一種用于動植物原料的單級浸出裝置及其方法和用途，屬于動植物提取技術領域。

背景技術：

動植物原料浸出是指采用適當的溶劑或方法，從動植物原料（全部或者某一部分）中提取加工獲得有效成分（有效成分能溶于溶劑）。在現有工業大規模生產中，動植物原料中有效成分的提取方式，多采用將動植物原料干燥、壓片獲得片狀原料，將片狀原料噴淋溶劑，收獲的提取液。或者，將動植物原料粉碎成厘米級顆粒加入溶劑（如乙醇溶液）熱回流提取，在對提取液進行固液分離時多采用厘米或毫米級過濾裝置進行粗濾，然后進行分離精制（如萃取、蒸餾）。

申請人在研究中發現，現有的提取裝置存在以下問題：首先，現有的膜提取裝置，所得透過液的濃度低，提取過程中需要使用大量的溶劑完成提取，不但增加了溶劑的成本，還增加了后續分離、精制、濃縮透過液的能耗。其次，申請人發現現有的提取裝置的收率較低，采用壓片或厘米級粗粉碎的方式，難以破除動植物原料的細胞壁，即使延長噴淋或浸泡時間，有效成分也難以浸出到溶劑中，造成提取不充分。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種用于動植物原料的單級浸出裝置及其方法和用途，該用于動植物原料的單級浸出裝置能夠將原料粉碎至細粉狀進行膜分離提取，具有較高的收率和浸出效率，并且能夠明顯提高所得透過液的濃度、減少溶劑的用量，降低生產成本。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該用于動植物原料的單級浸出裝置，其特征在于：包括提取罐、濾膜過濾器和粉碎機，提取罐上連接有溶劑輸送管和原料輸送管，提取罐通過原料輸送管與粉碎機相連接，提取罐出料口通過高壓泵與濾膜過濾器進料口管路連接，濾膜過濾器的透過液出口分別連接有透過液輸出管和透過液回流管；濾膜過濾器的濃縮液出口分別連接有濃縮液輸出管 和濃縮液回流管；透過液回流管和濃縮液回流管的出液端均與提取罐相連接；透過液輸出管、透過液回流管、濃縮液輸出管 和濃縮液回流管上均設有控制閥。

所述的透過液回流管上設有第一回流泵，濃縮液回流管上設有第二回流泵。

所述的透過液輸出管上設有第一送料泵，濃縮液輸出管 上設有第二送料泵。

所述的濾膜過濾器所用濾膜為微濾級濾膜或納濾級濾膜。

所述的粉碎機的粉碎粒度為微米級或納米級，粉碎機的粉碎粒度大于濾膜過濾器的分離孔徑。

優選的，所述的粉碎機的粉碎粒度為1~990微米。

還包括溶劑儲罐，提取罐通過溶劑輸送管與溶劑儲罐相連接；所述的溶劑輸送管上設有溫度調節器和閥門。

該用于動植物原料的單級浸出裝置的操作方法，其特征在于，包括如下步驟：

a）粉碎機將原料粉碎為細粉狀，將細粉狀原料和溶劑按配比加入提取罐，在提取罐中混合浸出；提取罐排出的物料，通過高壓泵進入濾膜過濾器過濾；

b）濾膜過濾器過濾過程中，關閉透過液輸出管和濃縮液輸出管上的控制閥，開啟透過液回流管和濃縮液回流管上的控制閥；直至透過液回流管中的透過液濃度升高至穩定值時，關閉透過液回流管、開啟透過液輸出管上的控制閥，使透過液自透過液輸出管排出；

c）向提取罐中補充溶劑，重復步驟a）~b）的操作多次；

d） 當透過液輸出管中透過液濃度開始持續下降時，此時提取罐中的原料已通過溶劑充分浸提，停止向提取罐中補充溶劑，關閉透過液回流管和濃縮液回流管上的控制閥，開啟透過液輸出管和濃縮液輸出管上的控制閥，濃縮液自濃縮液輸出管排出，透過液通過透過液輸出管排出。

該用于動植物原料的單級浸出裝置的用途，其特征在于：在油料提取油脂、中藥提取物的提取、香料提取揮發油或食用動植物原料提取浸提油方面的應用。

對于本發明申請人的說明如下：

粉碎機能夠將動植物原料進行充分的粉碎，將原料以粉狀的形式投入提取罐中，粉碎后原料細粉達到微米級或納米級（0.5納米~990微米），優選的粉碎機的粉碎粒度為1~990微米，該粉碎粒度下粉碎能耗小，且過濾效率高；進一步優選的粉碎機的粉碎粒度為2~700微米，該粉碎粒度下能充分破除絕大多數植物的細胞壁使得動植物細胞中的有效成分充分浸出、提高收率，進一步優選的粉碎機的粉碎粒度為35~600微米，該粉碎粒度下浸出效率較好、并且粉碎效率和過濾效率較高。因此，相比現有技術中將原料壓片噴淋提取或者將原料粉碎至厘米級顆粒浸提，本發明提取罐通過原料輸送管與粉碎機相連接的設計，使得有效成分的收率和浸出效率有明顯提高。并且申請人設計，采用濾膜過濾器進行過濾，解決了過濾困難的問題，粉碎機的粉碎粒徑大于濾膜過濾器的過濾孔徑。濾膜過濾器可以為單個膜過濾器，或者為多個并聯的膜過濾器。濾膜過濾器的材質為陶瓷濾膜或有機高分子濾膜（濾膜與溶劑需不相溶）。粉碎機可以為干粉碎機或濕粉碎機，為濕粉碎機粉碎時，粉碎機通入提取罐所用溶劑作為粉碎用液體。

對于濾膜過濾器的過濾精度，申請人設計濾膜過濾器所用濾膜為微濾級濾膜或納濾級濾膜。優選的，濾膜過濾器的分離孔徑為0.005~50微米，該孔徑范圍內能有效過濾原料顆粒，并保證較高過濾效率，實現大規模連續生產。進一步優選的，濾膜過濾器的分離孔徑為0.5~30微米，該范圍分離孔徑內能夠有效分離脂肪油、揮發油、苷類、萜類、黃酮類、酚類化合物中的至少一種，并且具有較高的分離效率。

溶劑輸送管上設有溫度調節器和閥門，能夠調控溶劑的通入量，補充溶劑，并且能夠調控溶劑輸送管和提取罐中的溶劑溫度，使提取罐中的溶劑保持在最佳提取溫度，提高提取效率。

透過液回流管上設有第一回流泵，濃縮液回流管上設有和第二回流泵，能夠將透過液和濃縮液及時回流入提取罐進行循環浸出。透過液輸出管上設有第一送料泵，能夠將高濃度的透過液及時輸送至后續精制工序。濃縮液輸出管上設有第二送料泵，能夠便于將濃縮液及時排除。由于濃縮液中含有原料顆粒，容易在管道中沉積，第二回流泵和第二送料泵的設計還能夠便于濃縮液的快速輸送，防止管道因原料顆粒堵塞。

與現有技術相比，本發明的一種用于動植物原料的單級浸出裝置及其方法和用途所具有的有益效果是：

1、該用于動植物原料的單級浸出裝置具有較高的收率和浸出效率，并且能夠明顯提高所得透過液的濃度、減少溶劑的用量，降低生產成本。首先，申請人設計了提取罐通過原料輸送管與粉碎機相連接，粉碎機將原料粉碎為細粉狀，能夠破除動植物原料的細胞壁和細胞膜，使有效成分充分浸出到溶劑中，使得有效成分的收率和浸出效率有明顯提高。其次，申請人設計了提取罐和濾膜過濾器相連接，相比現有的過濾裝置，采用濾膜過濾器能夠過濾微米級的顆粒，因此在提取罐中可以加入顆粒更小的粉碎后的動植物原料（破除動植物原料細胞壁），使粉碎后的原料與溶劑在提取罐中充分接觸、充分完成固液萃取，提高動植物原料中有效成分的收率；由于濾膜過濾器的過濾精度高（小于等于微米級），能有效進行固液分離、有效去除透過液中的雜質。最后，申請人設計了透過液回流管和濃縮液回流管的出液端均與提取罐相連接，透過液輸出管、透過液回流管、濃縮液輸出管和濃縮液回流管上均設有控制閥；使得分離所得的透過液和濃縮液反復回流至提取罐中，在提取罐中進行充分浸提，直至透過液達到較高濃度時自透過液輸出管排出，不但提高了收率，而且減少了溶劑的用量、降低了成本。高濃度的透過液較高，也降低了后續精制、濃縮透過液時的能耗，變相降低了成本。

2、該用于動植物原料的單級浸出裝置進一步提高了浸出效率。申請人設計了溶劑儲罐。溶劑儲罐上設有溫度調節器，能夠調節溶劑的溫度，提高浸出效率。

3、該用于動植物原料的單級浸出裝置結構緊湊，能夠連續循環浸提。通過關閉濃縮液輸出管、開啟濃縮液回流管，使得濃縮液反復回流至提取罐進行浸提，采用本發明的動植物原料的單級浸出裝置，便能夠進行連續循環浸提。

4、該用于動植物原料的單級浸出裝置成本低并且適用范圍廣。該用于動植物原料的單級浸出裝置不但能夠提取植物原料，還能夠用于提取動物原料，能夠用于多個領域，例如能夠用于在油料提取油脂（如自大豆中提取豆油、杏仁中提取杏仁油、蛇脂肪組織中提取蛇油）、中藥提取物的提取（如桂枝提取揮發油、乙酸乙酯提取決明子提取物、甲醇作為溶劑提取人參中的苷類）、香料提取揮發油（如玫瑰、海貍香提取揮發油）或食用動植物原料提取浸提油（如胡蘿卜中提取胡蘿卜油、海藻中提取海藻油）。

附圖說明

圖1為實施例1的一種用于動植物原料的單級浸出裝置的結構示意圖。

圖2為實施例2的一種用于動植物原料的單級浸出裝置的結構示意圖。

其中：1、提取罐 101、溶劑輸送管 102、原料輸送管 103、溫度調節器 2、濾膜過濾器 3、高壓泵 4、透過液輸出管 401、第一送料泵 5、透過液回流管 501、第一回流泵 6、濃縮液輸出管 601、第二送料泵 7、濃縮液回流管 701、第二回流泵 8、控制閥 9、粉碎機 10、溶劑儲罐 11、攪拌器 12、壓力表。

具體實施方式

圖1是本發明的最佳實施例，下面結合圖1~2本發明做進一步說明。

實施例1

參照圖1，包括提取罐1、濾膜過濾器2和粉碎機9，提取罐1上連接有溶劑輸送管101和原料輸送管102，提取罐1通過原料輸送管102與粉碎機9相連接，提取罐1出料口通過高壓泵3與濾膜過濾器2進料口管路連接，濾膜過濾器2的透過液出口分別連接有透過液輸出管4和透過液回流管5；濾膜過濾器2的濃縮液出口分別連接有濃縮液輸出管 6和濃縮液回流管7；透過液回流管5和濃縮液回流管7的出液端均與提取罐1相連接；透過液輸出管4、透過液回流管5、濃縮液輸出管 6和濃縮液回流管7上均設有控制閥8。其中，提取罐1內設有攪拌器11，提取罐1外周設有加熱裝置，也可以不設有加熱裝置。濾膜過濾器2上設有反沖洗水通入管。濾膜過濾器2所用濾膜的材質為無機濾膜或有機高分子濾膜，具體的，無機濾膜為陶瓷濾膜，有機高分子濾膜與提取罐1所用溶劑不互相溶解。

透過液回流管5上設有第一回流泵501，濃縮液回流管7上設有和第二回流泵701。透過液輸出管4上設有第一送料泵401，濃縮液輸出管 6上設有第二送料泵601。濾膜過濾器所用濾膜為微濾級濾膜或納濾級濾膜。具體的，濾膜過濾器2的分離孔徑為0.005~50微米，進一步具體的，濾膜過濾器2的分離孔徑為0.5~30微米。粉碎機9的粉碎粒度為2~700微米，粉碎機9的粉碎粒度大于濾膜過濾器2的分離孔徑。具體的，粉碎機9的粉碎粒度為35~600微米。高壓泵3與濾膜過濾器2之間的管路上設有壓力表12。濾膜過濾器2可以為單個膜過濾器，或者為多個膜過濾器并聯組成。

實施例2

參照圖2，本實施例除了包括實施例1的結構，還包括溶劑儲罐10，提取罐1通過溶劑輸送管101與溶劑儲罐10相連接。溶劑輸送管101上設有溫度調節器103和閥門。具體的，溫度調節器103為管式換熱器和溫度傳感器，溫度調節器103能夠調節溶劑紙最佳溫度，提高浸出效率。原料輸送管102上還可以設有過篩器和送料機，以便于對粉碎機9粉碎的原料進行篩分、送料。粉碎機9也可以替換為研磨機，粉碎機9和研磨機能夠將動植物原料粉碎成微米級顆粒，有效破除細胞壁，提高收率。

該用于動植物原料的單級浸出裝置的操作方法如下：

a）粉碎機9將原料粉碎為細粉狀，充分破壁、破膜，以提高提取罐1中有效成分收率和浸出效率；將粉碎后的細粉狀原料和溶劑按配比加入提取罐1，在提取罐1中混合浸出；提取罐1排出的物料，通過高壓泵3進入濾膜過濾器2過濾；

b）濾膜過濾器2過濾過程中，關閉透過液輸出管4和濃縮液輸出管6上的控制閥8，開啟透過液回流管5和濃縮液回流管7上的控制閥8；直至透過液回流管5中的透過液濃度升高至穩定值時，關閉透過液回流管5、開啟透過液輸出管4上的控制閥8，使透過液自透過液輸出管4排出；

c）向提取罐1中補充溶劑，重復步驟a）~b）的操作多次；

d） 當透過液輸出管4中透過液濃度開始持續下降時，此時提取罐1中的原料已通過溶劑充分浸提，停止向提取罐1中補充溶劑，關閉透過液回流管5和濃縮液回流管7上的控制閥8，開啟透過液輸出管4和濃縮液輸出管6上的控制閥8，濃縮液（含原料顆粒）自縮液輸出管6排出。透過液通過透過液（含有效成分和溶劑）輸出管4排出。

采用以上對透過液輸出管4、透過液回流管5、濃縮液輸出管6和濃縮液回流管7上控制閥8的控制，實現單級裝置的循環浸提。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。