多級連續動態逆流超聲提取工藝研究

劉思成，王海蓉，徐永超

（1.黑龍江省計算中心，哈爾濱150028；2.哈爾濱申宜科技有限公司，哈爾濱150028）

天然成分提取分離技術是隨著近十幾年間興起的“綠色產品”生產加工的生物工程行業應運而生。近年來，人們對天然成分的價值深入了解，全世界范圍內掀起了研究天然成分的熱潮。天然成分性狀復雜，種類繁多，而每種含量甚微，附加值高，藥用及營養價值豐富。對這些天然成分的提取分離一直是該領域的一項艱巨的任務，科研工作者在對這些天然成分性質研究的同時，研究改進傳統提取技術，發展新技術。提取分離方法不同，其有效成分含量乃至功能也會相差很大，可能會影響到其在醫療、保健作用中的功效。因此，為了有效、合理地利用天然成分，對天然成分提取分離技術研究就顯得十分必要。

對天然成分提取最常用的是溶劑萃取的方法，依靠天然成分在溶劑中的溶解性，相似相溶特性進行提取。而天然成分主要包埋在細胞壁或者液泡內，植物的細胞壁主要是纖維素構成，具有一定的硬度，是天然成分提取的主要障礙。

目前，對天然成分提取普遍采用的工藝為連續動態逆流提取工藝。工業上的逆流提取設備大多為單級連續動態逆流提取設備，為達到某一提取效率時往往設計設備較長，占地面積大，然而生產能力及生產效率比較低，大設備操作復雜，自動化程度也低。因此，單位憑借多年在該領域的經驗，潛心研究一種多級連續動態逆流超聲提取工藝，該工藝結合了逆流提取技術和新興的提取技術——超聲強化提取技術——整合兩種技術優點，優化完善，最大化發揮兩種技術優勢。

1 多級連續動態逆流超聲提取技術原理

多級連續動態逆流超聲提取技術結合連續動態逆流提取技術和超聲強化提取技術，以菲克(Fick)的擴散定律為理論基礎，固體物料與溶劑分別從浸出器兩端加入，并分別從另一端流出浸出液和排出料渣，形成逆向相對運動。由于濃度差的存在，物料中的溶質擴散至周圍溶劑中，物料在運動的過程中不斷改變與溶劑的接觸情況，在螺旋攪拌下得到充分混合，增大了固、液相接觸和濃度梯度，同時獲得了很高的效率和浸出液濃度，出渣和出液連續分離，實現連續提取。提取過程中增加超聲強化提取裝置，利用超聲波產生的強烈的空化效應、機械振動，破壞植物的細胞壁，增大物質分子運動頻率和速度，從而加速有效成分浸出。采用單、雙螺旋結構推進器作為實現載體，克服了現有僅有單螺旋結構浸出器內部原料推進不平穩、不均勻、側靠等弊端，并且可以更有效地減少設備長度，提高提取效率。

多級連續動態逆流超聲提取設備主要由：單螺旋連續動態逆流提取設備、單螺旋排渣機、雙螺旋連續動態逆流提取設備、雙螺旋排渣機組成。經過預處理的物料從進料口加入，先進行單螺旋提取，單螺旋提取后物料由單螺旋排渣機輸送到雙螺旋連續動態逆流提取設備中進行提取，由最終的雙螺旋排渣機排出，進入后一道工序。超聲波強化裝置安裝在單螺旋管道外，在進行單螺旋提取的同時，加入超聲強化提取。單、雙螺旋設備采用圖示結構擺放，不僅節約占地面積，而且大大提高了提取效率。

2 多級連續動態逆流超聲提取工藝流程

多級連續動態逆流超聲提取工藝流程如圖1所示，由預浸器、多級連續動態逆流超聲提取設備、擠壓機、溶劑罐、儲罐、管路等組成。物料通過預浸器的浸泡，吸收大量的溶劑，為提取做準備。從預浸器的排渣機，將物料輸送到多級連續動態逆流超聲提取設備里，先進行單螺旋連續動態逆流提取，通過螺旋推送，使物料充分與溶劑混合，再進行雙螺旋連續動態逆流提取，使提取過程更加平穩充分。提取后的物料含有一定的溶劑，輸送到擠壓機擠干，并回收溶劑，減少浪費和污染。這種連續動態逆流提取工藝系統，可以大幅度提高提取效率，降低溶劑的消耗，減少設備的占地面積，提高自動化程度，溶劑能有效地回收利用，減少對環境的污染，降低成本。

圖1 多級連續動態逆流超聲提取工藝流程圖

3 結語

多級連續動態逆流超聲提取技術是在單級連續動態逆流提取技術上融合新興技術——超聲技術——提高提取效率，減小占地面積，減少對環境的污染，在層出不窮的天然成分提取分離技術中，仍占有一定的技術優勢，具有重要的研究意義。

［1］ 李愛紅，劉長占.天然產物中活性成分提取技術研究進展［J］.承德石油高等專科學校學報，2003，5（4）：29-33.

［2］ 王英，崔政偉.連續動態流題取得現狀和發展［J］.包裝與食品機械，2009，（01）：89-90.

［3］ 王英.強化連續動態逆流提取的研究［D］.江南大學，2009.