本實用新型涉及天然植物制備天然香料領域，具體涉及一種天然香料制備設備。

背景技術：

以天然植物為原料制備天然香料的工藝流程一般包括前處理工序、提取工序、冷凝工序和濃縮分離工序等，在天然香料生產中，需根據實際需求選擇適宜的工藝流程，但其冷凝工序由于其功能相對單一容易被忽略。

植物性天然香料在制備及生產方法中，水蒸汽蒸餾法和溶劑浸提法是常用的制備精油和浸膏的方法。現有技術將水蒸汽通入天然植物原料的提取罐中，揮發性成分隨水蒸汽蒸餾出來，通過冷凝系統進入油水分離器中分離制備出精油。將溶劑加入到天然植物原料的提取罐中進行溶劑浸提、濃縮制備浸膏。

發明人發現，現有技術中至少存在下述問題：目前的制備精油和浸膏等天然香料生產的傳統工藝中，水蒸汽蒸餾法制備精油工藝過程一般為含精油蒸汽經冷凝工序冷凝至后經油水分離器，通過油水分離器的U型設計保持一定液位，下層冷凝水回流至提取罐中，待蒸餾結束后放出上層油層即為精油。根據工藝需求，提取罐中的天然植物采用溶劑浸提法進行下一道溶劑提取工藝。但是，此傳統的工藝存在著一定的局限性，如U型設計雖然理論上可保證油水分離器保持一定的液位，但在實際操作過程中存在由于U型設計導致的虹吸效應，油水分離器中液體全部回流至提取罐中而收集不到精油的情況。目前制備精油和浸膏等天然香料生產的傳統工藝功能單一，無法滿足精油和浸膏等天然香料靈活的多批次生產的工業化需求。

技術實現要素：

本實用新型的其中一個目的是提出一種天然香料制備設備，用以實現天然香料的多次制備。

為實現上述目的，本實用新型提供了以下技術方案：

本實用新型提供了一種天然香料制備設備，包括提取罐、換熱結構、油水分離器和壓力平衡結構；所述壓力平衡結構包括第一通道；所述油水分離器的液體出口經過所述第一通道與所述提取罐的入口連通，所述第一通道的至少部分管路與所述油水分離器的香料排出口等高度設置，且所述第一通道設有與大氣連通的開口或排空管道。

在可選的實施例中，所述排空管道的一端與所述第一通道連通，另一端敞口設置。

在可選的實施例中，所述換熱結構的出口和所述提取罐的入口之間形成有第二通道；

其中，所述第一通道和所述第二通道能擇一導通；當所述第一通道導通，所述提取罐輸出的流體能經由所述換熱結構、所述油水分離器、所述第一通道流向所述提取罐中；當所述第二通道導通，所述提取罐輸出的流體能經由所述換熱結構、所述第二通道流向所述提取罐中。

在可選的實施例中，所述換熱結構包括第一換熱器、第二換熱器和第三換熱器；

所述第一換熱器的出口與所述第三換熱器的入口連通，所述第三換熱器的出口與所述油水分離器和所述第二通道連通；

所述第三換熱器的出口還與所述第二換熱器的入口連通，所述第二換熱器的出口能常開。

在可選的實施例中，所述第一通道設有第四控制閥和第五控制閥，所述排空管道的第一端連接在所述第一通道位于所述第四控制閥和所述第五控制閥之間的部分，所述排空管道的第二端通過第八控制閥、第一控制閥與所述第二換熱器的入口連通。

在可選的實施例中，所述第三換熱器的出口與所述油水分離器的入口之間設有第七控制閥，所述第三換熱器的出口與所述第五控制閥的入口之間設有第六控制閥。

在可選的實施例中，天然香料為植物精油或酊劑；當該天然香料制備設備用于植物精油提取操作，所述第一通道導通；當該天然香料制備設備用于酊劑提取操作，所述第二通道導通。

基于上述技術方案，本實用新型實施例至少可以產生如下技術效果：

天然香料為植物精油或者酊劑。上述技術方案，設置了壓力平衡結構，第一通道的至少部分管路與所述油水分離器的香料排出口等高度設置，且第一通道設有與大氣連通的開口或排空管道，能夠使得油水分離器液體出口的壓力和香料排出口的壓力相等，這樣可以有效避免天然香料提取過程中出現虹吸現象，使得能夠利用天然香料制備設備進行天然香料的多次提取。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例提供的天然香料制備設備的原理示意圖。

附圖標記：

1、提取罐；3、油水分離器；21、第一換熱器；22、第二換熱器；23、第三換熱器；4、第一通道；5、排空管道；6、第二通道；V1、第一控制閥；V2、第二控制閥；V3、第三控制閥；V4、第四控制閥；V5、第五控制閥；V6、第六控制閥；V7、第七控制閥；V8、第八控制閥。

具體實施方式

下面結合圖1對本實用新型提供的技術方案進行更為詳細的闡述。

本實用新型實施例提供一種天然香料制備設備，包括提取罐1、換熱結構、油水分離器3和壓力平衡結構。壓力平衡結構包括第一通道4；油水分離器3的液體出口經過第一通道4與提取罐1的入口連通，第一通道4的至少部分管路與油水分離器3的香料排出口等高度設置，且第一通道4設有與大氣連通的開口或排空管道5。

天然香料為植物精油或者酊劑。酊劑濃縮后得到浸膏。

壓力平衡結構用于使得油水分離器液體出口的壓力和香料排出口的壓力相等，其可以采用多種結構形式，后文將給出其一些實現方式。

參見圖1，本實施例中，排空管道5的一端與第一通道4連通，排空管道5的另一端敞口設置。在天然香料提取過程中，排空管道5始終處于與大氣導通的狀態。

參見圖1，進一步地，換熱結構的出口和提取罐1的入口之間形成有第二通道6。其中，第一通道4和第二通道6能擇一導通；當第一通道4導通，提取罐1輸出的流體能經由換熱結構、油水分離器3、第一通道4流向提取罐1中；當第二通道6導通，提取罐1輸出的流體能經由換熱結構、第二通道6流向提取罐1中。

天然香料制備設備的提取罐1的出口與換熱結構的入口連通，換熱結構的出口同時與油水分離器3的入口和提取罐1的入口連通，這樣在換熱結構的出口與提取罐1的入口之間形成了第二通道6，在油水分離器3的出口與提取罐1的入口之間形成第一通道4。整個天然香料制備設備可形成兩條回路：第一回路使得流體可以按照下述流向進行：提取罐1→換熱結構→油水分離器3→提取罐1，這一回路用于提取植物精油，植物精油在油水分離器3中。第二回路使得流體可以按照下述流向進行：提取罐1→換熱結構→提取罐1，這一回路用于提取酊劑，酊劑在提取罐1中。

單獨采用上述第一條回路時，可以多次向提取罐1中添加植物，以實現植物精油的多批次提取；單獨采用上述第二條回路時，可以多次向提取罐1中添加植物，以實現酊劑的多批次提取。可以理解的是，可以在采用第一回路完成植物精油一個或多個批次的提取操作之后，再采用第二回路進行酊劑的提取。或者，在利用第一回路進行一批次或多批次精油提取之后，利用第二回路，單次或多次加入不同的提取劑，以實現酊劑的多次提取。

上述技術方案，能夠采用一套天然香料制備設備實現植物精油的多次提取、酊劑的多次提取、植物精油和酊劑的多次連續提取。

參見圖1，換熱結構包括第一換熱器21、第二換熱器22和第三換熱器23。第一換熱器21的出口與第三換熱器23的入口連通，第三換熱器23的出口與油水分離器3和第二通道6連通。第三換熱器23的出口還與第二換熱器22的入口連通。第二換熱器22的出口能常開，以使得排空管道5能在天然香料提取過程中保持與大氣連通的狀態。第二換熱器22用于冷凝未被第三換熱器23完全冷凝的蒸汽，且使得冷凝后的液體經由第二換熱器22蒸汽入口原路流出。

下面介紹控制第一通道4、第二通道6、排空管道5通、斷的控制閥。

參見圖1，可以采用一些控制閥來控制第一通道4的導通或截止，具體如下：第一通道4設有第四控制閥V4和第五控制閥V5。排空管道5的第一端連接在第一通道4位于第四控制閥V4和第五控制閥V5之間的部分。排空管道5的第二端通過第八控制閥V8、第一控制閥V1與第二換熱器22的蒸汽入口連通。第四控制閥V4、第五控制閥V5均導通，則第一通道4導通。

參見圖1，同理，可以采用一些控制閥來控制第二通道6的導通或截止，具體如下：第三換熱器23的出口與油水分離器3的入口之間設有第七控制閥V7，第三換熱器23的出口與第五控制閥V5的入口之間設有第六控制閥V6。第五控制閥V5、第六控制閥V6均導通，則第二通道6導通。

參見圖1，第二換熱器22的出口設有排空用的排空閥24。在進行酊劑提取操作時，第三換熱器23未完全冷凝的氣體有可能通過第一控制閥V1所在的管路回到第二換熱器22中。第二換熱器22會再次進行冷凝操作，并將冷凝形成的液體原路返回，后經由第六控制閥V6流進提取罐1。

下面介紹一個具體實施例。

如圖1所示，本實用新型實施例提供的天然香料制備設備包括提取罐1、提取罐1夾套蒸汽加熱設備、提取罐1底部直通蒸汽加熱設備、第一換熱器21、第二換熱器22、第三換熱器23、油水分離器3和管路閥門V1-V8。

采用該裝置進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)，檢查裝置各路加熱保溫情況和儀表顯示與控制情況、物料情況。確認沒有問題后，開啟控制閥V1、V4、V7、V5和V8；關閉控制閥V2、V3和V6；開啟夾套蒸汽加熱部件和底部直通蒸汽加熱部件進行水蒸汽蒸餾。蒸汽通過換熱結構冷凝進入油水分離器3，通過油水分離器3的U型平衡設計后，油水分離器3保持一定液面，冷凝水回流至提取罐1中。各參數穩定運行到所需時間后，收集油水分離器3中油層即可得精油產品。接下來，向提取罐1加入提取溶媒，開啟控制閥V1、V5、V6和V8，關閉各控制閥V2、V3、V4和V7進行植物溶劑提取，并根據參數設定運行所需時間后，排出植物提取液進入下一道工序，放出天然植物殘渣。在提取罐1中再次裝入新一批天然植物，并繼續操作，生產下一批產品。

具體而言，使用上述天然香料制備設備進行提取的方法如下：

步驟一：將天然植物裝入提取罐1中。

上述步驟一中，可根據需要預先向提取罐1加入適量的水，加入量的質量百分比為天然植物質量的0-50％。

步驟二：開啟控制閥V1、V4、V7、V5和V8；關閉控制閥V2、V3和V6。這樣就形成了上述的第一條回路，且在該回路上開啟了第八控制閥V8，可防止虹吸現象。

步驟三：啟動夾套蒸汽加熱設備，預熱達到設定的溫度后，根據工藝需求可開啟提取罐1底部直通蒸汽加熱設備，水蒸汽蒸出液冷凝至油水分離器3后，通過U型設計保持一定的液面，冷凝水回流至提取罐1。

上述步驟三中，啟動提取罐1夾套蒸汽加熱設備，其蒸汽閥門開度為100-0％，預熱溫度為80-100℃；根據工藝需求，可開啟底部直通蒸汽加熱裝置，其蒸汽閥門開度為10-40％；水蒸汽蒸出液冷凝流量可控制在10Kg-60Kg/小時。

步驟四：在上述步驟二和步驟三的條件下運行一段時間后，油水分離器3中形成油層，關閉蒸汽加熱系統，通過第二控制閥V2收集油水分離器3中精油或者積累至后續批次一起收集。

上述步驟三中，運行時間根據工藝需求可在2-8小時；如果油層較厚，可通過開啟V2閥門收集油水分離器3中油層得到精油產品；如果油層較薄，可不收集油層，待第二批或多批積累至較厚油層時多批次一起收集。

上述步驟一至步驟四為植物精油提取工序。

步驟五：將一定量提取溶媒加入至提取罐1中。

上述步驟五中，提取溶媒可為水、乙酸乙酯、5-95％乙醇等；其質量為天然植物的3-15倍。

步驟六：開啟控制閥V1、V5、V6和V8，關閉控制閥V2、V3、V4和V7閥門，這樣就形成了上述的第二條回路。

步驟七：啟動提取罐1夾套蒸汽加熱設備，達到設定的溫度后，溶媒冷凝液通過第六控制閥V6和第五控制閥V5冷凝回流至提取罐1。

上述步驟七中，根據工藝參數設定，其蒸汽加熱閥門開度為0-100％；其溫度范圍可為室溫-溶媒沸點(如溶媒水，其溫度范圍可為室溫-100℃)；溶媒冷凝液冷凝流量可為0-80Kg/小時。

步驟八：在上述步驟六和步驟七的條件下運行一段時間后，關閉蒸汽加熱系統，采用溶媒進行提取的操作結束，天然植物提取液通過泵排出進入下一道工序。

上述步驟八中，其時間范圍可為0.5-4小時。

上述步驟五至步驟八為酊劑提取工序。酊劑提取工序不一定要在植物精油提取工序之后，酊劑提取工序可單獨使用。

步驟九：排出提取罐1中的天然植物殘渣，繼續加入下一批的天然植物。

步驟十：重復步驟二-步驟八，可實現多批次精油、酊劑一次或多次收集。

可見上述技術方案提供的天然香料制備設備，利用V1-V8的閥門開啟或關閉，形成兩種不同的冷凝液回流工藝，可實現根據需要進行切換實現單批次或多批次連續生產，在生產中能取得很好的實際效果。同時，由于設計了第八控制閥V8，可解決由于油水分離器3的U型設計工藝存在的虹吸效應導致油水分離器3中油水混合液同時回流至提取罐1中而收集不到精油的工藝缺陷。

本實用新型另一實施例提供一種天然香料制備方法，包括以下步驟：

采用本實用新型任一技術方案所提供的天然香料制備設備按照天然香料提取工序多批次提取天然香料。

多批次是指兩次或兩次以上，當然，采用本實用新型任一技術方案所提供的天然香料制備設備也能實現天然香料的單批次提取。

此處的天然香料提取工序包括植物精油提取工序、酊劑提取工序。這兩種工序詳見上文介紹。

進一步地，天然香料為植物精油，天然香料制備設備的第一通道4導通，天然香料制備方法還包括以下步驟：從油水分離器中取出多批次提取得到的植物精油。

可選地，天然香料為酊劑，天然香料制備設備的第二通道6導通，天然香料制備方法還包括以下步驟：從提取罐中取出多批次提取得到的酊劑。

上述技術方案，具有壓力平衡結構，將天然香料制備設備的排空管道5導通，可進行多批次天然香料的提取。壓力平衡結構可有效避免虹吸現象，以便于多次提取植物精油。

上述天然香料制備設備，使用同一套設備，能夠實現植物精油和酊劑的多次提取。

下面介紹使用天然香料制備設備進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體包括植物精油提取工序、酊劑提取工序。具體可參見上文所述。

進一步地，所述天然香料為植物精油，所述天然香料制備設備的第一通道導通，所述天然香料制備方法還包括以下步驟：從所述油水分離器中取出多批次提取得到的植物精油。

或者，所述天然香料為酊劑，所述天然香料制備設備的第二通道導通，所述天然香料制備方法還包括以下步驟：從所述提取罐中取出多批次提取得到的酊劑。

此處介紹幾個具體實例。

實施例1：三明尤溪煙草精油和水提取物的制備

三明尤溪煙葉，采用打葉復烤后片煙，福建中煙工業有限責任公司；蒸汽，廈門國能同集熱電有限公司。

根據圖1的工藝流程，將20Kg三明尤溪煙葉加熱提取罐1中，開啟控制閥V1、V4、V7、V5和V8；關閉控制閥V2、V3和V6。啟動提取罐1夾套蒸汽加熱設備，閥門開度80％，設定溫度80℃。達到設定的溫度后，開啟底部直通蒸汽加熱裝置，閥門開度30％。冷凝液冷凝流量可為40Kg/小時；參數穩定后，運行時間4小時。油水分離器3中有一油層，開啟第二控制閥V2，收集精油產品。

然后將160Kg水加入提取罐1中，開啟控制閥V1、V5、V6和V8，關閉控制閥V2、V3、V4和V7。啟動提取罐1夾套蒸汽加熱設備，其閥門開度為60％，設定溫度為100℃，冷凝流量可為60Kg/小時；運行時間為2小時，關閉蒸汽加熱系統，溶媒提取結束，煙葉水提取物通過泵排出進入提取液儲罐中進入下一道工序。

最后排出提取罐1中的煙葉殘渣。

此實施例1為單批次連續制備得到煙草精油和水提取物。

實施例2：茶樹花精油和醇提取物的制備

新鮮茶樹花，新鮮采摘福建安溪鐵觀音茶山；蒸汽，廈門國能同集熱電有限公司。

參見圖1，將30Kg新鮮茶樹花加入提取罐1中，開啟控制閥V1、V4、V7、V5和V8；關閉控制閥V2、V3和V6。啟動提取罐1夾套蒸汽加熱設備，閥門開度60％，設定溫度60℃。達到設定的溫度后，開啟底部直通蒸汽加熱裝置，閥門開度20％。冷凝液冷凝流量可為30Kg/小時。參數穩定后，運行時間6小時。油水分離器3中有一油層。

然后將140Kg的95％乙醇加入提取罐1中，開啟控制閥V1、V5、V6和V8，關閉控制閥V2、V3、V4和V7。啟動提取罐1夾套蒸汽加熱設備，其閥門開度為40％，設定溫度為75℃，冷凝流量可為20Kg/小時。運行時間為2小時，關閉蒸汽加熱系統，溶媒提取結束，煙葉醇提取物通過泵排出進入提取液儲罐中進入下一道工序。

接下來排出提取罐1中的煙葉殘渣。

上述的各步操作可以實現單批次連續制備得到茶樹花精油和醇提取物。

隨后將30Kg新鮮茶樹花加入提取罐1中，重復上述步驟，油水分離器3中的油層經兩批次積累后，收集得到精油產品。

實施例2為兩批次連續制備得到茶樹花精油和醇提取物。

實施例3：煙葉精油、醇提取物和水提取物制備

津巴布韋煙葉，采用打葉復烤后片煙，福建中煙工業有限責任公司進口；蒸汽，廈門國能同集熱電有限公司。

參見圖1，將20Kg津巴布韋煙葉加熱提取罐1中，開啟控制閥V1、V4、V7、V5和V8；關閉控制閥V2、V3和V6。啟動提取罐1夾套蒸汽加熱設備，閥門開度80％，設定溫度80℃。達到設定的溫度后，開啟底部直通蒸汽加熱裝置，閥門開度30％。冷凝液冷凝流量可為40Kg/小時。參數穩定后，運行時間4小時；油水分離器3中有一油層，即為待提取的精油。

然后將140Kg的95％乙醇加入提取罐1中，開啟控制閥V1、V5、V6和V8，關閉控制閥V2、V3、V4和V7。啟動提取罐1夾套蒸汽加熱設備，其閥門開度為60％，設定溫度為100℃，冷凝流量可為60Kg/小時。運行時間為2小時，關閉蒸汽加熱系統，煙葉醇提取物通過泵排出進入提取液儲罐。

接下來，將180Kg水加入提取罐1中，開啟控制閥V1、V5、V6和V8，關閉控制閥V2、V3、V4和V7。啟動提取罐1夾套蒸汽加熱設備，其閥門開度為55％，設定溫度為96℃，冷凝流量可為50Kg/小時。運行時間為2小時，關閉蒸汽加熱系統，溶媒提取結束，煙葉水提取物通過泵排出進入提取液儲罐中。

最后排出提取罐1中的煙葉殘渣。

此實施例3為單批次連續制備得到精油、醇提取物和水提取物。

實施例4：多批次茶葉精油的制備

茶葉，福建安溪鐵觀音；蒸汽，廈門國能同集熱電有限公司。

根據圖1的工藝流程，將25Kg新鮮茶樹花加入提取罐1中，開啟控制閥V1、V4、V7、V5和V8；關閉V2、V3和V6閥門；啟動提取罐1夾套蒸汽加熱設備，閥門開度55％，設定溫度55℃；達到設定的溫度后，開啟底部直通蒸汽加熱裝置，閥門開度25％；冷凝液冷凝流量可為28Kg/小時；參數穩定后，運行時間6小時；油水分離器3中有一油層；排出提取罐1中的茶葉殘渣。

重復上述步驟，連續生產6批，油水分離器3中的油層經六批次積累后，收集得到精油產品。

此實施例4為多批次連續制備茶葉精油。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗指所指的裝置或元件必須具有特定的方位、為特定的方位構造和操作，因而不能理解為對本實用新型保護內容的限制。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，但這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。