超声场，让超声波作用效应达到最好。接通超声波发生器 6的电源，其发出的超声驱动功率信号通过导线9输送给超声换能器8，超声波作用开始，经 过一定时间后，超声波作用完成。如图3所示，本发明将前后两块金属板2和4都变成两段变幅杆12-螺纹辐射管 11的结构，压电陶瓷元件3产生的超声振动经变幅杆12放大后由两端的螺纹辐射管11向 工作介质辐射，即得到两端同时向工作介质辐射超声波的效果。如图4，在管状体上车削出90度的V形螺纹槽，得到螺纹辐射管11的结构，90度 V形螺纹槽形成了与纵向45度的斜面，可以直接可把纵向振动转换为径向振动。这种螺纹辐射管_变幅杆_压电陶瓷元件_变幅杆_螺纹辐射管形式的两端全辐射的新型管状超声 换能器的基本结构，更易于把纵向超声振动转换为径向超声振动。实施例1一种龟蛇酒，其配方由下列物质按重量比例配制而成，其中乌龟300、乌梢100、 眼镜蛇100、银环蛇100、党参50、杜仲40、大枣40、枸杞40、当归30、锁阳30、黄茂30、肉 桂30、牛膝20、川首20、桑寄生20、蔗糖500、蜂蜜500、冰糖400、红糖400、50_60度粮白酒 5000。中药用白酒浸泡在药酒容器内，超声波发生器安放在药酒容器外，超声换能器固定在 超声辐射部件内底部，超声波发生器和超声换能器用导线连接，把超声换能器产生的超声 波作用效应施加于溶液中，取出超声波发生器，再按照常规方法浸取以后得到药酒。采用原 来的冷浸法需要1年，而采用本方法，利用频率为20KHZ，功率范围为800W的超声波装置安 装在药酒罐中，进行超声波作用60分钟后再浸泡最多1个月就可以了。实施例2一种温肾壮阳的海马酒，其制成有效成份的原料组成为海马、公鸡殖、羊外肾、狗 鞭、酒。中药用白酒浸泡在药酒容器内，超声波发生器安放在药酒容器外，超声换能器固定 在超声辐射部件内底部，超声波发生器和超声换能器用导线连接，把超声换能器产生的超 声波作用效应施加于溶液中，取出超声波发生器，再按照常规方法浸取以后得到药酒。采用 原来热浸法需要半年的，而采用本方法，利用频率为30KHz，功率范围为600W的超声波装置 安装在药酒罐中，进行超声波作用60分钟后再浸泡2周就可以了。实施例3一种枸杞保健酒，配方枸杞50g、当归20g、生地黄15g、五加皮25g、红30g、川芍 10g、人参15g、蜂蜜20g、白酒2000g。中药用白酒浸泡在药酒容器内，超声波发生器安放在 药酒容器外，超声换能器固定在超声辐射部件内底部，超声波发生器和超声换能器用导线 连接，把超声换能器产生的超声波作用效应施加于溶液中，取出超声波发生器，再按照常规 方法浸取以后得到药酒。采用原来的冷浸法需要6个月，而采用本方法，利用频率为30KHz， 功率范围为800W的超声波装置安装在药酒罐中，进行超声波作用60分钟后再浸泡2周就 可以了。
权利要求
一种超声波加速药酒生产过程的方法，是将中药用白酒浸泡在药酒容器内，超声波电源安放在药酒容器外，超声换能器及超声辐射组件内置于容器中下部位，超声波电源和超声换能器组件用导线连接，把超声换能器组件产生的超声波作用效应施加于溶液中，取出超声波换能器组件，再按照常规方法浸取以后得到药酒。
2.如权利要求1所述的超声波加速药酒生产过程的方法采用的装置，其特征是该装 置由超声波发生器、超声换能器和超声辐射部件构成，超声辐射部件置于药酒容器内，超声 波发生器安放在药酒容器外，超声换能器固定在超声辐射部件内底部，超声波发生器和超 声换能器用导线连接。
3.根据权利要求2所述超声波加速药酒生产过程的装置，其特征是所述的超声波发 生器，频率为20KHz 30KHz，功率范围为600W IOOOW ；所述的超声换能器，频率20KHz 30KHz，功率范围为600W 1000W。
4.根据权利要求2所述超声波加速药酒生产过程的装置，其特征是所述的超声换能 器是由压电陶瓷元件、压紧压电陶瓷元件的前后金属板和连接件组成，连接件将前后两块 金属板夹紧压电陶瓷元件。
5.根据权利要求2所述超声波加速药酒生产过程的装置，其特征是所述的导线设在 可伸缩金属导管内部。
6.根据权利要求2所述超声波加速药酒生产过程的装置，其特征是所述的超声辐射 部件根据工作介质的情况设计成园形辐射板或矩形辐射板。
7.根据权利要求2所述超声波加速药酒生产过程的装置，其特征是超声辐射部件固 定于可伸缩金属导管下端。
全文摘要
本发明提供了一种超声波加速药酒生产过程的装置，该装置由超声波发生器、超声换能器和超声辐射部件构成，超声辐射部件置于药酒容器(罐)内，超声波发生器安放在药酒容器外，超声换能器与超声辐射部件固联成组件，超声波发生器和超声换能器用导线连接。通过加速药酒生产的装置给药酒的浸取过程加入超声波的空化效应、热效应和机械作用效应，使药材细胞壁破碎，从而加速药酒的浸取过程、提高药物有效成份浸出效率，达到加速药酒生产过程、缩短生产周期，提高资金和设备的使用效率。
文档编号C12G3/04GK101886029SQ20101019835
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者熊永敬 申请人:南宁市君厚机电科技有限公司