多管型大容量微波萃取机及其微波萃取方法
【专利摘要】本发明公开一种多管型大容量微波萃取机及其微波萃取方法，属生物原料萃取设备及萃取方法领域，本萃取机包括机架、传动装置、微波罐、微波装置、加气装置、转子装置、出料装置、控制装置，所述微波罐罐壁上开有均匀等距分布的若干个磁控管安装孔；所述微波装置包括若干个均匀等距地安置在微波罐罐壁上的高频磁控管，所述高频磁控管与外部电源接通；所述加气装置包括设置在微波罐罐壁上的若干个压缩空气进气口、压缩空气输入管道、若干电磁阀；所述转子装置包括转轴、若干固定在转轴上并与之呈一定交角的搅拌翅。本发明使得微波罐内料液不断的运行交换位置，能使提取物均匀地受到电磁场作用被加热，提高提取率，缩短提取时间。
【专利说明】多管型大容量微波萃取机及其微波萃取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物原料萃取设备及萃取方法，特别涉及一种多管型大容量微波萃取机及其微波萃取方法。
【背景技术】
[0002]目前，将微波炉用于生物原料萃取仅限于实验室小样试验，没有运用于生产实际，市场上也无大容量的微波萃取生产设备出售。通过实验已经证实了微波萃取原理:一方面微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质，到达物料的内部维管束和腺胞系统。由于吸收微波能，细胞内部温度迅速上升，使其细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力，细胞破裂。细胞内有效成分自由流出，在较低的温度条件下萃取介质捕获并溶解。通过进一步过滤和分离，便获得萃取物料。另一方面，微波所产生的电磁场加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面扩散速率，用水作溶剂时，在微波场下，水分子高速转动成为激发态，这是一种高能量不稳定状态，或者水分子汽化，加强萃取组分的驱动力；或者水分子本身释放能量回到基态，所释放的能量传递给其他物质分子，加速其热运动，缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度保证萃取的质量。实验室微波萃取做样量太小，提取率较高，但将实验室的微波萃取设备进行工程放大设计后套用至现有萃取设备，即在传统的萃取罐上加加装高频磁控管，还存有许多没有解决的技术问题，不能充分利用好微波的技术，目前市场上尚无大容量的微波萃取设备出售。微波应用工程系统采用的微波频率为915-2450MHZ，目前国内用于微波提取的微波频率大多为2450MHz，其波长为12cm，对水的穿透加热深度在2-3cm，虽然微波提取罐中部有转子装置转动，料液在转动的过程中老是向一个方向转动，中间的物料不能很好被转动到边部不能与微波源很好接触，上部下部及中间位置均无微波源，这样成了一些死区，大体积的微波提取物大部在中间的提取物没有受到电磁场作用，提取不完全，萃取时间长，提取率低，以银杏叶为例，银杏叶的提取率为1.5-1.7%，萃取时间约4.5小时，与传统罐差不多，时间少点的话还不如传统罐，大大的浪费了资源。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供一种多管型大容量微波萃取机，通过注入压缩空气及改进转子装置的结构，使得微波罐内料液不断的运行交换位置，能使提取物均匀地受到电磁场作用，从而提高生物原料的提取率，缩短了提取时间，节约了能源和原料，降低了生产成本。
[0004]本发明提出一种多管型大容量微波萃取机，包括机架、传动装置、微波罐、微波装置、加气装置、转子装置、出料装置、控制装置，所述机架支撑着微波罐，所述传动装置包括可实现正反转的电动机、减速器，减速器输出动力至转子装置，
[0005]所述微波罐顶部设有投料口、进水口，底部设有出料装置，罐壁上开有均匀等距分布的若干个磁控管安装孔；[0006]所述微波装置包括若干个均匀等距地安置在微波罐罐壁上的高频磁控管，所述高频磁控管与外部电源接通；
[0007]所述加气装置包括设置在微波罐罐壁上的若干个压缩空气进气口、压缩空气输入管道、控制所述压缩空气进气口的若干电磁阀；
[0008]所述转子装置包括转轴、若干固定在转轴上并与之呈一定交角的搅拌翅；
[0009]所述出料装置包括过滤斗、出洛底盖、放液阀。
[0010]所述控制装置包括温控部件、压力控制部件。
[0011]优选地，所述温控部件包括感温头，所述压力控制部件包括电点接压力控制器、排气阀、安全阀，所述感温头、电点接压力控制器、排气阀、安全阀均安装在微波罐罐壁上。
[0012]所述搅拌翅与转轴呈40至70度交角，各搅拌翅对称错位地均匀分布在转轴上，所述转轴上固定地缠绕着若干条螺旋绞叶，所述若干螺旋绞叶呈平行设置，所述转轴上部装有与之垂直的挡杆；
[0013]所述搅拌翅设置在转轴的中下部，占转轴高度的1/3至2/3。
[0014]所述若干压缩空气进气口包括分别位于所述微波罐的顶部、侧壁及底部的顶部进气口、侧壁进气口、底部进气口，所述侧壁进气口与转轴成一定的角度，与所述搅拌翅大致平行。
[0015]所述过滤斗固定在出渣底盖上，所述放液阀与出渣底盖通过连接管密封连接，所述出渣底盖可拆卸地装在所述微波罐的底部，所述出渣底盖上设有通孔，所述过滤斗为倒梯形，其上有若干个均匀分布的过滤孔，所述底部进气口连接在放液阀与出渣底盖之间的连接管上。
[0016]所述微波罐工作时处于密封状态，所述转轴进入微波罐处设有密封圈，所述投料口设有密封盖，出渣底盖与微波罐连接处设密封圈，所述磁控管安装孔处设有密封胶圈，所述微波罐顶部还设有观察窗和一个灯光照射孔。
[0017]本发明还提供一种使用上述多管型大容量微波萃取机的微波萃取方法，包括以下步骤:
[0018](A)将要提取的物料经投料口投入到所述微波罐内；
[0019](B)将经过预热的浸取液经进水口加入到微波罐中去，使料液与物料混合，料液浸没到微波罐最高处的高频磁控管上方一定位置；
[0020](C)开启微波罐罐壁上的高频磁控管对罐内料液进行微波加热，转子装置旋转对物料进行搅拌；
[0021](D)当提取料液的温度每上升一定温度或间隔一定时间时，依次开启所述微波罐的各侧壁进气口、底部进汽口，同一时间只有一个压缩空气进气口工作，开启下一个压缩空气进气口时上一个压缩空气进气口关闭，实现从不同位置对微波罐内自动控制冲气一次；
[0022](F)当料液温度上升至设定的最高温度时，关闭高频磁控管电源，停止微波加热，所述转子装置不停止转动，对物料进行保温萃取一定时间，
[0023](G)完成萃取后，使转子装置反转，将微波罐内的萃取液排放出去。
[0024]优选地，在所述保温萃取过程中开启所述微波罐的顶部进气口，向微波罐内加入压缩空气，当罐内气压达到设定值时停止加气；在萃取液排放过程中，开启所述微波罐的顶部进气口，向微波罐内加入压缩空气。[0025]所述料液质量为2000-3000kg，料液浸没到微波罐最高处高频磁控管上方40-50mm,所述经过预热的浸取液的来料温度为60-70度，所述保温萃取时间为30-60分钟。
[0026]本发明的有益效果是:使得微波罐内料液不断的运行交换位置，能使提取物均匀地受到电磁场作用，均匀地被加热，大大提高了生物原料的提取率，缩短了提取时间，节约了能源和原料，降低了生产成本。以银杏叶为例，经过采用本发明的技术后其提取率由1.5-1.7%提高到了 2.2%左右，萃取时间由原来的约4.5小时缩短至约2.5小时。具体说来:
[0027]—是设置多个压缩空气进气管，在不同的时间段分别向不同的位置冲气，在空气压缩气体压力的作用下，使上中下料液有规律的翻动，使提取物都能充分与微波源接触到，使提取物的受热平均，更好地促使细胞破裂，细胞液溢出来并扩散到溶剂中，同时大大缩短萃取时间，从而提高了生产效率；
[0028]二是转子装置的转轴中下部的螺旋绞叶起到导向作用，有利于下部中间的提取物在转动力的作用下不断地从下向上运动，转轴上带有倾斜度的搅拌翅转动时，使中间物料向周边部运动，转轴上部的挡杆限制物料的往上的运动，使其基本处在高频磁控管的作用范围，三者结合，能更好地配合空压气体的作用，更好的让微波罐中间的料液翻动起来；
[0029]三是微波罐良好的密封设施和保温萃取工艺的设置，能缩短高频磁控管通电时间，节约能耗，提高萃取效果，通过微波罐顶部进气口向罐内加空压气体，溶剂在气压力的作用下使热水分子在提取物的细胞组织内运动速度加快，从而也使提取率得以提高。
[0030]四是倒梯型的过滤斗能有效防止物料堵塞过滤孔，出渣时电动机反转，螺旋绞叶随之反转，有利于将提取罐内废渣绞出，既损人力又加快了出渣速度，提高了生产效率。
[0031]五是萃取液排放时，微波罐内有一定气压，更能加快分离速度，分离得更干净，而且节约的分离时间，减少分离不完全的损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明的结构示意图；
[0033]附图标记:机架I传动装置2微波罐3电动机4、减速器5投料口 6进水口 7底部设有出料装置8高频磁控管9电磁阀10转轴11搅拌翅12过滤斗13出渣底盖14放液阀15感温头16电点接压力控制器17排气阀18安全阀19螺旋绞叶20挡杆21顶部进气口 22侧壁进气口 23底部进气口 24连接管25通孔26观察窗27灯光照射孔28交角a角度b
[0034]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。【具体实施方式】
[0035]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]参照图1，提出本发明的一实施例，包括机架1、传动装置2、微波罐3、微波装置、力口气装置、转子装置、出料装置、控制装置，所述机架I支撑着微波罐3，所述传动装置2包括可实现正反转的电动机4、减速器5，减速器输出动力至转子装置，所述微波罐顶部设有投料口 6、进水口 7，底部设有出料装置8，罐壁上开有均匀等距分布的若干个磁控管安装孔；所述微波装置包括若干个均匀等距地安置在微波罐罐壁上的高频磁控管9，所述高频磁控管9与外部电源接通；所述加气装置包括设置在微波罐罐壁上的若干个压缩空气进气口、压缩空气输入管道、控制所述压缩空气进气口的若干电磁阀10 ;所述转子装置包括转轴11、若干固定在转轴上并与之呈一定交角的搅拌翅12，所述搅拌翅12与转轴呈40至70度交角a，各搅拌翅对称错位地均匀分布在转轴上，所述转轴11上固定地缠绕着若干条螺旋绞叶20，所述若干螺旋绞叶20呈平行设置，所述转轴11上部装有与之垂直的挡杆21，所述搅拌翅12设置在转轴11的中下部，占转轴高度的1/3至2/3 ;所述出料装置包括过滤斗13、出渣底盖14、放液阀15。所述控制装置包括温控部件、压力控制部件。所述温控部件包括感温头16，所述压力控制部件包括电点接压力控制器17、排气阀18、安全阀19，所述感温头16、电点接压力控制器17、排气阀18、安全阀19均安装在微波罐罐壁上。所述若干压缩空气进气口包括分别位于所述微波罐的顶部、侧壁及底部的顶部进气口 22、侧壁进气口 23、底部进气口 24，所述侧壁进气口 23与转轴11成一定的角度b，与所述搅拌翅12大致平行。所述过滤斗13固定在出渣底盖14上，所述放液阀15与出渣底盖通过连接管25密封连接，所述出渣底盖14可拆卸地装在所述微波罐3的底部，所述出渣底盖上设有通孔26，所述过滤斗13为倒梯形，其上有若干个均匀分布的过滤孔，所述底部进气口连接在放液阀15与出渣底盖14之间的连接管25上。所述微波罐工作时处于密封状态，所述转轴进入微波罐处设有密封圈，所述投料口 6设有密封盖，出渣底盖14与微波罐连接处设密封圈，所述磁控管安装孔处设有密封胶圈，所述微波罐顶部还设有观察窗27和一个灯光照射孔28。
[0037]使用上述多管型大容量微波萃取机的微波萃取方法，包括以下步骤:
[0038](A)将要提取的物料经投料口 6投入到所述微波罐3内；
[0039](B)将经过预热的浸取液经进水口 7也加入到微波罐3中去，使料液与物料混合，料液浸没到微波罐最高处的高频磁控管上方一定位置；
[0040](C)开启微波罐罐壁上的高频磁控管9对罐内料液进行微波加热，转子装置旋转对物料进行搅拌；
[0041](D)当提取料液的温度每上升一定温度或间隔一定时间时，依次开启所述微波罐的各侧壁进气口 23、底部进汽口 24，同一时间只有一个压缩空气进气口工作，开启下一个压缩空气进气口时上一个压缩空气进气口关闭，实现从不同位置对微波罐内自动控制冲气一次;
[0042](F)当料液温度上升至设定的最高温度时，关闭高频磁控管电源，停止微波加热，所述转子装置不停止转动，对物料进行保温萃取一定时间，
[0043](G)完成萃取后，使转子装置反转，将微波罐内的萃取液排放出去。
[0044]在所述保温萃取过程中开启所述微波罐的顶部进气口 22，向微波罐内加入压缩空气，当罐内气压达到设定值时停止加气；在萃取液排放过程中，开启所述微波罐的顶部进气口 22，向微波罐内加入压缩空气。可设定电点接控制器的额定压力值，当提取罐内的压力达到电点接压力控制器17的设定压力时，可输出指令给控制顶部进气口 22的电磁阀，电磁阀关闭，从而停止了向微波提取罐内加气，保证了微波罐3内有一定的气压力在工作，安全阀19起到安全限压作用，使微波罐不属于压力容器的范畴为准。
[0045]所述微波罐高2730mm，罐径为1370mm，料液质量为2000-3000kg，料液浸没到微波罐最高处的高频磁控管上方40-50mm，所述经过预热的浸取液的来料温度为60-70度，所述保温萃取时间为30-60分钟。[0046]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种多管型大容量微波萃取机，包括机架、传动装置、微波罐、微波装置、加气装置、转子装置、出料装置、控制装置，所述机架支撑着微波罐，所述传动装置包括可实现正反转的电动机、减速器，减速器输出动力至转子装置，其特征在于， 所述微波罐顶部设有投料口、进水口，底部设有出料装置，罐壁上开有均匀等距分布的若干个磁控管安装孔； 所述微波装置包括若干个均匀等距地安置在微波罐罐壁上的高频磁控管，所述高频磁控管与外部电源接通； 所述加气装置包括设置在微波罐罐壁上的若干个压缩空气进气口、压缩空气输入管道、控制所述压缩空气进气口的若干电磁阀； 所述转子装置包括转轴、若干固定在转轴上并与之呈一定交角的搅拌翅； 所述出料装置包括过滤斗、出渣底盖、放液阀； 所述控制装置包括温控部件、压力控制部件。
2.根据权利要求1所述的多管型大容量微波萃取机，其特征在于，所述温控部件包括感温头，所述压力控制部件包括电点接压力控制器、排气阀、安全阀，所述感温头、电点接压力控制器、排气阀、安全阀均安装在微波罐罐壁上。
3.根据权利要求2所述的多管型大容量微波萃取机，其特征在于，所述搅拌翅与转轴呈40至70度交角，各搅拌翅对称错位地均匀分布在转轴上，所述转轴上固定地缠绕着若干条螺旋绞叶，所述若干螺旋绞叶呈平行设置，所述转轴上部装有与之垂直的挡杆。
4.根据权利要求3所述的多管型大容量微波萃取机，其特征在于，所述搅拌翅设置在转轴的中下部，占转`轴高度的1/3至2/3。
5.根据权利要求2或4所述的多管型大容量微波萃取机，其特征在于，所述若干压缩空气进气口包括分别位于所述微波罐的顶部、侧壁及底部的顶部进气口、侧壁进气口、底部进气口，所述侧壁进气口与转轴成一定的角度，与所述搅拌翅大致平行。
6.根据权利要求5所述的多管型大容量微波萃取机，其特征在于，所述过滤斗固定在出渣底盖上，所述放液阀与出渣底盖通过连接管密封连接，所述出渣底盖可拆卸地装在所述微波罐的底部，所述出渣底盖上设有通孔，所述过滤斗为倒梯形，其上有若干个均匀分布的过滤孔，所述底部进气口连接在放液阀与出渣底盖之间的连接管上。
7.根据权利要求6所述的多管型大容量微波萃取机，其特征在于，所述微波罐工作时处于密封状态，所述转轴进入微波罐处设有密封圈，所述投料口设有密封盖，出渣底盖与微波罐连接处设密封圈，所述磁控管安装孔处设有密封胶圈，所述微波罐顶部还设有观察窗和一个灯光照射孔。
8.一种使用权利要求1所述的多管型大容量微波萃取机的微波萃取方法，其特征在于，包括以下步骤: (A)将要提取的物料经投料口投入到所述微波罐内； (B)将经过预热的浸取液经进水口加入到微波罐中去，使料液与物料混合，料液浸没到微波罐最高处的高频磁控管上方一定位置； (C)开启微波罐罐壁上的高频磁控管对罐内料液进行微波加热，转子装置旋转对物料进行搅拌； (D)当提取料液的温度每上升一定温度或间隔一定时间时，依次开启所述微波罐的各侧壁进气口、底部进汽口，同一时间只有一个压缩空气进气口工作，开启下一个压缩空气进气口时上一个压缩空气进气口关闭，实现从不同位置对微波罐内自动控制冲气一次； (F)当料液温度上升至设定的最高温度时，关闭高频磁控管电源，停止微波加热，所述转子装置不停止转动，对物料进行保温萃取一定时间； (G)完成萃取后，使转子装置反转，将微波罐内的萃取液排放出去。
9.根据权利要求8所述的微波萃取方法，其特征在于，在所述保温萃取过程中开启所述微波罐的顶部进气口，向微波罐内加入压缩空气，当罐内气压达到设定值时停止加气；在萃取液排放过程中，开启所述微波罐的顶部进气口，向微波罐内加入压缩空气。
10.根据权利要求8或9所述的微波萃取方法，其特征在于，所述料液质量为2000-3000kg,料液浸没到微波罐最高处的高频磁控管上方40-50mm，所述经过预热的浸取液的来料温度为60-70度，所述保 温萃取时间为30-60分钟。
【文档编号】B01D11/02GK103505902SQ201210239925
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月27日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】郑爱林 申请人:永州中农银杏开发有限责任公司