[發(fā)明專利]超聲強化超臨界或亞臨界流體萃取裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810031292.X
• 申請日: 2008-05-13
• 公開（公告）號: CN101579583A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設計）人: 周鳴謙;劉云鶴;秦丹;周鳴鏑
• 申請（專利權）人: 劉云鶴;周鳴謙
• 主分類號: B01D11/00
• 分類號: B01D11/00;B01J19/10
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所
• 代理人: 周 詠;米中業(yè)

技術領域

本發(fā)明涉及一種超聲強化超臨界流體萃取裝置。

背景技術

超聲強化超臨界流體萃取技術是近兩年研究出的技術，它是在超臨界流體萃取的同時附加超聲場，以達到降低萃取壓力和萃取溫度、縮短萃取時間、最終提高萃取率目的的技術。通過超聲作用使提取物細胞破碎可以直接提高萃取效率或加快反應速度；使空化測試材料(鋁箔)產(chǎn)生空洞或破裂等變化是超聲效果的一種檢驗方式，有助于進行超聲強化提取效率的機理研究。以上兩點在超聲強化超臨界流體萃取研究和生產(chǎn)中有著非常重要的作用，而這兩點與萃取釜中的超聲功率密度相關。目前使用這種技術的裝置有兩種，一種是內(nèi)置式另一種是外置式。內(nèi)置式是將超聲換能器直接安裝在高壓萃取釜中，使超聲波直接輻射到萃取介質(zhì)中，這樣可以減少萃取過程中超聲波能量的損耗，超聲波能量的利用率高，但其缺點是：由于受到尺寸的限制，無法安裝大功率超聲換能器。目前所報道的內(nèi)置式超聲強化超臨界流體萃取裝置，其萃取釜多在1L左右，由于現(xiàn)有超聲換能器生產(chǎn)技術的限制，在此容積內(nèi)只有小功率的超聲換能器可以安裝進萃取釜。資料顯示現(xiàn)有超聲換能器內(nèi)置式設計的最大超聲功率密度為200W/L，即在1L容積的萃取釜中安裝有輸出電功率為200W的超聲換能器。由于超聲功率密度不夠，使現(xiàn)有內(nèi)置式萃取裝置對于提取原料的細胞破碎不了，也不能使空化測試材料(鋁箔)產(chǎn)生空洞或破裂等變化。此外內(nèi)置式不便于超聲換能器散熱，超聲換能器工作過程中產(chǎn)生的熱量只能直接傳遞給超臨界流體，影響萃取過程中溫度的控制，并減少超聲換能器的工作壽命。而外置式設計，雖然超聲換能器功率不受限制，可以在萃取釜中產(chǎn)生很大的超聲功率密度。現(xiàn)有外置式設計的超聲功率密度可達300W/150ml，即容積為150ml的萃取釜內(nèi)能達到300W的超聲輸出電功率。在這一超聲功率密度下，可以將提取物細胞破碎，并能使空化測試材料(鋁箔)產(chǎn)生空洞或破裂等變化。但是外置式設計超聲波的利用率太低，能量損耗比較大，特別是由于超臨界萃取釜的特殊結構，超聲波要通過很厚的高壓容器壁和物料筐才能作用于物料和流體，整個過程超聲波的損失非常大。有資料報道外置式超聲強化超臨界流體萃取實驗裝置其超聲波額定輸出功率只有60％的利用率。因此外置式通常只適用于實驗室。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種既有足夠的超聲功能密度，又能高效率利用超聲波的超聲強化超臨界或亞臨界流體流體萃取裝置。

本發(fā)明提供的這種超聲強化超臨界或亞臨界流體流體萃取裝置，包括萃取釜、超聲換能器，變幅桿，變幅桿以其節(jié)點處安裝在萃取釜上，所述超聲換能器位于萃取釜外，變幅桿一端與超聲換能器連接，另一端伸進萃取釜中。

超聲變幅桿可將機械振動的質(zhì)點位移或速度放大，或?qū)⒊暷芰考性谳^小的面積上即聚能，因此也稱超聲變速桿或超聲聚能器。在超聲換能器的端面連接超聲變幅桿，可將機械振動振幅放大，還可以作為機械阻抗變換器，即可在超聲換能器和聲負載之間進行阻抗匹配，使超聲能夠更有效地從超聲換能器向負載傳輸。另一方面，變幅桿在做縱向伸縮振動時，其中間的某橫截面左右兩邊的質(zhì)點運動方向剛好相反，相當于存在一個相對靜止的節(jié)面。這個節(jié)面叫做節(jié)點，這里也是振動子的最佳固定點。

本發(fā)明充分利用了變幅桿的特性，通過節(jié)點將變幅桿固定在萃取釜上，能很好地保證萃取釜的密封性。超聲換能器與變幅桿連接，通過變幅桿不但將能量有效地傳遞進萃取釜中，還改變了振幅產(chǎn)生更好的強化萃取效果。本發(fā)明這種結構使得超聲換能器不受到安裝尺寸的限制，增大了功率選擇的范圍。以保證萃取釜中能導入足夠強度的超聲波，并能避免超聲換能器工作過程中產(chǎn)生的熱量對萃取過程的影響，使超聲換能器散熱好、工作壽命長。更重要的是本發(fā)明對于工業(yè)生產(chǎn)用的大容積萃取釜，可根據(jù)需要安裝一個以上的超聲換能器，也可采用不同頻率的超聲換能器共同作用，產(chǎn)生更好的強化效果。因此本發(fā)明裝置與現(xiàn)有的內(nèi)置式相比在相同容積的萃取釜中能產(chǎn)生更大的超聲功率密度，與現(xiàn)有的外置式相比具有更高的超聲波能量利用率。

本發(fā)明的裝置可應用于超聲強化超臨界或亞臨界流體萃取方面，也可應用于超臨界或亞臨界流體染色、水氧化、細微粒子制備等方面。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

具體實施方式

從圖1可以看出本發(fā)明超聲強化超臨界或亞臨界流體流體萃取裝置，仍具有萃取釜1、超聲換能器2、變幅桿3，該變幅桿以其節(jié)點31處安裝在萃取釜1的端蓋11上，并且變幅桿3的一端伸進萃取釜1中，另一端在萃取釜外與超聲換能器2的端面連接，在變幅桿3下端最好加工具頭4，以保證超聲波能更好地分布于萃取釜中。