微波萃取器制造技术

本发明专利技术公开了一种萃取装置，该微波萃取器包括，采用微波不能穿透的材料制成的圆筒形容器、采用微波透过的材料制成的隔离器、过渡管，圆筒形容器与隔离器之间形成工作环隙，圆筒形容器的底部设有底法兰，并采用快开式紧固件进行紧固，工作环隙的高度为所采用的微波场共振模式的半波长的整倍数，工作环隙的平均宽度是圆筒形容器的直径的１／３～１／６。该微波萃取器具有十分显著的优点，物料在环隙中流动时能够充分吸收微波能，湍流强度大，可弥补微波场强不均匀的不足，有利于传质、传热。被萃取的物料可以是流动的微米级或毫米级颗粒，也可以是固定的大颗粒物料，该装置结构简单，成本低，制造容易，操作安全，可广泛用于化工、制药等行业。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种萃取装置，特别涉及一种利用微波能对物料加热和进行连续提取的萃取装置。
技术介绍
微波萃取法是将微波和传统的溶剂萃取法相结合后形成的一种新的萃取方法。文献《Microwave extraction-a novel sample preparation method forchromatography.Journal of Chromatography，1986，371299-254.)》首先报道了在分析化学制样技术中应用微波萃取法。近年来，这种新萃取方法的应用领域越来越广，许多专利公开了各自的微波萃取方法和所采用的设备，如中国专利申请号00120353公开了一种微波提取葡萄籽中原花青素类物质的方法；中国专利申请号00120352公开了一种微波提取银杏黄酮和银杏内酯类物质的方法；中国专利申请号00120349公开了一种微波提取茶叶中多糖、多酚类物质的方法；中国专利申请号91110686.3公开了一种微波辅助的萃取方法及其设备。在所述及的专利中，专利技术人利用微波能来提取美国薄荷、大蒜和鲑鱼，并给出了一个微波辅助提取的流程，包括至少一台微波介质加热源，一台用于混合生物物料和萃取剂的混合罐，系统萃取分离装置和再循环装置。此专利的重点不是微波萃取器和微波源，而是整个工艺流程。因此，对于连续生产，可移植性不强。中国专利申请号99114774报道了一种流体处理专用工业微波炉，流体在螺旋管中带动固体物料流动，阻力大，物料易阻塞；而且无法消除微波场加热不均匀的缺点。中国专利申请号97197512.4公开了一种对大量物料进行微波化学反应的装置，介绍了一种釜形的微波反应装置。该装置只能用于间歇操作，而且结构复杂。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是公开一利可连续操作的微波萃取器，以克服现有技术存在的物料易阻塞、不能连续生产，微波场加热不均匀，结构复杂的缺陷，该微波萃取器可用于植物物料或其它固、液两相混合物的提取，适合于化学工业与制药工业生产。本专利技术的技术方案本专利技术所说的微波萃取器包括采用微波不能穿透的材料制成、设有物料进出口的圆筒形容器；采用微波透过的材料制成、设置在圆筒形容器中的隔离器，圆筒形容器与隔离器之间形成工作环隙；通过法兰与圆筒形容器和隔离器相连接的过渡管，该过渡管与隔离器相连通，法兰与圆筒形容器之间设有防止微波泄露的O型圈，隔离器与圆筒形容器之间设有密封垫。按照本专利技术，圆筒形容器的底部设有底法兰，并采用快开式紧固件进行紧固，以便于对大颗粒物料的处理。由于工作环隙的有效工作高度应相当于工作室中微波场共振模式的半波长的整数倍，因此在本专利技术优选的方案中，工作环隙的实际高度为所采用的微波场共振模式的半波长的整倍数。在工业上使用的微波频率一般为2450MHz，波长为12.2cm，其半波长6.1cm，工作环隙的实际高度为n×6.1cm，n为大于1的整数，以2～10为宜。工作环隙的平均宽度和宽度范围应根据溶剂的极性和物料的性质设计。微波萃取器装配好后，微波在选定溶剂和物料中的穿透深度应与环隙的尺寸匹配。如果环隙平均宽度远大于微波在其中的穿透深度，那么微波能吸收会很充分，但物料没有得到足够的微波能量，需要延长提取时间。如果环隙平均宽度远小于微波在其中的穿透深度，那么微波能吸收不充分，吸收效率不高，虽然物料可以得到充分辐照。一般工作环隙的平均宽度是圆筒形容器的直径的1/3～1/6，优选值可取为1/4。本专利技术是这样运行的由微波发生器产生的微波经过波导传输，由过渡管顶部进入隔离器，微波穿透隔离器，进入工作环隙，物料从进料进口进入工作环隙，在工作环隙内流动，接受微波辐射，进行萃取，然后从物料出料口流出；当需要对大颗粒物料进行处理时，可拆开设置在圆筒形容器底部的下底法兰上的快开式紧固件，将所需要处理的物料置于工作环隙中，然后再进行微波萃取。由上述公开的技术方案可见，本专利技术的微波萃取器具有十分显著的优点，物料在环隙中流动时能够充分吸收微波能，微波能得到充分利用；湍流强度大大增强，可弥补微波场强不均匀所引起空间的过热点和过冷点的不足，既有利于传质、传热，又可弥补微波加热的不均匀；被萃取的物料可以是流动的微米级或毫米级颗粒，也可以是固定的大颗粒物料(例如，中药的饮片等)；结构简单，成本低，制造容易，操作安全。本专利技术可广泛用于化工、制药行业等固、液两相或者液液两相流体的处理，包括萃取、提取和反应等，本专利技术既可用于间歇生产(循环)，也可用于连续生产。附图说明图1为具有V形隔离器的微波萃取器的结构示意图。图2为图1中的A----A向示意图。图3为图1中的B----B向示意图。图4为具有II形隔离器微波萃取器的结构示意图。图5为图1所示的微波萃取器的流体流动状态图。图6为图4所示的微波萃取器的流体流动状态图。具体实施例方式由图1可见，本专利技术所说的微波萃取器包括采用微波不能穿透的材料制成、设有物料进口14和出口6的圆筒形容器4；采用微波透过的材料制成、设置在圆筒形容器4中的V形隔离器12，圆筒形容器4与隔离器12之间形成工作环隙13；通过上顶法兰8和下顶法兰7与圆筒形容器4和隔离器12相连接的过渡管10，该过渡管10与隔离器12相连通，上顶法兰8和下顶法兰7之间设有防止微波泄露的O型圈9，隔离器12与圆筒形容器4之间设有密封垫11。所说的微波透过的材料包括聚四氟乙烯或石英玻璃等，所说的微波不能穿透的材料包括如不锈钢、铜或钢等。圆筒形容器4的底部设有上底法兰15和下底法兰1，上底法兰15和下底法兰1设有相互配合的、具有凹槽101的耳环102，并采用快开式紧固件3进行紧固，上底法兰15和下底法兰1之间设有下O型圈2。由图1和图3可见，所说的快开式紧固件3包括一个通过固定件301可转动地固定在下底法兰1下部的螺栓302，一个与螺栓302相配合的内罗纹螺母303。将螺栓302嵌入凹槽101中，旋紧螺母303，即可紧固上底法兰15和下底法兰1，反之，则可将下底法兰1拆开。为移走萃取过程产生的热量，在圆筒形容器4外部设置具有冷却介质入口502和出口501的夹套5。图4为具有II形隔离器微波萃取器的结构示意图。由图4可见，所说的隔离器12为II形，该结构的微波萃取器更容易加工，也能获得较好的流动形式。萃取器底部或物料出口6设有测温元件，如半导体热电阻或红外传感器，以便于操作控制。用激光多普勒测速仪对图1和图4所示的微波萃取器的冷模流场分布进行考察，其结果见图5和图6，可发现流场中有多处漩涡，使湍流强度大大增强，既有利于传质、传热，又可弥补微波加热的不均匀。图5和图6中，Z为微波萃取器高度方向上的坐标值，微波萃取器底部Z值为0。Z＝100表示图中所有矢量的起点都在垂直Z轴经过刻度100mm的切面上；Z＝8表示该图所有矢量的起点都在垂直Z轴经过刻度8mm的切面上。图5和图6中，“漩涡”是指流体在萃取器中流动形成的漩涡，图5中，“反射”是指流体主体方向是顺时针流动，由于萃取器壁和底部的阻力使部分流体呈逆时针方向流动。权利要求1.一种微波萃取器，其特征在于，该微波萃取器包括采用微波不能穿透的材料制成、设有物料进口(14)和出口(6)的圆筒形容器(4)；采用微波透过的材料制成、设置在圆筒形容器(4)中的隔离器(12)，圆筒形容器(4)与隔离器(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波萃取器，其特征在于，该微波萃取器包括：采用微波不能穿透的材料制成、设有物料进口（１４）和出口（６）的圆筒形容器（４）；采用微波透过的材料制成、设置在圆筒形容器（４）中的隔离器（１２），圆筒形容器（４）与隔离器（１２）之间形成 工作环隙（１３）；通过上顶法兰（８）和下顶法兰（７）与圆筒形容器（４）和隔离器（１２）相连接的过渡管（１０），该过渡管（１０）与隔离器（１２）相连通，上顶法兰（８）和下顶法兰（７）之间设有防止微波泄露的Ｏ型圈（９），隔离器（１２）与圆筒 形容器（４）之间设有密封垫（１１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓修，杨笺康，郝金玉，姚义忠，周永传，韩伟，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]