双级超声波逆流提取生产线设备

        随着现代食品药品工业技术的发展，连续逆流提取技术在天然产物有效成分的提取中逐渐被广泛应用；但由于提取过程传质阻力大等原因，仍存在设备流程过长、产品质量不稳定等问题。而将超声波作为降低传质阻力的强化手段应用于连续逆流提取过程是有效的解决措施之一，并且符合安全、环保、可持续发展的理念。        

        本设备以具有免疫调节、保护心肌和促进机体代谢等活性的黄芪多糖为提取对象，提取前首先要通过超声波强化下黄芪多糖静态提取，优选出最佳的强化组合方式与最适的提取工艺参数范围，并深入探讨提取过程中关键因素之间的交互作用；第二，为实现最优工艺在连续逆流提取中移植与放大，建立扩散返混数学模型并解，对中试规模的单流程连续逆流提取器内两相溶质分布进行描述；第三，在数学模型的基础上，嵌入超声波耦合酶解强化与两相内扩散系数关系人工神经网络模型，进而构建出混合模型实现对两种强化手段作用下连续逆流提取过程传质行为的描述；第四，以混合模型为指导，对小型单螺杆连续逆流提取设备内两相流动场、超声场和传质场进行仿真计算。通过改进推进方式和设计换能器排布对多物理场分布强度及均匀性优化，进而优化传质场。

       天然产物中的有效成分分离提取作为现代制药工业，尤其是中成药制药工业的核心单元，与后续的浓缩、干燥等单元操作共同决定着成品制剂的质量。提取过程是天然产物中的有效成分由物料传递到溶剂的传质过程。从扩散理论的角度来看，固液两相的溶质浓度差是溶质转移过程的推动力来源。浓度差越小，有效成分的提取动力也越小。目前的天然产物有效成分的工业化提取方式按照提取溶剂与物料的接触方式不同可以分为三类：静态间歇式提取、动态多级式提取和动态连续逆流提取。 其中，静态间歇式提取过程中，溶剂与物料总体相对静止接触。随着提取时间延长，有效成分在提取液和物料之间趋于平衡，该过程中两相浓度差推动力越来越小，因此该提取方式效率较低，在较短的提取时间内资源难以充分利用。 在静态间歇式提取的基础上发展出动态多级式提取，溶剂与物料在多个静态提取单元之间不断转移，其目的在于增大每个静态提取单元内的浓度差推动力。基于两相的不同转移方式，多级式提取又可分为交叉错流提取，多级循环提取等 动态连续逆流提取是使提取溶剂与物料分别从连续逆流提取设备的两端连续加入，物料的运动方向与溶剂的运动方向相反。当连续逆流提取过程趋于稳定之后，新鲜物料会先经过浓度较高的提取液提取，新鲜的提取溶剂先提取浓度较低的物料，设备内部会保持一定的浓度梯度不变，因而传质推动力能维持在较高水平。动态连续逆流提取与其他两类提取方法相比，有着明显的优点： 

（1）连续逆流提取过程同时包含了物料的浸润、有效成分的溶出扩散以及固液两

相的分离，相比于前两种提取方式，更利于连续化作业； 

（2）连续逆流提取设备内部的传质推动力能始终维持在较高水平，有利于有效成

分的快速溶出； 

（3）在相同的提取效率下，浓度差的提高可以使提取作业温度降低，所需提取溶

剂减少，满足了多种热敏性溶质的提取，也降低了后续浓缩工序的成本。