[发明专利]一种植物精油梯次提取装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种从植物中提取有效成分的装置。具体地是用气体加热、冷凝和循环来分梯次提取植物精油装置。

背景技术

植物精油又称芳香油，挥发油，是重要的天然香料。在植物精油提取中，通常采用的方法有蒸馏、萃取、压榨、浸取、吸附等，其中以水蒸气蒸馏最为常见，这种方法往往会由于组分水解、热分解或发生其他副反应而产生不期望的杂质或破坏有效组分，而且能耗较高。以有机溶剂萃取方法提取植物精油，不仅消耗溶剂，而且萃取溶剂有可能给产品带入杂质，同时也需要回收溶剂的设备，装置相对复杂，使产品成本提高。二氧化碳超临界萃取方法，提取效果好，但是设备和运行成本高。

以加热和冷凝的方法来获取植物精油具有产品清洁、设备简单，能耗及成本相对低等优点，该方法通过直接加热和/或热气体载热间接加热原料，使原料中挥发性成分进入气相，气相的气体经冷凝后得到液相产物。该方法也已有多项相关专利公开。例如：美国专利US7,622,140，《从天然产品中提取活性物质和富集提取物的工艺和装置》(Processes and Apparatus For Extraction of Active Substances and Enriched Extracts From Natural Product，申请日2002年5月7日)公开了一种用热气体提取植物中所含有效成分的方法，该专利文件中，特别强调了用热气体提取对有效成分的选择性。其中所用循环热气体包括蒸汽(相当于水上水蒸气蒸馏，即原料不浸在水中，通入蒸汽)、空气、氮气、二氧化碳等。该发明的装置包括一个内装天然原料的蒸发器、一个鼓风机，一个气体加热器，一个冷凝器和一个凝液收集装置。鼓风机吹出的气体经过气体加热器后进入蒸发器，与蒸发器内天然产物接触，使其中的挥发油挥发，由气体携带进入冷凝器，使其中所含植物挥发油冷凝，然后收集得到提取的植物挥发油。中国专利申请《一种干式从芳香类植物提取芳香液和精油的方法》的(申请号200710113722.8，申请日2007年8月30日)也公开了一种利用热风循环提取植物精油的方法，其所用的装置与前述美国专利类似，未冷凝的尾气经循环加热后重新通入装有天然植物原料的容器，通过气体加热和循环来加热原料。上述用干燥和冷凝来获取植物精油的工艺中，主要能耗用于加热、冷凝和气体循环，能耗的高低直接影响产品生产成本。

加热和冷凝提取植物精油进一步的技术是梯次提取，即指将原料逐渐升温，收集原料处于不同温度段时得到的冷凝馏分，实现梯次提取。梯次提取可以将植物精油成分切割为不同馏程的几个部分，这样不需后续精馏工序就可能直接得到总价值更高的产品。此外，通过及时采出低温馏分，也可以很好地保护该部分产品中热敏性成分。在梯次提取工艺过程中，由于各馏分提取所需的温度压力不同变化，如何调配装置的加热和冷凝热量，实现高能效的冷凝和加热是一个对产品成本影响很大的问题。如对于植物精油中热敏性组分的提取，通常采用减压提取法，以降低提取所需的加热温度，即降低植物精油成分在气相的分压，从而加大传质动力，但是，植物精油成分气相分压的降低也使它变得更为难以冷凝，对于精油中较轻组分，需要冷却到10℃或更低的温度才可以使植物精油成分充分冷凝，而常用低成本冷却手段，如空冷和水冷一般都难以达到这样的低温。所以通常需要采用温度更低的冷剂。例如中国实用新型专利《利用制冷循环系统提取植物汁液的装置》(申请号20082017486.7，申请日2008年10月7日)公开了一种用热风提取植物精油的装置，该装置采用了一个吸收式制冷机组来提供提取装置所需的冷量，制冷机组热侧(冷剂冷凝散热)用于加热循环气，从而提高了整个系统的能效。但是，对于梯次提取植物精油的工艺，随着原料加热温度的升高，所挥发出的组分也是沸点越来越高，也就是说，在同等条件下，所需的冷凝温度也是不断变化(逐渐提高)的。如果在冷凝时过度降温，会造成能源浪费。而对于吸收式制冷机组制冷机组，是依据冷剂低压蒸发吸热和高压冷凝放热的原理，按照一定的冷侧和热侧温度及压力范围设计的，其冷侧(即冷剂蒸发侧)的温度和热侧(即冷剂冷凝侧)的温度分别取决于冷侧和热侧冷剂气相压力。如果实际工况与设计范围偏差较大时，机组效率会变差。更重要的是，热侧温度的升高会导致热侧冷剂气相压力大幅升高，超出设备可耐受的压力，并使冷剂压缩机过载。所以该装置采用的常规制冷机组的冷侧和热侧温度难以实现在较大范围内有效跟踪梯度提取工艺实际需要的原料加热温度和气体冷凝温度调节，造成能源利用的不合理，增加成本。

发明内容