可携式萃取装置的制作方法

本发明提出一种可携式萃取装置，尤指一种利用次临界流体所构成的萃取流体从物质中萃取出至少一成分的可携式萃取装置。

背景技术：

目前超临界流体常被使用于现有的萃取设备及方法，但，液化的超临界流体必须在一相对高的压力下进行操作，例如：二氧化碳的超临界压力必须大于7.3mpa，四氟乙烷的的超临界压力则约0.6mpa。因此，应用超临界流体的装置必须在压力设备上投入相当高的资本。然而，次临界压力下的四氟代胺的挥发性溶剂亦可表现的如同于超临界压力下的二氧化碳，藉由使用非挥发性溶剂，如醇、甲醇、乙醇等等，也能获得类似的结果。

在萃取的过程中，次临界流体相比于超临界流体，可以显着地在更低的压力及低温条件下进行操作。相比于超临界状态的高压液体，使用次临界流体对于萃取处理及设备的设计带给动力学上的某些优势。选择一低黏性及高扩张性的次临界流体将引导出高的萃取动力学。在这些条件下，次临界流体的萃取取代超临界流体的萃取，从而允许工程师利用次典型次临界流体的优势获取更合理的成本效益。

技术实现要素：

本发明之一目的，在于提供一种可携式萃取装置，其在一相对低的压力下以一次临界流体萃取一物质的组成物，使用者能够以合理的成本执行萃取的程序。

为了达到上述的目的，本发明提供一种可携式萃取装置，其包括一萃取槽、一蒸发器、一温度调整组件、一泵及一冷凝器；萃取槽用以放置物质及萃取流体且混合物质及萃取流体，在一预定压力及一预定温度的条件下，物质中的成分将溶解在萃取流体中；蒸发器从萃取槽接收包含有成分的萃取流体，加热包含有成分的萃取流体，使得萃取流体被加热而气化，从而成分从气化的萃取流体分离出来；冷凝器透过第一管路从蒸发器接收气化的萃取流体，将气化的萃取流体进行液化，透过第二管路传送液化的萃取流体至萃取槽；泵抽取蒸发器中的气体且将它们液化在冷凝器中；于是，萃取槽、蒸发器、温度调整组件、泵及冷凝器能够建构成一单一柱体，以便于使用者携带可携式萃取装置。

本发明一目的，在于提供一种可携式萃取装置，其装置中的萃取槽、蒸发器及冷凝器在一恒定的压力下进行操作。

本发明一目的，在于提供一种可携式萃取装置，其能够执行多阶段的分离程序，以允许萃取流体及成分能够完全分离。

附图说明

图1为本发明可携式萃取装置的第一实施例的区块示意图。

图2为本发明可携式萃取装置的第二实施例的区块示意图。

图3为本发明可携式萃取装置的第三实施例的区块示意图。

图4为本发明可携式萃取装置的第三实施例的结构示意图。

图5a为本发明萃取槽11的容器的液体入口位在第一位置时的示意图。

图5b为本发明萃取槽11的容器的液体入口位在第二位置时的示意图。

图6为本发明可携式萃取装置的第四实施例的结构示意图。

图7为本发明可携式萃取装置的第五实施例的结构示意图。

主要组件符号说明：

100可携式萃取装置101可携式萃取装置

102可携式萃取装置103可携式萃取装置

104可携式萃取装置11萃取槽

111加热组件113网孔

1131开口1133开口

115容器116入口

117盖子118盖子

119穿孔器12液化的萃取流体

13蒸发器131排水管

15冷凝器151视镜

17温度调整组件171热面

173冷面18封闭柱体

19控制器电子电路21第一管路

22第一循环泵23第二管路

24第二循环泵25真空泵

26第三管路27旁通管路

28外部管路31第一阀

32第二阀33第三阀

34第四阀35第五阀

36第一阀37第二阀

38第三阀

具体实施方式

请参阅图1，为本发明可携式萃取装置的第一实施例的区块示意图。本实施例的萃取装置100能够藉由一萃取流体从一物质中萃取出至少一成分。如图1所示，萃取装置100包括一萃取槽11、一蒸发器13及一冷凝器15。物质及萃取流体是放置在萃取槽11中。萃取流体为一次临界状态的流体，且为任何挥发性无毒溶剂，例如四氟乙烷(r-134a)、乙醇等等。

次临界流体(或次临界状态的流体)为一液化的气体。当气体温度高于沸点且小于临界点时，经由增加压力使气体进入液态，以获得次临界流体。相较于使用超临界状态的高压液体，以次临界流体作为萃取流体的优势在于提供萃取装置100在萃取过程中能够以相对低的压力下进行操作。

物质及萃取流体将在萃取槽11中进行混合。在一预定的压力(p)及一预定的温度(t)下，萃取流体循环在萃取槽11中，以便溶解物质中的成分。蒸发器13位在萃取槽11下方，且与萃取槽11互连。包含有成分的萃取流体将透过萃取槽11与蒸发器13间的开口或管路以从萃取槽11往下流向蒸发器13。蒸发器13从萃取槽11接收包含有成分的萃取流体后，蒸发器13将以一高于预定温度(t)的温度ta加热萃取流体，以便萃取流体成为一气体，因而成分能够从气化的萃取流体中分离出来。

冷凝器15透过一第一管路21连接蒸发器13的上部，而透过一第二管路23连接萃取槽11。冷凝器15位在萃取槽11及蒸发器13的下方。冷凝器15透过第一管路21从蒸发器13接收气化的萃取流体。冷凝器15能够经由一冷却程序，将气化的萃取流体进行液化，以便萃取流体12可以液化在冷凝器15中。之后，液化的萃取流体12将透过第二管路23以从冷凝器15传送至萃取槽11。

本发明一实施例中，一第一循环泵22设置在第一管路21上，而一第二循环泵24设置在第二管路23上。第一循环泵22为一气相泵，而第二循环泵24为一液相泵。气化的萃取流体将被第一循环泵22撷取并收集至冷凝器15中。冷凝器15中的液化萃取流体12将被第二循环泵24抽取至萃取槽11中。

第一循环泵22具有双重的功能，其中一个功能是能够在蒸发过程中制造真空或降低工作压力，以加速萃取流体的蒸发，而另外一个功能是能够在冷凝器15产生较高的压力，以在冷凝过程中协助萃取流体的液化。再者，第二循环泵24也具有双重的功能，其中一个功能是在下一次萃取过程前，将液化的萃取流体12从冷凝器15抽取至萃取槽11中，而另一个功能是在抽取的过程中产生压力，以便更多的液化萃取流体12能够进入到萃取槽11中。

可携式萃取装置100进一步包括一温度调整组件17，其设置在蒸发器13及冷凝器15间。温度调整组件17为一结合有加热及致冷功能的电路组件，例如：peltier电路组件。温度调整组件17包括有一热面171及一冷面173。热面171贴至蒸发槽13上，用以加热蒸发槽13中的萃取流体，以将萃取流体从一液化状态转换为一气化状态。冷面173贴至冷凝器15上，用以冷却冷凝器15中的萃取流体，以将萃取流体从一气化状态转换为一液化状态。

再者，蒸发器13在其下侧设有一排水管131。在本发明一实施例中，可携式萃取装置10从物质中所萃取出的成分亦可为一液相。因此，所萃取出的成分将可从蒸发器13的排水管131排出至一收集器(未显示)。

本发明一实施例中，萃取槽11、蒸发器13及冷凝器15是在一恒定压力下进行操作，而在超临界的萃取下，为了蒸发流体且分离出成分，压力必须改变的，这就是次临界萃取系统与超临界萃取系统间的主要区别。

本发明一实施例中，萃取槽11及蒸发器13可以被打开或设计成可拆卸的容器，因此，在萃取程序完成后，萃取槽11及蒸发器13可以曝露在空气当中。再者，萃取槽11可以连接一真空泵25，在下一次的萃取周期之前，亦可利用真空泵25消除萃取槽11及蒸发器13中的残余空气。

萃取装置100能够执行多个阶段的分离程序及多个阶段的液化程序。进行多个阶段的分离，以让萃取流体及成分能够完成地分离。进行多个阶段的液化，以保证萃取流体从气相回复至液相，且储存在冷凝器15中。在萃取的过程中，理论上不会损失掉萃取流体。

请参阅图2，为本发明可携式萃取装置的第二实施例的区块示意图。本实施例的萃取装置101相较于上述实施例的萃取装置100进一步包括复数个阀。萃取槽11、蒸发器13及/或冷凝器15透过多个阀的建置而连接一起。

如图2所示，一第一阀31位在一设置在萃取槽11及蒸发器13间的第三管路26上。一第二阀32及一第三阀33位在一设置在萃取槽11、真空泵25及第一管路21间的旁通管路27上。一第四阀34位在第一管路21上，而一第五阀35位在第二管路23上。真空泵25经由第二阀32连接至萃取槽11，而经由第一管路21及第三阀33连接至蒸发器13。

当可携式萃取装置101开始一真空程序时，打开第一阀31及第二阀32，关闭第三阀33、第四阀34及第五阀，使得萃取槽11及蒸发器13的内部空间相连，并且封闭设在蒸发器13及冷凝器15间的第一管路21。接着，真空泵25对于萃取槽11及蒸发器13执行一真空程序，以消除萃取槽11及蒸发器13中的空气。当真空程序执行完毕，打开第一管路21上的第四阀34及第二管路23上的第五阀35，且关闭第二阀32。本发明又一实施例中，第一循环泵32亦可作为一真空泵并建置适当的阀，以取代泵25。

当可携式萃取装置101开始一萃取程序时，打开第五阀35，第二循环泵24透过第二管路23从冷凝器15抽取液化的萃取流体12至萃取槽11，直到萃取槽11补满液化的萃取流体12。再者，关闭阀31、32、33、34时，一需求的压力将被产生，当需求压力到达时，第二循环泵24停止运作，关闭第五阀35。本发明一实施例中，可携式萃取装置101亦可未设置有第二循环泵24，冷凝器15中的液化萃取流体12将可透过第一循环泵22所产生的压力而被重新安置到萃取槽11中。

物质在萃取液体中浸泡到达一浸泡时间门坎后，打开在萃取槽11与蒸发器13间的第一阀31，包含有成分的萃取流体将透过第三管路26往下流向蒸发器13中。当包含有成分的萃取流体已流至蒸发器13后，萃取装置101开始执行一蒸发程序。在蒸发及冷凝程序中，关闭第一阀31，启动温度调整组件17，蒸发器13中的液化萃取流体将被温度调整组件17加热成气态，且第一循环泵22将气化的萃取流体从蒸发器13抽取至冷凝器15。由于第一循环泵22制造的过压及温度调整组件17产生的致冷，气化的萃取流体将在冷凝器15中凝结。假如萃取程序持续地循环进行，无须关闭第一阀31，以便新的包含有成分的萃取流体能够持续地进入蒸发器13中。

当所有溶剂，如萃取流体，已全部蒸发且萃取出的成分保持在蒸发器13中时，可携式萃取装置101亦可开始执行一排出程序。在萃取成分的排出程序中，关闭第四阀34及第五阀35，所萃取出的成分将透过排水管131排出。或者，在本发明又一实施例中，萃取槽11及蒸发器13亦可被拆卸下来，当蒸发器13从可携式萃取装置101拆卸下来时，蒸发器13中所萃取出的成分将可以被取出。物质从萃取槽11移除之前，可携式萃取装置101必须重复地多次执行真空程序、萃取程序、蒸发及冷凝程序的操作。

在完成物质成分的萃取后，萃取流体将被蒸发以及打开第一阀31以均衡压力，则，萃取槽11中的压力将会降低，以致萃取槽11可以被打开。在本发明一实施例中，萃取器11进一步包括一加热组件111，例如：电加热丝，其用以加热蒸发物质上所剩余的残留萃取流体。在物质上所剩余的残留萃取流体将透过萃取槽11之加热组件111的加热而被蒸发，旁通管路27上的第二阀32及第三阀33将被打开，以便透过第一循环泵22排出萃取槽11中的蒸气。本发明又一实施例中，一加热的气体循环将透过第一循换泵22、第一管路21、蒸发器13及第一阀31提供至萃取槽11，以便利用加热的气体蒸发物质上所剩余的残留萃取流体。当物质上所剩余的残留萃取流体被蒸发后，萃取槽11及蒸发器13被打开，萃取槽11从蒸发器13拆卸下来，蒸发器13亦可被移除而作为一具萃取成分的完整单元。

请参阅图3，为本发明可携式萃取装置的第三实施例的区块示意图。本实施例的萃取装置102相较于上述实施例的萃取装置100没有第二循环泵(24)及真空泵(25)，而进一步包括一第一阀36、一第二阀37、一第三阀38及一网孔113。第一阀36设置在第一管路21上。第二阀37设置在一与第一管路21相连接的外部管路28上。第三阀38设置在第二管路23上。网孔113设置在萃取槽11及蒸发器13之间。

在本发明中，第一循环泵22透过第一阀36以将气化的萃取流体从蒸发器13抽取至冷凝器15。再者，第一循环泵22进行泵抽取所产生的过压，经由第三阀38将液化的萃取流体12从冷凝器15重新安置至萃取槽11。包含有成分的萃取流体透过网孔113从萃取槽11往下流向蒸发器13。

第一循环泵22具有双重的功能。第一循环泵22能够透过第一管路21、外部管路28及第二阀37对于萃取槽11及蒸发器13抽真空，或者透过第一管路21及第一阀36循环蒸气，例如：气化的萃取流体。当第一循环泵22执行一抽真空程序时，关闭第一阀36及第三阀38，打开第二阀37。当第一循环泵22执行一萃取程序时，打开第一阀36及第三阀38，关闭第二阀37。

在完成成分的萃取后，关闭第三阀38，第一循环泵22继续操作，直到萃取槽11中的物质上所残留的萃取流体完成被移除为止。之后，打开萃取槽11及蒸发器13，从萃取槽11中移除原本的物质并放置一新的欲被萃取的物质，且从蒸发器13中取出成分。

在可携式萃取装置100、101或102中，萃取槽11及蒸发器13为了容易被拆卸，亦可被设计成各种构造形式的盒子或容器。因此，若萃取槽11及蒸发器13被设计为容易拆卸，则，无须配置排水管131。

请参阅图4，为本发明可携式萃取装置的第三实施例的结构示意图，并同时参阅第3图。如图3及图4所示，可携式萃取装置102的萃取槽11进一步包括一容器115及一盖子117。容器115可以从萃取槽11拆卸下来。欲被萃取的物质10经由被盖子117覆盖的容器115而存放在萃取槽11中。

液化的萃取流体12大约以3-8巴的压力进入萃取槽11，与萃取槽11中的物质接触，然后，包含有成分及萃取流体的混合物将会进入蒸发器13之中。其中，混合物将被温度调整组件17所加热，因此，成分在透过排水管131排出之前，混合物中的萃取流体将会被蒸发且从成分之中分离出来。

气化的萃取流体透过第一循环泵22离开蒸发器13而进入冷凝器15中。在冷凝器15中，气化的萃取流体经由较高的压力以及来自温度调整组件17的冷却，以被冷凝成液体。温度调整组件17为一结合有加热及致冷功能的电路组件，例如：peltier电路组件，其可以在一面171提供加热(t+)而在另一面提供致冷(t-)。冷却的萃取流体12被加压且透过第二管路23再循环供应至萃取槽11。

在本发明一实施例中，容器115为一可旋转的容器，且包括有一液体溶剂的入口116。如图5a所示，当入口116藉由容器115的旋转而位在第一位置a时，入口116与第二管路23对齐，液化的萃取流体12透过第二管路23及入口116进入容器115，且浸泡物质10。再者，在容器115及萃取槽11的底部分别有开口1131、1133。在第一位置a中，入口116呈现出打开的态样，开口1131、1133未相互对齐而因此被关闭的。如图5b所示，在经过一段的浸泡时间后，如15分钟，结束浸泡，入口116藉由容器115的旋转而位在一第二位置b时，入口116断开于第二管路23，第二管路23将被容器115的侧壁所封闭。入口在第二位置b时是被关闭的，开口1131、1133将相互对齐而因此被打开的。具有成分的液化溶剂通过开口1131、1133而进入蒸发器13。之后，包括有成分的萃取流体经由设置在容器115底部上的网孔113的开口1131、1133而从萃取槽11往下流向蒸发器13。

在连续的萃取模式中，入口116从第一位置a旋转至第二位置b，可以限制从第二管路23来的萃取流体12。此外，当萃取程序完成时，第二管路23亦可被容器115的侧壁封闭，而萃取流体需要被排空。第二管路23抽取在冷凝器15中水面下的萃取流体12且经由第三阀38供应至萃取槽11。

可携式萃取装置102进一步包括一设置在一封闭柱体18内部的控制器电子电路19。控制器电子电路19电性连接至每一阀、每一泵及温度调整组件17，控制阀、泵及温度调整组件17的运作。

第一循环泵22可以在蒸发器13中制造一较低的压力，压缩萃取流体12以将萃取流体12液化在冷凝器15中。再者，冷凝器15配置有一显示液化萃取流体12水位的一视镜151，且在视镜151中亦可存在高水平及低水平的标记。假如由视镜151观察到液化萃取流体12的水位较低的，将可以填补液化的萃取流体12至可携式萃取装置102。在蒸发完成后，萃取的成分将可以从排水管131排出。排水管131亦可配置有一锁固组件，如阀或自锁组件，以打开或关闭排水管131。第一管路21透过第一循环泵22从蒸发器13抽取气化的萃取流体至冷凝器15的上侧，其上侧将会位于液化萃取流体12水平面之上。

本实施例的可携式萃取装置102相较于上述实施例可携式萃取装置101，将可以减少阀的数量，例如：阀(31)、(34)、(35)未被设置，如此，可携式萃取装置102的尺寸将可以有效地被缩小。再者，第一循环泵22及阀37能够对于萃取槽11及蒸发器13内部的容器抽真空。

当盖子117打开，能够从萃取槽11中移除容器115，以便容器115、蒸发器13及排水管131可以被清理。可以利用挥发性或非挥发性溶剂，如氟利昂(freon)，乙醇(alcohol)等等，来清洁容器115，蒸发器13和排水管131。在本实施例中，在萃取槽11中的原来的物质亦可被一具有新物质10的新容器115所取代；或者打开盖子117，从容器115中移除原来的物质且放置新的物质10进入容器115。

本发明主要实施例中，萃取槽11、蒸发器13、温度调整组件17、冷凝器15及第一循环泵22分别建构成单一柱体中的部分。其中，柱体具有盖117，盖117在打开后允许进入柱体的每个部分。

在本实施例可携式萃取装置102中，蒸发器13以一角度设置在温度调整组件17上，排水管13设置在蒸发器13的下侧，如此，以便萃取物容易从排水管131排出，且第一循环泵22可容易地配置在温度调整组件17下方，以节省空间。

请参阅图6，为本发明可携式萃取装置的第四实施例的区块示意图。如图6所示，可携式萃取装置103的容器115将被设计为一包含有欲萃取物质的可拆卸容器。容器115的顶部及底部系被穿孔。当容器115安装在萃取槽11时，容器115的穿孔将被一或多个穿孔器119所穿透。再者，可携式萃取装置103包括一覆盖容器115的盖子118，盖子118下端配置有穿孔器119且与第二管路23互连。冷凝器15中液化的萃取流体12透过第二循环泵24连续地抽取至盖子118，且透过盖子118与容器115上端间的穿孔流至容器115。然后，萃取流体将流过容器115中的物质内部，以溶解出物质中的成分。之后，包含有成分的萃取流体将透过容器115底部的穿孔向下流进蒸发器13。萃取流体将在蒸发器13中蒸发，再循环于冷凝器15中，以及重新进入萃取槽11，以进行下一次的萃取。再者，成分将保持在蒸发器13中。

请参阅图7，为本发明可携式萃取装置的第五实施例的区块示意图。如图6及图7所示，本实施例可携式萃取装置104的构造相似于上述实施例可携式萃取装置103的构造，两装置的差异在于：上述实施例可携式萃取装置103的容器115在其顶部及底部分别具有被穿孔器119穿透的穿孔，而本实施例可携式萃取装置104的容器115在其顶部及底部分别设置有一网孔113。

液化萃取流体12透过第二循环泵24持续地被抽取至盖子118，且透过设置在盖子118与容器115的顶部间的网孔113的开口而流向容器115。然后，萃取流体流过容器115中的物质内部，以溶解物质中的成分。之后，包含有成分的萃取流体将通过容器115的底部网孔113而进入蒸发器13。萃取流体将在蒸发器13蒸发，再循环于冷凝器15中，以及重新进入萃取槽11，以进行下一次的萃取。再者，成分将保持在蒸发器13中。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。