申请/专利权人：中国科学院烟台海岸带研究所;众德肥料(烟台)有限公司

申请日：2017-12-26

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN107823914B

主分类号：B01D11/02

分类号：B01D11/02;C08B37/04;B01J19/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2018.04.20#实质审查的生效;2018.03.23#公开

摘要：本发明公开了一种大型内置式超声波海藻酸提取器，属于提取设备领域，用于褐藻中海藻酸的提取，其包括提取罐，提取罐内部安装有通过搅拌驱动装置带动的搅拌轴，搅拌轴上安装有搅拌叶片，搅拌叶片上加工有搅拌孔，在搅拌叶片上分别安装有通过超声波发生器带动的超声波换能器，超声波换能器分别与超声波变幅杆和超声波工具头连接。鉴于上述技术方案，本发明能够实现大型海藻酸提取设备对褐藻类中海藻酸的连续稳定提取，提高提取的效率，降低提取时间。

主权项：1.一种大型内置式超声波海藻酸提取器，包括提取罐（13），其特征在于：所述提取罐（13）的上方安装盖体（2），提取罐（13）的底部一侧设置有出料口（10），在提取罐（13）的底部设置有循环进液口（12），循环进液口（12）通过总管道（8）与循环泵（9）连接，循环泵（9）通过总管道（8）与提取罐（13）上的循环出液口（6）连接；所述提取罐（13）的内部还设置有隔板（4），隔板（4）位于盖体（2）与提取罐（13）的连接部位；所述盖体（2）上还安装有搅拌驱动装置（1），搅拌驱动装置（1）通过法兰结构与穿过隔板（4）且位于提取罐（13）内部的搅拌轴（16）连接，在搅拌轴（16）上安装有搅拌叶片（15），搅拌叶片（15）的边缘分布有超声波变幅杆（14），超声波变幅杆（14）的内部安装有超声波换能器；所述搅拌轴（16）通过轴承结构安装于隔板（4）上，且在搅拌轴（16）上安装有超声波发生器（17），超声波发生器（17）与超声波变幅杆（14）内部的超声波换能器通过绝缘导线连接；所述循环出液口（6）位于隔板（4）与搅拌叶片（15）之间的提取罐（13）的罐体上；所述搅拌叶片（15）为至少三片且绕搅拌轴（16）均匀分布，其中在搅拌叶片（15）上开有若干均匀分布的搅拌孔（21）；所述搅拌孔（21）上安装有圆环体状的超声波工具头（22），超声波工具头（22）与超声波换能器连接，超声波换能器通过绝缘垫导线与超声波发生器（17）连接；所述超声波变幅杆（14）为中空管状结构，该中空管状结构与搅拌叶片（15）的连接位置处的内部安装有超声波换能器，在中空管状结构上开有若干均匀分布的辅助孔（24）。

全文数据：一种大型内置式超声波海藻酸提取器技术领域[0001]本发明属于提取设备领域，具体地说，尤其涉及一种大型内置式超声波海藻酸提取器。背景技术[0002]海藻酸是从褐藻类植物例如海带中提取出来的多糖类碳水化合物。近年来，由于海藻酸其广泛的用途而被人们日益重视。据有关资料报道，在食品工业，海藻酸用于制作人造水果、人造蛋、果冻等人造食品，还被用作食品增稠剂、饮料的防冻剂、防沉剂、校味剂以及冰淇淋等，被人们称之为奇妙的食品添加剂。在防病冶病方面，海藻酸具有降低人体内的胆固醇含量、疏通血管、降低血液粘度、软化血管等作用，被人们誉为保健长寿食品。在纺织工业上，印染花布、上浆都需要大量使用到海藻酸，到目前为止，还没有能代替海藻酸更好的物质。在轻工业方面，利用海藻酸固定各种菌种和酶制剂，进行连续发酵、酶解、从而大大提高生产率。另外，海藻酸还作为胶囊剂，以其安全，无副作用等优势用在制药工业中。在饲料工业上，海藻酸还被用作粘结剂，诱食剂。[0003]超声波提取器作为利用超声波来强化提取分离过程，可有效提高提取分离率，缩短提取时间、节约成本、甚至还可以提高产品的质量和产量。目前，将超声波己广泛应用于提取工艺中，使提取效率有所提高。超声波提取有效物质的原理为在容器中加入提取溶媒，将物料根据需要粉碎或切成颗粒状，放入提取溶媒中；容器的外壁粘接换能器振子或将振子密封于不锈钢盒中投入容器中;开启超声波发生器，振子向提取溶媒中发出超声波，超声波在提取溶媒中产生的“空化效应”和机械作用一方面可有效地破碎物料的细胞壁，使有效成分呈游离状态并溶入提取溶媒中，另一方面可加速提取溶媒的分子运动，使得提取溶媒和物料中的有效成分快速接触，相互溶合、混合。[0004]然而现有的超声波提取装置应用于褐藻类提取海藻酸的应用较少，其提取设备针对褐藻等的适应性较差，尤其是大型的提取设备，其提取效率较低，提取时间较长，无法满足连续可靠性的海藻酸提取。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种大型内置式超声波海藻酸提取器，其能够实现大型海藻酸提取设备对褐藻类中海藻酸的连续稳定提取，提高提取的效率，降低提取时间。[0006]为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：本发明中所述的大型内置式超声波海藻酸提取器，包括提取罐，所述提取罐的上方安装盖体，提取罐的底部一侧设置有出料口，在提取罐的底部设置有循环进液口，循环进液口通过总管道与循环泵连接，循环泵通过总管道与提取罐上的循环出液口连接;所述提取罐的内部还设置有隔板，隔板位于盖体与提取罐的连接部位;所述盖体上还安装有搅拌驱动装置，搅拌驱动装置通过法兰结构与穿过隔板且位于提取罐内部的搅拌轴连接，在搅拌轴上安装有搅拌叶片，搅拌叶片的边缘分布有超声波变幅杆，超声波变幅杆的内部安装有超尸波换能器;所述搅拌轴通过轴承结构安装于隔板上，且在搅拌轴上安装有超声波发生器，超声波发生器与超声波变幅杆内部的超声波换能器通过绝缘导线连接。[0007]进一步地讲，本发明中所述的循环出液口位于隔板与搅拌叶片之间的提取罐的罐体上。[0008]进一步地讲，本发明中所述的提取罐的上部还安装有溢流管。[0009]进一步地讲，本发明中所述的提取罐在位于循环进液口的一侧安装有出渣口。[0010]进一步地讲，本发明中所述的盖体上安装有观察口和人孔。[0011]进一步地讲，本发明中所述的搅拌叶片为至少三片且绕搅拌轴均匀分布，其中在搅拌叶片上开有若干均匀分布的搅拌孔。[0012]进一步地讲，本发明中所述的搅拌孔上安装有圆环体状的超声波工具头，超声波工具头与超声波换能器连接，超声波换能器通过绝缘垫导线与超声波发生器连接。[0013]进一步地讲，本发明中所述的超声波工具头的数量少于搅拌孔的数量。[00M]进一步地讲，本发明中所述的超声波变幅杆为中空管状结构，该中空管状结构与搅拌叶片的连接位置处的内部安装有超声波换能器，在中空管状结构上开有若干均匀分布的辅助孔。[0015]进一步地讲，本发明中所述的提取罐的外部覆盖有加热层。[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用内置式的超声波提取设备，能够有效增加提取过程中的提取效率，在提取罐内部的萃取液中形成均匀的超声波分布强度，提高萃取液与物料的充分接触，进而有效增加物料中海藻酸的提取效率。附图说明[0017]图1是本发明的结构示意图。[0018]图2是本发明中搅拌叶片的结构示意图。[0019]图3是本发明中超声波变幅杆的结构示意图。[0020]图中：1、搅拌驱动装置;2、盖体;3、观察口；4、隔板;5、溢流管;6、循环出液口；7、力口热层;8、总管道;9、循环泵；10、出料口；11、出渣口；I2、循环进液口；I3、提取罐；14、超声波变幅杆;15、搅拌叶片；16、搅拌轴；I7、超声波发生器;18、人孔;I9、叶片安装套件;20、矩形板;21、搅拌孔;22、超声波工具头;23、变幅杆组;24、辅助孔。具体实施方式[0021]下面结合实施例对本申请所述的技术方案作进一步地描述说明。[0022]实施例1:一种大型内置式超声波海藻酸提取器，包括提取罐13，其特征在于:所述提取罐13的上方安装盖体2,提取罐13的底部一侧设置有出料口10,在提取罐13的底部设置有循环进液口12，循环进液口12通过总管道8与循环栗9连接，循环栗9通过总管道8与提取罐13上的循环出液口6连接;所述提取Si13的内郃还设置有隔板4，隔板4位于盖体2与提取罐13的连接部位;所述盖体2上还安装有搅拌驱动装置1，搅拌驱动装置1通过法兰结构与穿过隔板4且位于提取罐3内部的搅拌轴I6连接，在搅拌轴I6上安装有搅拌叶片15，搅拌叶片15的边缘分布有超声波变幅杆14,超声波变幅杆14的内部安装有超声波换能器;所述搅拌轴16通过轴承结构安装于隔板4上，且在搅拌轴16上安装有超声波发生器17,超声波发生器17与超声波变幅杆14内部的超声波换能器通过绝缘导线连接。[0023]实施例2:—种大型内置式超声波海藻酸提取器，其中所述的循环出液口6位于隔板4与搅拌叶片5之间的提取罐13区域内，所述提取罐13的上部还安装有溢流管5。所述提取罐13在位于循环进液口12的一侧安装有出渣口11。所述盖体2上安装有观察口3和人孔18。所述搅拌叶片15为四片且绕搅拌轴16均匀分布，其中在搅拌叶片15上开有若干均匀分布的搅拌孔21。所述搅拌孔21上安装有圆环体状的超声波工具头22,超声波工具头22与超声波换能器连接，超声波换能器通过绝缘垫导线与超声波发生器17连接。所述超声波工具头22的数量少于搅拌孔21的数量。所述超声波变幅杆14为中空管状结构，该中空管状结构与搅拌叶片15的连接位置处的内部安装有超声波换能器，在中空管状结构上开有若干均匀分布的辅助孔24。所述提取罐13的外部覆盖有加热层7。其余部分的结构及连接关系与任一前述实施例中所述的结构及连接关系相同。[0024]鉴于上述实施例，本申请在使用时，其工作过程及原理如下：本发明的目的在于提供一种稳定可靠的大型内置式超声波海藻酸提取器，用以通过循环式的方式提高褐藻等在萃取液中的提取效率，降低提取时间。[0025]本发明中所述的主要结构包括用以盛放褐藻等物料和萃取液的提取罐13,提取罐13为球形结构或者圆柱形结构，提取罐13外部设置有用以循环萃取液的循环栗9,循环栗9通过总管道8分别安装于提取罐13的上段和底部。具体地说，循环栗9通过总管道8安装于提取罐13的底部循环进液口12,通过总管道8安装于提取罐13的循环出液口6处。循环出液口6位于搅拌叶片15和隔板4之间区域的提取罐13上。[0026]为了更好的实现循环效果，本发明采用多路循环的结构形式，即通过循环进液口12和循环出液口6来分别与不同循环管路的总管道8连接，不同的总管路8与不同的循环泵9连接，循环栗9可以调整循环液的循环速度，以增加提取罐13内萃取液与物料的扰动程度，增加超声波在萃取液和物料之间的分布均匀性。为此，本发明中所述的循环液出液口6的数量为在单侧的提取罐13的筒壁上为上下分布的两层。其中顶层的循环液出液口6位于隔板4与搅拌叶片15之间，底层的循环液出液口6位于搅拌叶片15中部位置对应的提取罐13的筒壁处。[0027]本发明中所述的搅拌叶片15为主要的搅拌装置，其通过叶片安装套件19固定在搅拌轴16上。所述的搅拌叶片15包括至少三个绕搅拌轴16均匀分布的矩形板20。如图2所示，在叶片安装套件19上对称分布有四个矩形板20,矩形板20上分布有若干的搅拌孔21，搅拌孔21为通孔，能够在搅拌过程中允许萃取液和物料通过，并在通过过程中增加液体流速，进而增加与超声波之间的接触速度，提高细胞壁的破碎效果。[0028]除了采用在搅拌叶片15上增加搅拌孔21的结构，本发明中另一主要的设备为超声波发生器17和超声波变幅杆14、超声波工具头22,其中所述的超声波发生器17位于隔板4上方区域内的搅拌轴16上，并随着搅拌轴16转动。所述超声波发生器17通过导线与同样位于搅拌轴16上的超声波转换器通过绝缘信号连接，超声波换能器均位于搅拌叶片15上。具体地说，超声波换能器分别与超声波变幅杆14和超声波工具头22连接。其中超声波工具头22为圆环形结构，其与搅拌孔21同轴连接，并且超声波工具头22通过紧固螺栓与其一侧同样位于搅拌叶片15上的超声波换能器连接。所述的超声波变幅杆14为中空的管状结构，而且超声波变幅杆14均匀分布在搅拌叶片15的纵向侧边缘，如图1和图2所示。在中空管状结构的超声波变幅杆14与搅拌叶片15连接位置处安装有超声波换能器，超声波换能器同样通过绝缘防水的导线与超声波发生器17连接。[0029]超声波换能器能够分别带动超声波变幅杆14与超声波工具头22振动，并且在振动过程中使得区域内的物料细胞壁破碎，破碎后与萃取液充分混合，增加萃取的效率。由于超声波工具头22同样是位于搅拌孔21处，因此能够有效增加萃取的效果，缩短萃取时间。超声波变幅杆14为中空管状结构，在该中空管状结构上开有若干的辅助孔24,辅助孔24的目的在于提供进一步增加超声波变幅杆14与萃取液及物料的接触程度，通过辅助孔24放大小范围内的细胞壁破碎效果。[0030]本方面中所述的搅拌轴16是在搅拌驱动装置1的驱动下进行转动的，搅拌驱动装置1采用的是驱动电机，其能够通过电机轴和连接法兰与搅拌轴16连接。并且上述的连接位置是位于隔板4的上方，为了保证隔板4不受到底部的萃取液和物料的影响，在本发明中隔板4的下方安装有位于提取罐13上的溢流管5,溢流管5用于观察内部的萃取液和物料是否超出允许的水位。所述的搅拌轴16与搅拌驱动装置1的传动轴连接后，穿过隔板4伸入到提取罐13的罐体中。在搅拌轴16与隔板4的连接位置处安装有轴承结构，便于搅拌轴16的转动也便于连接位置处的密封便捷性。[0031]在萃取过程中，有可能会产生一定量的残渣，这些残渣会因为自身的抱团和重力作用沉淀于提取罐13的底部。如果提取罐13的底部不设置相应的清理孔或者清理装置，容易影响提取罐13的提取效率和设备的稳定运行。因此，在本发明中的提取罐13的底部安装有出渣口11，出渣口11能够方便人工清理提取罐13内部的沉积物。同时，在本发明中各个连接件位置均采用多段式的法兰连接结构，这些法兰连接结构的好处在于能够方便拆卸维修，提高设备的检修效率，降低检修的难度，且便于更换损坏物件，降低维护成本。[0032]虽然采用超声波萃取方式对温度要求不高，无需进行加热即可完成萃取。但是，由于外界的环境变化复杂，尤其是大型的萃取设备，其受到外界的影响较为强烈，因此本发明在提取罐I3的外部覆盖有一层采用电阻丝和阻燃保温材料制成的加热层7,能够应对寒冷天气下的萃取作业，保证萃取液和物料的正常接触与流动性。[0033]在需要将萃取完成后的溶液放出转运至下一工序过程中，通过位于底部一侧的出料口10即可完成操作。需要说明的是，出料口10的设置位置要高于出渣口11的位置，这样能够在停止工作静止后，残渣不会影响出液口10的出液质量。

权利要求：1.一种大型内置式超声波海藻酸提取器，包括提取罐（13，其特征在于：所述提取罐13的上方安装盖体⑵，提取罐（13的底部一侧设置有出料口（10，在提取罐（13的底部设置有循环进液口（12，循环进液口（12通过总管道8与循环栗9连接，循环栗9通过总管道8与提取罐（13上的循环出液口（6连接;所述提取罐（13的内部还设置有隔板4，隔板4位于盖体2与提取罐（13的连接部位;所述盖体2上还安装有搅拌驱动装置⑴，搅拌驱动装置⑴通过法兰结构与穿过隔板⑷且位于提取罐⑶内部的搅拌轴（16连接，在搅拌轴（16上安装有搅拌叶片（15，搅拌叶片（15的边缘分布有超声波变幅杆14，超声波变幅杆（14的内部安装有超声波换能器;所述搅拌轴（16通过轴承结构安装于隔板4上，且在搅拌轴（16上安装有超声波发生器（17，超声波发生器（17与超声波变幅杆14内部的超声波换能器通过绝缘导线连接。2.根据权利要求1所述的一种大型内置式超声波海藻酸提取器，其特征在于:所述循环出液口⑹位于隔板⑷与搅拌叶片（15之间的提取罐13的罐体上。3.根据权利要求1所述的一种大型内置式超声波海藻酸提取器，其特征在于:所述提取罐13的上部还安装有溢流管5。4.根据权利要求1所述的一种大型内置式超声波海藻酸提取器，其特征在于:所述提取罐13在位于循环进液口（12的一侧安装有出渣口（11。5.根据权利要求1所述的一种大型内置式超声波海藻酸提取器，其特征在于:所述盖体2上安装有观察口（3和人孔18。6.根据权利要求1所述的一种大型内置式超声波海藻酸提取器，其特征在于:所述搅拌叶片（15为至少三片且绕搅拌轴（16均匀分布，其中在搅拌叶片（15上开有若干均匀分布的搅拌孔21。7.根据权利要求6所述的一种大型内置式超声波海藻酸提取器，其特征在于:所述搅拌孔21上安装有圆环体状的超声波工具头22，超声波工具头22与超声波换能器连接，超声波换能器通过绝缘垫导线与超声波发生器17连接。8.根据权利要求7所述的一种大型内置式超声波海藻酸提取器，其特征在于:所述超声波工具头22的数量少于搅拌孔21的数量。9.根据权利要求1所述的一种大型内置式超声波海藻酸提取器，其特征在于:所述超声波变幅杆14为中空管状结构，该中空管状结构与搅拌叶片（15的连接位置处的内部安装有超声波换能器，在中空管状结构上开有若干均匀分布的辅助孔24。10.根据权利要求1至9中任意一项权利要求所述的一种大型内置式超声波海藻酸提取器，其特征在于:所述提取罐13的外部覆盖有加热层7。

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