专利名称：超声协同静电场提取植物有效成分的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及植物有效成分提取技术，尤其涉及超声协同静电场提取植物有效成分
的方法及其装置。
背景技术：
植物有效成分提取的传统方法主要有水煎煮法、溶剂提取法以及水蒸汽蒸馏法 等，其优点在于工艺简单、操作简便，但存在着提取时间长、提取率低、能耗高等问题，特别 是有机溶剂提取法还存在易燃易爆危险和提取物存在溶剂残留等缺点。超声波在液体介 质中传播时所特有的空化效应，加上超声波传播产生的机械振动、微射流、微声流等多极效 应，能够破坏药材细胞壁，使有效物质容易从药材中提取出来；与传统方法相比，具有提取 率高、提取时间短、提取温度低以及节能环保等优点。但国内现有的超声提取装置中，功率 强度受超声探头的数量所制约，难以达到理想的提取效果。为了解决这些问题，近年来人们 把目光投向几种工艺相互耦合技术上，例如将超声与微波耦合提取，能达到降低温度，縮短 时间和提高提取率等目的，但由于微波穿透深度有限，同时，由于非极性溶剂对微波能没有 吸收，使得该方法适用范围有限。水分子是一种强极性分子，它的正负电中心不重合，存在 分子电偶极矩，通过外加直流电场对水结构的影响，使水分子的排列更为有序，静电水处理 技术已经成为现代工业领域里最新技术之一。 现有专利号为"200910067123. 6"的发明专利公开了一种采用高电压脉冲电场技 术生产五味子提取物的方法，但该专利采用的是高电压脉冲电场，起不到极化作用，另外脉 冲宽度，占空比不可调，高电压脉冲电场属于交流电，无法把外壳接地，存在触电危险。
发明内容
本发明的目的在于提供超声协同静电场提取植物有效成分的方法；由于静电场的
存在，对溶液产生微干扰，溶液中大直径气泡增多，增加空化效应，另一方面，静电场作用空 化气泡产生变形，沿场强方向拉伸拉长，使空化泡变椭圆形，使处于稳态空化核中一部分转 化成瞬态空化，增加了空化效应声化学产额，该方法能对极性和非极性成分快速提取。 本发明的另一个目的是提供实现上述方法的装置。 本发明的超声协同静电场提取植物有效成分的方法，其特征在于超声协同静电场
共同作用于植物进行有效成分提取分离。 进一步地，所述方法包括下述步骤 a.物料经过除杂后干燥、粉碎，通过10 120目的筛； b.用超声协同静电场对物料进行提取分离出有效成分。 进一步地，步骤b中，提取温度为30 IO(TC，提取时间为O. 5 5小时，静电场 的作用方式为间断或连续，通过控制开关可以改变方向。进一步地，步骤b中，提取温度为 30 60°C。进一步地，静电场的电压为_50kV 50kV，超声频率为16kHz 100kHz，声强为
3。 进一步地，物料投料量为50 200g物料/L提取釜的容量。 本发明的超声协同电场提取植物有效成分装置，包括提取罐，其特征在于提取罐 是一个清洗槽式圆柱体声反应器，其特征还包括在提取罐内设置中央电极，静电发生器的 正电压输出端、负电压输出端通过导线分别与控制开关的动触常闭点、动触常开点相连，静 触点通过导线与中央电极上部接线端相连，静电发生器的接地端与提取罐侧壁电连接。
进一步地，中央电极为实芯型导体，插入绝缘体内部，绝缘体固定在提取罐盖中 部，通过绝缘体与金属侧壁绝缘。 进一步地，控制开关包括动触常闭点、动触常开点和静触点，所述中央电极上端设 有接线端子，提取釜内包括液位开关， 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果
1.縮短提取的时间，提高了提取率。 2.提取温度低，保护有效成分不被高温破坏，尤其是遇热不稳定、易水解或氧化的 物质。 3.通过改变静电场强度，易于改变溶剂极性，可以将溶质按极性由低到高连续提 取出来。 4.提取的均匀性好，节能环保。
图1超声协同静电场提取装置示意图；
图2提取罐底面换能器排列示意图； 图中示出，l :提取罐；2 :加热套；3 :排液口 ；4 :超声换能器；5 :超声发生器；6 :进 液口 ；7 :外壳接地端；8 :液位开关；9 :绝缘体；10 :中央电极；11 :控制开关；12 :静触点； 13 :动触常闭点；14 :动触常开点；15 :静电发生器；16 :正电压输出端；17 :负电压输出端； 18 :地输出端；19，提取罐底面；20，换能器。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。 本发明的超声协同静电场提取植物有效成分的装置如图1所示，称量经前处理的 物料装入提取釜1内，打开进液口 6阀门根据液料比加入提取溶液，将提取釜盖拧紧，设定 提取温度，提取釜侧壁通过加热套2加热达到预定温度，调节超声功率和工作时间，开启超 声波发生器5，同时开启静电发生器15，在1 50kv范围内设定正、负输出电压，通过控制 开关11的动触点转换改变静触点12电压的极性，从而改变中央电极10的极性，用超声协 同静电场进行提取，达到预定提取时间后，提取液从排液口 3放出收集。
作为本发明的一种具体实施方式
，静电发生器15的正电压输出端16通过导线与 控制开关动触常闭点13相连，负电压输出端17通过导线与控制开关动触常开点14相连， 控制开关的静触点与中央电极上端接线端相连，从而使静电发生器的正电压或负电压与中 央电极电相连，中央电极为实芯型导体，插入绝缘体9内部，绝缘体固定在提取罐盖中部，
4通过绝缘体与金属侧壁绝缘，静电发生器的地输出端18与提取罐外壳接地端7电连接。提 取罐是一个清洗槽式圆柱体声反应器，提取罐内设置了液位开关8，可以保护加热套和超声 装置。超声换能器4粘贴在提取罐底面外部，采用尽量多排列方式，最大限度提高超声功 率。如图2所示，对于底面直径为300mm圆柱体提取罐，底面19换能器20可以排中间一个， 周围6个，共7个换能器，每个换能器的功率为100W。提取物料置于提取罐内，当静电发生
器和超声发生器开启时，提取物料就直接处于超声场和静电场的共同作用中。
实施例1 采用超声协同静电场提取装置的提取按如下过程进行称取葛根粗粉粗粉 0. 5kg，放入提取罐中，加入10kg水，浸泡1小时，提取温度30°C ，搅拌，超声频率20Hz，功率 700W，静电场输出正电压50kV连续作用，超声协同静电场共同处理0. 5小时后，停止超声和 静电场，取50ml过80目筛，滤液取样分析，柚葛根素提取率80. 19%。
实施例2 称取葛根粗粉O. 5kg，放入提取罐中，加入10kg水，浸泡1小时，升温至6(TC，搅 拌，超声频率20Hz，功率700W，静电场输出50kV和_50kV每隔5分钟交替一次，超声协同静 电场共同作用0. 5小时后，停止超声和静电场，取50ml过80目筛，滤液取样分析，葛根素提 取率88. 43%。 比较实施例1 :单独超声提取 采用超声提取按如下过程进行称取葛根粗粉0.5kg，放入提取罐中，加入10kg 水，浸泡1小时，升温至6(TC，搅拌，超声频率20Hz，功率700W，超声作用1小时，停止超声， 取液，葛根素提取率78. 13%。 结果表明超声协同静电场提取率高于单独使用超声提取，而且提取时间短。采用
正负电压交替的静电场与超声协同作用能进一步提高提取率。
实施例3 从化橘红中提取柚皮苷称取化橘红药材粗粉lkg，放入提取罐中，加入10kg的 水，浸泡1小时，升温至60°C ，超声频率20Hz，功率700W，静电场输出正电压50kV，超声协同 静电场共同作用0.5小时后，停止超声和静电场，取50ml过80目筛，滤液取样分析，柚皮苷 提取率76. 53%。 比较实施例2 :水煎法提取 称取化橘红药材粗粉lkg，放入提取罐中，加入10kg的水，浸泡1小时。升温至 10(TC，煮沸药液2小时，提取液过60 100目筛，放出滤液计量并分析。柚皮苷提取率 76. 18%。 结果表明，超声协同静电场和水煎煮法提取率差别不大，但相比较水煎煮法需要 IO(TC才能进行，超声协同静电场所需要的温度降低4(TC以上，提取时间縮短1. 5小时，超 声协同静电场提取可以避免破坏药材中受热不稳定的成份，提高产品内在的品质，縮短生 产周期，降低能耗，有利于企业的生产。
实施例4 取经预处理梅片树枝叶4kg，放入提取罐中，加入4kg水，升温至IO(TC，超声频率 20Hz，功率700W，静电场输出正电压50kV，超声协同静电场作用0. 5小时后取蒸馏液，得树 油79g。
比较实施例3 取经预处理梅片树枝叶4kg，放入提取罐中，加入4kg水，升温至IO(TC，超声频率 20Hz，功率700W，超声作用1小时后取蒸馏液，得树油72g。 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
超声协同静电场提取植物有效成分的方法，其特征在于超声协同静电场共同作用于植物进行有效成分提取分离。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括下述步骤a. 物料经过除杂后干燥、粉碎，通过10 120目的筛；b. 用超声协同静电场对物料进行提取分离出有效成分。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤b中，提取温度为30 IO(TC ，提取时间为0. 5 5小时，静电场的作用方式为间断或连续，静电场的作用方式及其方向通过控制开关来控制。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤b中，提取温度为30 60°C。
5. 根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于静电场的电压为1 50kV，超声频率为16kHz 100kHz，声强为0. 2 2000W/cm2。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于物料投料量为50 200g物料/L提取釜的容
7. 超声协同静电场提取植物有效成分的装置，包括提取罐，所述提取罐为清洗槽式圆柱体声反应器，其特征在于还包括设置在提取罐内的中央电极以及静电发生器，静电发生器包括正电压输出端、负电压输出端以及接地端，静电发生器的正电压输出端和负电压输出端均通过控制开关与中央电极电连接，静电发生器的接地端与提取罐的侧壁电连接。
8. 根据权利要求7所述的超声协同静电场提取植物有效成分的装置，其特征在于控制开关包括动触常闭点、动触常开点和静触点；静电发生器的正电压输出端、负电压输出端分别与控制开关的动触常闭点、动触常开点相连，静触点与中央电极相连。
9. 根据权利要求8所述的超声协同静电场提取植物有效成分的装置，其特征在于一绝缘体设置于提取罐的中轴线上，并固定在提取罐盖中央，中央电极为实芯型导体，插入到绝缘体内部，中央电极通过绝缘体与金属侧壁和溶剂绝缘。
10. 根据权利要求9所述的超声协同静电场提取植物有效成分的装置，其特征在于提取罐的下部设置有七个换能器，其中六个换能器的中心构成正六边形。另外一个换能器的中心在正六边形的中心。
全文摘要
本发明公开了一种超声协同静电场提取植物有效成分的方法及其装置。超声协同静电场提取植物有效成分的装置，包括提取罐，其特征在于提取罐是一个清洗槽式圆柱体声反应器，在提取罐内设置中央电极，静电发生器正、负极通过控制开关与中央电极电连接，静电发生器的接地端与提取罐的侧壁电连接。本发明能够实现对极性成分和非极性成分的提取，提取率高，提取时间短，提取温度低，并可避免使用夹带剂或减少用量，减少提取物残留污染。
文档编号A61K36/00GK101732361SQ200910214229
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者丘泰球, 杨日福, 苏建裕, 范晓丹 申请人:华南理工大学