一种提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置

本发明涉及挥发油提取技术领域，特别涉及一种提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置。

背景技术：

天然香料、中草药和其他一些植物的根、茎、叶、种子或果皮等天然产物中往往含有某些挥发性成分，统称为挥发油。水蒸气蒸馏是提取天然产物挥发油最常用的方法，水蒸气与天然产物直接接触传热，使挥发性成分与水蒸气一起逸出，再通过冷凝管冷凝后到达接收器，最终进行油水分离得到挥发油。

常规水蒸气蒸馏装置主要由水蒸气发生器、蒸馏釜、冷凝管、接收器等组件构成，一般存在以下缺陷：采用水蒸气发生器与蒸馏釜分开独立设置，导致设备热损大、占地面积大；水蒸气导管直接插入蒸馏釜内的待蒸物中，使得水蒸气与待蒸物气固相接触不充、传质传热效率低，从而导致蒸馏时间延长，挥发油提取率不高；传统水蒸气蒸馏装置在蒸馏开始时有冷却积液浸泡待蒸物，水蒸气发生器中的水因短时爆沸或蒸馏釜内气压降低使其容易进入蒸馏釜，从而导致积液，也浸泡待蒸物；大多数情况下油水分离后的馏出水没有回收利用。

因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置，将蒸馏组件和水蒸气组件整合于同一个蒸馏器中，克服了现有设备因分开独立设置的缺陷，减小了设备热损和占地面积，提高了热效率。

为实现上述目的，本发明提供一种提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置，包括依次连接且首尾相连的蒸馏器、冷凝器、油水分离器和储水器，所述蒸馏器具有蒸馏组件和水蒸气组件，所述蒸馏器中放入待蒸物，所述水蒸气组件产生水蒸气并通入所述蒸馏组件，所述水蒸气在所述蒸馏组件中通过传热使所述待蒸物的挥发油逸出，所述冷凝器冷却逸出的所述挥发油，所述油水分离器分离所述挥发油和馏出水，所述储水器收集所述馏出水并向所述蒸馏器补充。

优选地，所述水蒸气组件包括设于所述蒸馏器内部底侧的电加热棒和水位计，所述蒸馏组件包括设于所述水蒸气组件上方的蒸馏本体，所述蒸馏本体与其下方连通，所述蒸馏本体的上侧与所述冷凝器连通。

优选地，所述蒸馏本体包括聚液锥和内部空心、上下两侧呈圆锥状的空心双圆锥体，所述空心双圆锥体位于所述聚液锥的上方，所述空心双圆锥体的上侧设有锥面筛、下侧设有锥面环，所述聚液锥下侧的周部与其下方连通、中部与所述冷凝器连通。

优选地，所述聚液锥下侧的周部设有若干进气倒置漏斗，所述聚液锥下侧的中部设有滤网。

优选地，所述蒸馏组件经所述聚液锥通向所述冷凝器的连接路径上设有水封和积液阀。

所述冷凝器设有馏出液管，所述馏出液管插入所述油水分离器且位于液面以下。

优选地，所述冷凝器还设有与所述蒸馏器的内部顶侧连通的油汽导管，所述油汽导管设有油汽流量计。

所述油水分离器设有气液联通管和挥发油出油管，所述气液联通管的两端分别与所述油水分离器的内部顶侧和内部底侧连通，所述气液联通管通过馏出水管连接所述储水器，所述挥发油出油管与所述油水分离器的内部连通且其连通位置高于所述馏出水管的位置。

优选地，所述储水器设有馏出水溢流管，所述馏出水溢流管通过溢流管上管口与所述储水器的内部连通，所述溢流管上管口的位置低于所述馏出水管的位置。

优选地，所述储水器还设有馏出水液位计，所述储水器通向所述蒸馏器的连接路径上设有水泵。

相对于上述背景技术，本发明所提供的提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置包括蒸馏器、冷凝器、油水分离器和储水器，蒸馏器、冷凝器、油水分离器和储水器依次连接，且其首尾的蒸馏器与储水器相连，蒸馏器具有蒸馏组件和水蒸气组件。

在该提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置的工作过程中，将待蒸物放入蒸馏器中，蒸馏器的水蒸气组件产生水蒸气，水蒸气通入蒸馏器的蒸馏组件后通过传热使待蒸物的挥发油逸出，逸出的水蒸气与挥发油一同进入冷凝器中进行冷却，冷却得到的液体流入油水分离器，在油水分离器中分层分离出挥发油和馏出水，挥发油排出收集，馏出水流入储水器回收利用，可向蒸馏器补充产生水蒸气所需的液态水。

该提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置的蒸馏器合二为一，将蒸馏组件和水蒸气组件整合于同一个蒸馏器中，既具备水蒸气发生功能，又具备水蒸气蒸馏功能，相比于现有设备而言，克服了现有设备因分开独立设置的缺陷，减小了设备热损和占地面积，提高了热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置的结构示意图。

其中：

1-蒸馏器、2-冷凝器、3-油水分离器、4-储水器、11-空心双圆锥体、12-锥面筛、13-锥面环、14-进气倒置漏斗、15-聚液锥、16-滤网、17-水位计、18-电加热棒、19-蒸馏器顶盖、21-油汽流量计、22-馏出液管、23-水封、24-积液阀、25-冷却水进口、26-冷却水出口、31-气液联通管、32-馏出水管、33-挥发油出油管、34-出油管上管口、41-馏出水溢流管、42-溢流管上管口、43-馏出水液位计、44-水泵、110-过压安全阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置的结构示意图。

在第一种具体的实施方式中，本发明所提供的提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置包括蒸馏器1、冷凝器2、油水分离器3和储水器4，蒸馏器1、冷凝器2、油水分离器3和储水器4依次连接，且其首尾的蒸馏器1和储水器4相连，可整体形成一个环形循环。其中，蒸馏器1具有蒸馏组件和水蒸气组件，蒸馏器1可供待蒸物放入，由水蒸气组件实现水蒸气的发生作用，由蒸馏组件实现水蒸气对待蒸物的蒸馏作用，冷凝器2起到油汽冷却降温作用，油水分离器3起到油水分层分离作用，储水器4起到储水收集作用。

在本实施例中，将待蒸物放入蒸馏器1中，蒸馏器1的水蒸气组件产生水蒸气，水蒸气通入蒸馏器1的蒸馏组件后通过传热使待蒸物的挥发油逸出，逸出的水蒸气与挥发油一同进入冷凝器2中进行冷却，冷却得到的液体流入油水分离器3，在油水分离器3中分层分离出挥发油和馏出水，挥发油排出收集，馏出水流入储水器4回收利用，可向蒸馏器1补充产生水蒸气所需的液态水。

需要说明的是，上述待蒸物尤其指天然香料、中草药和其他一些植物的根、茎、叶、种子或果皮等天然产物，该水蒸气蒸馏装置是一种提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置。上述器械之间的连接可以是间接的管道式连接，也可以是直接的插入式连接，同应属于本实施例的说明范围。

该提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置的蒸馏器1合二为一，将蒸馏组件和水蒸气组件整合于同一个蒸馏器1中，既具备水蒸气发生功能，又具备水蒸气蒸馏功能，相比于现有设备而言，克服了现有设备因分开独立设置的缺陷，减小了设备热损和占地面积，提高了热效率。

示例性的，水蒸气组件包括设于蒸馏器1内部底侧的电加热棒18和水位计17，蒸馏组件包括设于水蒸气组件上方的蒸馏本体，蒸馏本体与其下方连通，蒸馏本体的上侧与冷凝器2连通。

在本实施例中，蒸馏器1为一顶部具有蒸馏器顶盖19的罐体结构，蒸馏本体通过蒸馏器顶盖19的管路连通冷凝器2。蒸馏器1的内部盛装液体水，在打开蒸馏器顶盖19后，向内将待蒸物放置于蒸馏组件上；在水蒸气组件工作时，水位计17监测蒸馏器1内部的水位，电加热棒18通电加热，实现水蒸气的发生，蒸馏器顶盖19在关闭时，水蒸气于蒸馏组件处蒸馏待蒸物，逸出的水蒸气与挥发油一同经蒸馏器顶盖19中部连接的管路进入冷凝器2。

进一步的，冷凝器2还设有与蒸馏器1的内部顶侧连通的油汽导管，油汽导管即为上述蒸馏器顶盖19中部连接的管路，油汽导管设有油汽流量计21。

进一步的，蒸馏本体包括聚液锥15和空心双圆锥体11，空心双圆锥体11的内部空心，其上下两侧呈圆锥状，两锥角的范围为20°～175°。空心双圆锥体11位于聚液锥15的上方，空心双圆锥体11的上侧设有圆锥状的锥面筛12、下侧设有圆锥状的锥面环13，聚液锥15下侧的周部与其下方连通、中部与冷凝器2连通。

在本实施例中，锥面筛12具有均匀的孔洞，其上下侧连通；锥面环13的中心开孔，其上下侧连通。在打开蒸馏器顶盖19后，待蒸物放置于锥面筛12处，水蒸气由下而上进入聚液锥15，再向上经过锥面环13后进入空心双圆锥体11，水蒸气通过锥面筛12的孔洞对待蒸物进行蒸馏，逸出的水蒸气与挥发油向上通过蒸馏器顶盖19的管路进入冷凝器2。

其中，锥面筛12的孔洞不但有利于水蒸气均匀分布，还增大了传热面积，有利于水蒸气与待蒸物之间进行高效的传质传热过程，缩短了蒸馏时间，提高了挥发油的提取率。

更进一步的，聚液锥15下侧的周部设有若干进气倒置漏斗14，聚液锥15下侧的中部设有滤网16。其中，进气倒置漏斗14位于聚液锥15的底侧即底边，滤网16位于聚液锥15的内侧。

需要强调的是，锥面环13一方面协同聚液锥15汇集来自进气倒置漏斗14的水蒸气，再向上平稳分散水蒸气，使水蒸气均匀进入空心双圆锥体11；另一方面汇聚来自待蒸物与空心双圆锥体11在蒸馏开始或水蒸气量较少时冷凝水蒸气所产生的积液。

在本实施例中，进气倒置漏斗14的数量为一个或多个，均应属于本实施例的说明范围。当进气倒置漏斗14的数量为多个时，多个进气倒置漏斗14沿聚液锥15的周部均匀排布。滤网16位于聚液锥15通向冷凝器2的管口。

其中，进气倒置漏斗14为水蒸气向上通入的唯一通道，有效防止液体水进入空心双圆锥体11，保障水蒸气的蒸馏效果。具体而言，蒸馏器1中的水蒸气在由下而上运动时，只能通过进气倒置漏斗14通入聚液锥15，再通过聚液锥15进入空心双圆锥体11。针对聚液锥15下侧的内部而言，聚液锥15内侧的中部低于其周部，易于水蒸气于周部向上通入空心双圆锥体11、液体于中部积蓄后流入冷凝器2。

更具体的，在水蒸气由进气倒置漏斗14通入聚液锥15的中部时，其流动路径为横置的l形，第一段为进气倒置漏斗14的由下向上竖直段，第二段为空心双圆锥体11与聚液锥15之间的由外向内倾斜向下段。

示例性的，油水分离器3设有气液联通管31和挥发油出油管33，气液联通管31的两端分别与油水分离器3的内部顶侧和内部底侧连通，气液联通管31通过馏出水管32连接储水器4，挥发油出油管33与油水分离器3的内部连通且其连通位置高于馏出水管32的位置。

在本实施例中，油水分离器3中具有液体的油水混合物，气液联通管31的下端连通于液面以下、上端连通于液面以上，此时气液联通管31中的液位与油水分离器3的液位相同，馏出水管32为水平的管道。

进一步的，储水器4设有馏出水溢流管41，馏出水溢流管41通过溢流管上管口42与储水器4的内部连通，溢流管上管口42的位置低于馏出水管32的位置。

在本实施例中，以水平的馏出水管32为水平基准面，挥发油出油管33与油水分离器3连通处的出油管上管口34位于水平基准面以上，馏出水溢流管41与储水器4连通处的溢流管上管口42位于水平基准面以下，保持油水分离器3的液面稳定，使得经油水分离后的挥发油及时进入挥发油出油管33，而经油水分离后的馏出水则及时自动进入储水器4，有效避免馏出水误入挥发油出油管33。

除此以外，储水器4还设有馏出水液位计43，储水器4通向蒸馏器1的连接路径上设有水泵44。

在本实施例中，储水器4为顶部与大气连通的罐体结构，馏出水液位计43监测储水器4中的液位，水泵44提供储水器4中的馏出水通向蒸馏器1的动力。

其中，储水器4的馏出水通过水泵44进入蒸馏器1，既能使馏出水循环利用，又能使馏出水中带有的微量挥发油得以回收利用。

示例性的，冷凝器2设有馏出液管22，馏出液管22插入油水分离器3且位于液面以下。

在本实施例中，油水分离器3为顶部开口的罐体结构，冷凝器2通过馏出液管22由油水分离器3的开口插入至底部，且馏出液管22的末端位于油水分离器3的液面以下。

其中，馏出液管22插入至油水分离器3的底部，使得馏出液平缓进入油水分离器3，一方面延长馏出液流动路径，有利于降温，另一方面有效减弱馏出液对油水分离器3的液面扰动，保障油水分离。

示例性的，蒸馏组件经聚液锥15通向冷凝器2的连接路径上设有水封23和积液阀24，只有积液能流过，水蒸气不能通过，因为进行正常蒸馏时，一般不会产生积液，积液阀24处于关闭状态。

在本实施例中，聚液锥15下侧的中部连接导流管，通过导流管连通至冷凝器2，沿积液的运动方向依次设置水封23和积液阀24，使得蒸馏开始或水蒸气组件产生的水蒸气流量较少时，待蒸物与蒸馏组件冷凝水蒸气所产生的积液流入冷凝器2，一方面有效防止空心双圆锥体11积液，另一方面有利于回收利用积液中带有的微量挥发油，提高挥发油提取率。

在本实施例中，冷凝器2的顶部与大气连通，内部设有冷凝管道，冷凝管道具有伸出冷凝器2的冷却水进口25和冷却水出口26，冷凝管呈蛇形的螺旋状。设有油汽流量计21的油汽导管与蒸馏器1的蒸馏器顶盖19相连。

除此以外，蒸馏器1还设有过压安全阀110，提供过压安全保护；该提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置的多处与大气相通，便于及时放空。

在一种该提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置的具体操作过程中：

打开蒸馏器1的蒸馏器顶盖19，加入待蒸物，均匀铺成锥状至其容量的2/3左右，盖好蒸馏器顶盖19；

开启水泵44将储水器4中的液体水(首次蒸馏时为自来水，再次蒸馏时为馏出水)泵入蒸馏器1至水位计17正常刻度；

打开积液阀24，检测过压安全阀110处于正常状态，接通电加热棒18电源，调整加热功率至满负荷加热至沸腾产生水蒸气；

接通冷凝器2的冷却水进口25的进水，当观察水封23中无积液流入冷凝器2时，关闭积液阀24；

调整电加热棒18的加热功率，使油汽流量计21的计量数值稳定，蒸馏器1中带有挥发油的水蒸气经蒸馏器顶盖19中部连接的油汽导管进入冷凝器2进行冷却；

冷凝器2中冷却后的馏出液经馏出液管22进入油水分离器3；

油水分离器3中油水分离后的馏出水处于下层，馏出水经气液联通管31和馏出水管32进入储水器4，由于储水器4的馏出水溢流管41的溢流管上管口42低于馏出水管32所处的水平基准面ab，导致油水分离器3的馏出水层的液位始终维持在馏出水管32的水平基准面ab，且始终不受储水器4水位的影响；

经油水分离后的挥发油层处于水平基准面ab以上，并由出油管上管口34流入挥发油出油管33，从而得到天然产物挥发油；

蒸馏过程中，及时监测蒸馏器1的水位计17的变化，当水位计17显示蒸馏器1的水位低于最低正常刻度时，开启水泵44将储水器4中的馏出水泵入蒸馏器1至正常刻度。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的提取天然产物挥发油的水蒸气蒸馏装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。