本发明专利技术提供一种梯次提取植物精油的装置，主要包括内装原料床层的蒸发器、抽气泵、气体冷凝装置和循环气体加热装置，以及产品收集罐，其中气体冷凝和循环气体加热装置为一个半导体制冷装置耦合构成，半导体制冷装置的冷侧作为气体冷凝装置，热侧作为循环气体加热装置，半导体制冷装置是由N级半导体制冷单元串联的而成的，在第1级到第N-1级半导体制冷单元冷侧物流入口处，分别设有带阀门的返流跨线，连接到该半导体制冷单元的热侧物流入口，用来调节半导体制冷单元的冷侧和热侧之间温差；本装置可以根据植物精油各馏分梯次提取的需要，按所需冷凝和加热温度提供冷量和热量，保证装置具有较高的能效，能源利用合理，降低运行成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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。该专利技术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°C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。例如中国技术专利《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。
技术实现思路
本专利技术提供了一种通过气体循环加热梯次提取植物精油的装置，可以根据植物精油各馏分梯次提取的需要，按所需冷凝和加热温度提供冷量和热量，并使制冷器的热侧和冷侧温差保持在较小的值，保证了在整个工作周期内装置的制冷和加热系统都具有较高的能效，合理利用能源，降低运行成本。本专利技术的装置主要包括内装原料床层的蒸发器、抽气泵、产品收集罐以及气体冷凝装置和循环气体加热装置，其中气体冷凝和循环气体加热装置由一个半导体制冷装置的冷侧、热侧耦合构成，即半导体制冷装置的冷侧作为气体冷凝装置，热侧作为循环气体加热装置，构成一个半导体热泵系统，所述半导体制冷装置是1到N级串联的半导体制冷单元构成，N为大于或等于2的整数，具体连接方式为蒸发器顶部与抽气泵入口相连，抽气泵出口连接到第1级半导体制冷单元的冷侧，使抽出气依次沿第1级到第N级半导体制冷单元冷侧流动，逐级冷却抽出气体；最末级半导体制冷单元冷侧出口连接到产品收集罐入口，产品收集罐顶部设有带阀门的不凝气排放管，产品收集罐底部设有带阀门的产品采出管，产品收集罐顶与最末级半导体制冷单元的热侧物流入口连通，使产品收集罐内气体与抽出气体形成逆向，依次沿第N级到第1级半导体制冷单元的热侧流过，为循环气体加热；在第1级到第N-I级半导体制冷单元冷侧物流入口处，分别设有带阀门的返流跨线，连接到该级半导体制冷单元的热侧物流入口，用来调节半导体制冷单元的冷侧和热侧之间温差；第1级半导体制冷单元热侧出口通过带阀门的循环气管连接到蒸发器底部。本专利技术的装置，在与蒸发器连接的循环气体管线上，设有带阀门的惰性气体补充管线。本专利技术的装置中，N级串联的半导体制冷单元的级数可以根据提取馏分工艺要求调整，优选为N= 3-5级。本专利技术的装置中，每个半导体制冷单元可以是单个半导体制冷器，也可以是由多个半导体制冷器并联或/和串联组合而成的制冷单元。本专利技术的装置中，蒸发器内部原料床层可以是固定床、移动床、流化床或鼓泡床等形式。本专利技术的装置，采用半导体制冷装置的冷侧、热侧耦合作为气体冷凝和循环气体加热装置，半导体制冷装置是公知的一种制冷设备，其工作原理是帕尔帖原理，它是一种可以输入电能产生温差的器件。半导体制冷最大的特点在于它基本上是一种温差型的制冷部件，半导体制冷器的冷侧是指得到冷量的一侧，热侧指得到热量的一侧，通常冷侧温度低于热侧温度，并且冷侧和热侧温差对于半导体制冷系统的能效影响较大，决定其制冷效率，温差越大，制冷效率就越差，反之亦然。也就是说，在较大温度范围内，只要冷侧和热侧温度同步升高或降低，半导体制冷的效率变化不大。本专利技术根据半导体制冷器温差型制冷特点，针对植物精油梯度提取工艺温度变化的需要，用半导体制冷单元冷侧作为冷本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种植物精油梯次提取装置，主要包括内装原料床层的蒸发器、抽气泵、产品收集罐以及气体冷凝装置和循环气体加热装置，其特征在于，气体冷凝和循环气体加热装置由一半导体制冷装置的冷侧、热侧耦合构成，半导体制冷装置的冷侧作为气体冷凝装置，热侧作为循环气体加热装置，所述半导体制冷装置是Ｎ级串联的半导体制冷单元，Ｎ为大于或等于２的整数，具体连接方式为：蒸发器顶部与抽气泵入口相连，抽气泵出口连接到第１级半导体制冷单元的冷侧，使抽出气依次沿第１级到第Ｎ级半导体制冷单元冷侧流动，逐级冷却抽出气体；最末级半导体制冷单元冷侧出口连接到产品收集罐入口，产品收集罐顶部设有带阀门的不凝气排放管，产品收集罐底部设有带阀门的产品采出管，产品收集罐顶与最末级半导体制冷单元的热侧物流入口连通，使产品收集罐内气体与抽出气体形成逆向，依次沿第Ｎ级到第１级半导体制冷单元的热侧流过；在第１级到第Ｎ－１级半导体制冷单元冷侧物流入口处，分别设有带阀门的返流跨线，连接到该级半导体制冷单元的热侧物流入口，用来调节半导体制冷单元的冷侧和热侧之间温差；第１级半导体制冷单元热侧出口通过带阀门的循环气管连接到蒸发器底部。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：苏海，任群英，王力，郭哲，张鹏，
申请(专利权)人：新疆天然芳香农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：65
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