雙級超聲波逆流提取生產線設備

        隨著現代食品藥品工業技術的發展，連續逆流提取技術在天然產物有效成分的提取中逐漸被廣泛應用；但由于提取過程傳質阻力大等原因，仍存在設備流程過長、產品質量不穩定等問題。而將超聲波作為降低傳質阻力的強化手段應用于連續逆流提取過程是有效的解決措施之一，并且符合安全、環保、可持續發展的理念。        

        本設備以具有免疫調節、保護心肌和促進機體代謝等活性的黃芪多糖為提取對象，提取前首先要通過超聲波強化下黃芪多糖靜態提取，優選出最佳的強化組合方式與最適的提取工藝參數范圍，并深入探討提取過程中關鍵因素之間的交互作用；第二，為實現最優工藝在連續逆流提取中移植與放大，建立擴散返混數學模型并解，對中試規模的單流程連續逆流提取器內兩相溶質分布進行描述；第三，在數學模型的基礎上，嵌入超聲波耦合酶解強化與兩相內擴散系數關系人工神經網絡模型，進而構建出混合模型實現對兩種強化手段作用下連續逆流提取過程傳質行為的描述；第四，以混合模型為指導，對小型單螺桿連續逆流提取設備內兩相流動場、超聲場和傳質場進行仿真計算。通過改進推進方式和設計換能器排布對多物理場分布強度及均勻性優化，進而優化傳質場。

       天然產物中的有效成分分離提取作為現代制藥工業，尤其是中成藥制藥工業的核心單元，與后續的濃縮、干燥等單元操作共同決定著成品制劑的質量。提取過程是天然產物中的有效成分由物料傳遞到溶劑的傳質過程。從擴散理論的角度來看，固液兩相的溶質濃度差是溶質轉移過程的推動力來源。濃度差越小，有效成分的提取動力也越小。目前的天然產物有效成分的工業化提取方式按照提取溶劑與物料的接觸方式不同可以分為三類：靜態間歇式提取、動態多級式提取和動態連續逆流提取。 其中，靜態間歇式提取過程中，溶劑與物料總體相對靜止接觸。隨著提取時間延長，有效成分在提取液和物料之間趨于平衡，該過程中兩相濃度差推動力越來越小，因此該提取方式效率較低，在較短的提取時間內資源難以充分利用。 在靜態間歇式提取的基礎上發展出動態多級式提取，溶劑與物料在多個靜態提取單元之間不斷轉移，其目的在于增大每個靜態提取單元內的濃度差推動力。基于兩相的不同轉移方式，多級式提取又可分為交叉錯流提取，多級循環提取等 動態連續逆流提取是使提取溶劑與物料分別從連續逆流提取設備的兩端連續加入，物料的運動方向與溶劑的運動方向相反。當連續逆流提取過程趨于穩定之后，新鮮物料會先經過濃度較高的提取液提取，新鮮的提取溶劑先提取濃度較低的物料，設備內部會保持一定的濃度梯度不變，因而傳質推動力能維持在較高水平。動態連續逆流提取與其他兩類提取方法相比，有著明顯的優點： 

（1）連續逆流提取過程同時包含了物料的浸潤、有效成分的溶出擴散以及固液兩

相的分離，相比于前兩種提取方式，更利于連續化作業； 

（2）連續逆流提取設備內部的傳質推動力能始終維持在較高水平，有利于有效成

分的快速溶出； 

（3）在相同的提取效率下，濃度差的提高可以使提取作業溫度降低，所需提取溶

劑減少，滿足了多種熱敏性溶質的提取，也降低了后續濃縮工序的成本。