本实用新型涉及天然植物制备天然香料领域，具体涉及一种天然香料制备设备。
背景技术：
以天然植物为原料制备天然香料的工艺流程一般包括前处理工序、提取工序、冷凝工序和浓缩分离工序等，在天然香料生产中，需根据实际需求选择适宜的工艺流程，但其冷凝工序由于其功能相对单一容易被忽略。
植物性天然香料在制备及生产方法中，水蒸汽蒸馏法和溶剂浸提法是常用的制备精油和浸膏的方法。现有技术将水蒸汽通入天然植物原料的提取罐中，挥发性成分随水蒸汽蒸馏出来，通过冷凝系统进入油水分离器中分离制备出精油。将溶剂加入到天然植物原料的提取罐中进行溶剂浸提、浓缩制备浸膏。
发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：目前的制备精油和浸膏等天然香料生产的传统工艺中，水蒸汽蒸馏法制备精油工艺过程一般为含精油蒸汽经冷凝工序冷凝至后经油水分离器，通过油水分离器的U型设计保持一定液位，下层冷凝水回流至提取罐中，待蒸馏结束后放出上层油层即为精油。根据工艺需求，提取罐中的天然植物采用溶剂浸提法进行下一道溶剂提取工艺。但是，此传统的工艺存在着一定的局限性，如U型设计虽然理论上可保证油水分离器保持一定的液位，但在实际操作过程中存在由于U型设计导致的虹吸效应，油水分离器中液体全部回流至提取罐中而收集不到精油的情况。目前制备精油和浸膏等天然香料生产的传统工艺功能单一，无法满足精油和浸膏等天然香料灵活的多批次生产的工业化需求。
技术实现要素：
本实用新型的其中一个目的是提出一种天然香料制备设备，用以实现天然香料的多次制备。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
本实用新型提供了一种天然香料制备设备，包括提取罐、换热结构、油水分离器和压力平衡结构；所述压力平衡结构包括第一通道；所述油水分离器的液体出口经过所述第一通道与所述提取罐的入口连通，所述第一通道的至少部分管路与所述油水分离器的香料排出口等高度设置，且所述第一通道设有与大气连通的开口或排空管道。
在可选的实施例中，所述排空管道的一端与所述第一通道连通，另一端敞口设置。
在可选的实施例中，所述换热结构的出口和所述提取罐的入口之间形成有第二通道；
其中，所述第一通道和所述第二通道能择一导通；当所述第一通道导通，所述提取罐输出的流体能经由所述换热结构、所述油水分离器、所述第一通道流向所述提取罐中；当所述第二通道导通，所述提取罐输出的流体能经由所述换热结构、所述第二通道流向所述提取罐中。
在可选的实施例中，所述换热结构包括第一换热器、第二换热器和第三换热器；
所述第一换热器的出口与所述第三换热器的入口连通，所述第三换热器的出口与所述油水分离器和所述第二通道连通；
所述第三换热器的出口还与所述第二换热器的入口连通，所述第二换热器的出口能常开。
在可选的实施例中，所述第一通道设有第四控制阀和第五控制阀，所述排空管道的第一端连接在所述第一通道位于所述第四控制阀和所述第五控制阀之间的部分，所述排空管道的第二端通过第八控制阀、第一控制阀与所述第二换热器的入口连通。
在可选的实施例中，所述第三换热器的出口与所述油水分离器的入口之间设有第七控制阀，所述第三换热器的出口与所述第五控制阀的入口之间设有第六控制阀。
在可选的实施例中，天然香料为植物精油或酊剂；当该天然香料制备设备用于植物精油提取操作，所述第一通道导通；当该天然香料制备设备用于酊剂提取操作，所述第二通道导通。
基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：
天然香料为植物精油或者酊剂。上述技术方案，设置了压力平衡结构，第一通道的至少部分管路与所述油水分离器的香料排出口等高度设置，且第一通道设有与大气连通的开口或排空管道，能够使得油水分离器液体出口的压力和香料排出口的压力相等，这样可以有效避免天然香料提取过程中出现虹吸现象，使得能够利用天然香料制备设备进行天然香料的多次提取。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的天然香料制备设备的原理示意图。
附图标记：
1、提取罐；3、油水分离器；21、第一换热器；22、第二换热器；23、第三换热器；4、第一通道；5、排空管道；6、第二通道；V1、第一控制阀；V2、第二控制阀；V3、第三控制阀；V4、第四控制阀；V5、第五控制阀；V6、第六控制阀；V7、第七控制阀；V8、第八控制阀。
具体实施方式
下面结合图1对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
本实用新型实施例提供一种天然香料制备设备，包括提取罐1、换热结构、油水分离器3和压力平衡结构。压力平衡结构包括第一通道4；油水分离器3的液体出口经过第一通道4与提取罐1的入口连通，第一通道4的至少部分管路与油水分离器3的香料排出口等高度设置，且第一通道4设有与大气连通的开口或排空管道5。
天然香料为植物精油或者酊剂。酊剂浓缩后得到浸膏。
压力平衡结构用于使得油水分离器液体出口的压力和香料排出口的压力相等，其可以采用多种结构形式，后文将给出其一些实现方式。
参见图1，本实施例中，排空管道5的一端与第一通道4连通，排空管道5的另一端敞口设置。在天然香料提取过程中，排空管道5始终处于与大气导通的状态。
参见图1，进一步地，换热结构的出口和提取罐1的入口之间形成有第二通道6。其中，第一通道4和第二通道6能择一导通；当第一通道4导通，提取罐1输出的流体能经由换热结构、油水分离器3、第一通道4流向提取罐1中；当第二通道6导通，提取罐1输出的流体能经由换热结构、第二通道6流向提取罐1中。
天然香料制备设备的提取罐1的出口与换热结构的入口连通，换热结构的出口同时与油水分离器3的入口和提取罐1的入口连通，这样在换热结构的出口与提取罐1的入口之间形成了第二通道6，在油水分离器3的出口与提取罐1的入口之间形成第一通道4。整个天然香料制备设备可形成两条回路：第一回路使得流体可以按照下述流向进行：提取罐1→换热结构→油水分离器3→提取罐1，这一回路用于提取植物精油，植物精油在油水分离器3中。第二回路使得流体可以按照下述流向进行：提取罐1→换热结构→提取罐1，这一回路用于提取酊剂，酊剂在提取罐1中。
单独采用上述第一条回路时，可以多次向提取罐1中添加植物，以实现植物精油的多批次提取；单独采用上述第二条回路时，可以多次向提取罐1中添加植物，以实现酊剂的多批次提取。可以理解的是，可以在采用第一回路完成植物精油一个或多个批次的提取操作之后，再采用第二回路进行酊剂的提取。或者，在利用第一回路进行一批次或多批次精油提取之后，利用第二回路，单次或多次加入不同的提取剂，以实现酊剂的多次提取。
上述技术方案，能够采用一套天然香料制备设备实现植物精油的多次提取、酊剂的多次提取、植物精油和酊剂的多次连续提取。
参见图1，换热结构包括第一换热器21、第二换热器22和第三换热器23。第一换热器21的出口与第三换热器23的入口连通，第三换热器23的出口与油水分离器3和第二通道6连通。第三换热器23的出口还与第二换热器22的入口连通。第二换热器22的出口能常开，以使得排空管道5能在天然香料提取过程中保持与大气连通的状态。第二换热器22用于冷凝未被第三换热器23完全冷凝的蒸汽，且使得冷凝后的液体经由第二换热器22蒸汽入口原路流出。
下面介绍控制第一通道4、第二通道6、排空管道5通、断的控制阀。
参见图1，可以采用一些控制阀来控制第一通道4的导通或截止，具体如下：第一通道4设有第四控制阀V4和第五控制阀V5。排空管道5的第一端连接在第一通道4位于第四控制阀V4和第五控制阀V5之间的部分。排空管道5的第二端通过第八控制阀V8、第一控制阀V1与第二换热器22的蒸汽入口连通。第四控制阀V4、第五控制阀V5均导通，则第一通道4导通。
参见图1，同理，可以采用一些控制阀来控制第二通道6的导通或截止，具体如下：第三换热器23的出口与油水分离器3的入口之间设有第七控制阀V7，第三换热器23的出口与第五控制阀V5的入口之间设有第六控制阀V6。第五控制阀V5、第六控制阀V6均导通，则第二通道6导通。
参见图1，第二换热器22的出口设有排空用的排空阀24。在进行酊剂提取操作时，第三换热器23未完全冷凝的气体有可能通过第一控制阀V1所在的管路回到第二换热器22中。第二换热器22会再次进行冷凝操作，并将冷凝形成的液体原路返回，后经由第六控制阀V6流进提取罐1。
下面介绍一个具体实施例。
如图1所示，本实用新型实施例提供的天然香料制备设备包括提取罐1、提取罐1夹套蒸汽加热设备、提取罐1底部直通蒸汽加热设备、第一换热器21、第二换热器22、第三换热器23、油水分离器3和管路阀门V1-V8。
采用该装置进行天然香料提取的操作包括操作前(需先在提取罐1中加入天然植物)，检查装置各路加热保温情况和仪表显示与控制情况、物料情况。确认没有问题后，开启控制阀V1、V4、V7、V5和V8；关闭控制阀V2、V3和V6；开启夹套蒸汽加热部件和底部直通蒸汽加热部件进行水蒸汽蒸馏。蒸汽通过换热结构冷凝进入油水分离器3，通过油水分离器3的U型平衡设计后，油水分离器3保持一定液面，冷凝水回流至提取罐1中。各参数稳定运行到所需时间后，收集油水分离器3中油层即可得精油产品。接下来，向提取罐1加入提取溶媒，开启控制阀V1、V5、V6和V8，关闭各控制阀V2、V3、V4和V7进行植物溶剂提取，并根据参数设定运行所需时间后，排出植物提取液进入下一道工序，放出天然植物残渣。在提取罐1中再次装入新一批天然植物，并继续操作，生产下一批产品。
具体而言，使用上述天然香料制备设备进行提取的方法如下：
步骤一：将天然植物装入提取罐1中。
上述步骤一中，可根据需要预先向提取罐1加入适量的水，加入量的质量百分比为天然植物质量的0-50％。
步骤二：开启控制阀V1、V4、V7、V5和V8；关闭控制阀V2、V3和V6。这样就形成了上述的第一条回路，且在该回路上开启了第八控制阀V8，可防止虹吸现象。
步骤三：启动夹套蒸汽加热设备，预热达到设定的温度后，根据工艺需求可开启提取罐1底部直通蒸汽加热设备，水蒸汽蒸出液冷凝至油水分离器3后，通过U型设计保持一定的液面，冷凝水回流至提取罐1。
上述步骤三中，启动提取罐1夹套蒸汽加热设备，其蒸汽阀门开度为100-0％，预热温度为80-100℃；根据工艺需求，可开启底部直通蒸汽加热装置，其蒸汽阀门开度为10-40％；水蒸汽蒸出液冷凝流量可控制在10Kg-60Kg/小时。
步骤四：在上述步骤二和步骤三的条件下运行一段时间后，油水分离器3中形成油层，关闭蒸汽加热系统，通过第二控制阀V2收集油水分离器3中精油或者积累至后续批次一起收集。
上述步骤三中，运行时间根据工艺需求可在2-8小时；如果油层较厚，可通过开启V2阀门收集油水分离器3中油层得到精油产品；如果油层较薄，可不收集油层，待第二批或多批积累至较厚油层时多批次一起收集。
上述步骤一至步骤四为植物精油提取工序。
步骤五：将一定量提取溶媒加入至提取罐1中。
上述步骤五中，提取溶媒可为水、乙酸乙酯、5-95％乙醇等；其质量为天然植物的3-15倍。
步骤六：开启控制阀V1、V5、V6和V8，关闭控制阀V2、V3、V4和V7阀门，这样就形成了上述的第二条回路。
步骤七：启动提取罐1夹套蒸汽加热设备，达到设定的温度后，溶媒冷凝液通过第六控制阀V6和第五控制阀V5冷凝回流至提取罐1。
上述步骤七中，根据工艺参数设定，其蒸汽加热阀门开度为0-100％；其温度范围可为室温-溶媒沸点(如溶媒水，其温度范围可为室温-100℃)；溶媒冷凝液冷凝流量可为0-80Kg/小时。
步骤八：在上述步骤六和步骤七的条件下运行一段时间后，关闭蒸汽加热系统，采用溶媒进行提取的操作结束，天然植物提取液通过泵排出进入下一道工序。
上述步骤八中，其时间范围可为0.5-4小时。
上述步骤五至步骤八为酊剂提取工序。酊剂提取工序不一定要在植物精油提取工序之后，酊剂提取工序可单独使用。
步骤九：排出提取罐1中的天然植物残渣，继续加入下一批的天然植物。
步骤十：重复步骤二-步骤八，可实现多批次精油、酊剂一次或多次收集。
可见上述技术方案提供的天然香料制备设备，利用V1-V8的阀门开启或关闭，形成两种不同的冷凝液回流工艺，可实现根据需要进行切换实现单批次或多批次连续生产，在生产中能取得很好的实际效果。同时，由于设计了第八控制阀V8，可解决由于油水分离器3的U型设计工艺存在的虹吸效应导致油水分离器3中油水混合液同时回流至提取罐1中而收集不到精油的工艺缺陷。
本实用新型另一实施例提供一种天然香料制备方法，包括以下步骤：
采用本实用新型任一技术方案所提供的天然香料制备设备按照天然香料提取工序多批次提取天然香料。
多批次是指两次或两次以上，当然，采用本实用新型任一技术方案所提供的天然香料制备设备也能实现天然香料的单批次提取。
此处的天然香料提取工序包括植物精油提取工序、酊剂提取工序。这两种工序详见上文介绍。
进一步地，天然香料为植物精油，天然香料制备设备的第一通道4导通，天然香料制备方法还包括以下步骤：从油水分离器中取出多批次提取得到的植物精油。
可选地，天然香料为酊剂，天然香料制备设备的第二通道6导通，天然香料制备方法还包括以下步骤：从提取罐中取出多批次提取得到的酊剂。
上述技术方案，具有压力平衡结构，将天然香料制备设备的排空管道5导通，可进行多批次天然香料的提取。压力平衡结构可有效避免虹吸现象，以便于多次提取植物精油。
上述天然香料制备设备，使用同一套设备，能够实现植物精油和酊剂的多次提取。
下面介绍使用天然香料制备设备进行天然香料提取的方法。
首先，按照天然香料提取工序多批次提取天然香料。天然香料提取工序具体包括植物精油提取工序、酊剂提取工序。具体可参见上文所述。
进一步地，所述天然香料为植物精油，所述天然香料制备设备的第一通道导通，所述天然香料制备方法还包括以下步骤：从所述油水分离器中取出多批次提取得到的植物精油。
或者，所述天然香料为酊剂，所述天然香料制备设备的第二通道导通，所述天然香料制备方法还包括以下步骤：从所述提取罐中取出多批次提取得到的酊剂。
此处介绍几个具体实例。
实施例1：三明尤溪烟草精油和水提取物的制备
三明尤溪烟叶，采用打叶复烤后片烟，福建中烟工业有限责任公司；蒸汽，厦门国能同集热电有限公司。
根据图1的工艺流程，将20Kg三明尤溪烟叶加热提取罐1中，开启控制阀V1、V4、V7、V5和V8；关闭控制阀V2、V3和V6。启动提取罐1夹套蒸汽加热设备，阀门开度80％，设定温度80℃。达到设定的温度后，开启底部直通蒸汽加热装置，阀门开度30％。冷凝液冷凝流量可为40Kg/小时；参数稳定后，运行时间4小时。油水分离器3中有一油层，开启第二控制阀V2，收集精油产品。
然后将160Kg水加入提取罐1中，开启控制阀V1、V5、V6和V8，关闭控制阀V2、V3、V4和V7。启动提取罐1夹套蒸汽加热设备，其阀门开度为60％，设定温度为100℃，冷凝流量可为60Kg/小时；运行时间为2小时，关闭蒸汽加热系统，溶媒提取结束，烟叶水提取物通过泵排出进入提取液储罐中进入下一道工序。
最后排出提取罐1中的烟叶残渣。
此实施例1为单批次连续制备得到烟草精油和水提取物。
实施例2：茶树花精油和醇提取物的制备
新鲜茶树花，新鲜采摘福建安溪铁观音茶山；蒸汽，厦门国能同集热电有限公司。
参见图1，将30Kg新鲜茶树花加入提取罐1中，开启控制阀V1、V4、V7、V5和V8；关闭控制阀V2、V3和V6。启动提取罐1夹套蒸汽加热设备，阀门开度60％，设定温度60℃。达到设定的温度后，开启底部直通蒸汽加热装置，阀门开度20％。冷凝液冷凝流量可为30Kg/小时。参数稳定后，运行时间6小时。油水分离器3中有一油层。
然后将140Kg的95％乙醇加入提取罐1中，开启控制阀V1、V5、V6和V8，关闭控制阀V2、V3、V4和V7。启动提取罐1夹套蒸汽加热设备，其阀门开度为40％，设定温度为75℃，冷凝流量可为20Kg/小时。运行时间为2小时，关闭蒸汽加热系统，溶媒提取结束，烟叶醇提取物通过泵排出进入提取液储罐中进入下一道工序。
接下来排出提取罐1中的烟叶残渣。
上述的各步操作可以实现单批次连续制备得到茶树花精油和醇提取物。
随后将30Kg新鲜茶树花加入提取罐1中，重复上述步骤，油水分离器3中的油层经两批次积累后，收集得到精油产品。
实施例2为两批次连续制备得到茶树花精油和醇提取物。
实施例3：烟叶精油、醇提取物和水提取物制备
津巴布韦烟叶，采用打叶复烤后片烟，福建中烟工业有限责任公司进口；蒸汽，厦门国能同集热电有限公司。
参见图1，将20Kg津巴布韦烟叶加热提取罐1中，开启控制阀V1、V4、V7、V5和V8；关闭控制阀V2、V3和V6。启动提取罐1夹套蒸汽加热设备，阀门开度80％，设定温度80℃。达到设定的温度后，开启底部直通蒸汽加热装置，阀门开度30％。冷凝液冷凝流量可为40Kg/小时。参数稳定后，运行时间4小时；油水分离器3中有一油层，即为待提取的精油。
然后将140Kg的95％乙醇加入提取罐1中，开启控制阀V1、V5、V6和V8，关闭控制阀V2、V3、V4和V7。启动提取罐1夹套蒸汽加热设备，其阀门开度为60％，设定温度为100℃，冷凝流量可为60Kg/小时。运行时间为2小时，关闭蒸汽加热系统，烟叶醇提取物通过泵排出进入提取液储罐。
接下来，将180Kg水加入提取罐1中，开启控制阀V1、V5、V6和V8，关闭控制阀V2、V3、V4和V7。启动提取罐1夹套蒸汽加热设备，其阀门开度为55％，设定温度为96℃，冷凝流量可为50Kg/小时。运行时间为2小时，关闭蒸汽加热系统，溶媒提取结束，烟叶水提取物通过泵排出进入提取液储罐中。
最后排出提取罐1中的烟叶残渣。
此实施例3为单批次连续制备得到精油、醇提取物和水提取物。
实施例4：多批次茶叶精油的制备
茶叶，福建安溪铁观音；蒸汽，厦门国能同集热电有限公司。
根据图1的工艺流程，将25Kg新鲜茶树花加入提取罐1中，开启控制阀V1、V4、V7、V5和V8；关闭V2、V3和V6阀门；启动提取罐1夹套蒸汽加热设备，阀门开度55％，设定温度55℃；达到设定的温度后，开启底部直通蒸汽加热装置，阀门开度25％；冷凝液冷凝流量可为28Kg/小时；参数稳定后，运行时间6小时；油水分离器3中有一油层；排出提取罐1中的茶叶残渣。
重复上述步骤，连续生产6批，油水分离器3中的油层经六批次积累后，收集得到精油产品。
此实施例4为多批次连续制备茶叶精油。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。