循环超声提取机是一种利用超声波的物理效应来实现物质高效提取的设备。其工作原理主要基于超声波的空化效应、机械效应、热效应和表面效应等物理效应。超声波在液体中传播时,会产生一系列的压缩和稀疏区域,形成微小的气泡。当气泡在压缩区域被压缩到极限s,会在稀疏区域突然爆裂,释放出巨大的能量,这种现象称为空化效应。空化效应可以促进物质的分散和提取。同时,超声波的高频振动可以对物质产生机械力,促进物质之间的碰撞和混合,加速物质的分散和提取过程。此外,超声波在液体中的传播还会产生局部高温,提高物质的提取效率。
一、超声波发生系统(核心动力)
超声波发生器(Ultrasonic Generator/Power Supply):
功能:将市电转换为高频电信号(通常20kHz~100kHz),驱动换能器工作。
特点:具备频率调节、功率可调(如10%-100%)、定时功能、自动频率跟踪等,确保超声输出稳定高效。
超声波换能器(Transducer):
功能:将高频电信号转换为机械振动(超声波)。
类型:通常采用压电陶瓷换能器(PZT),性能稳定,转换效率高。
安装方式:多为外置式(粘接或螺栓固定在提取罐外壁),便于维护和防水。
超声波振板/振子:
换能器与金属板(如钛合金板)结合,形成超声波振板,将振动均匀传递到提取液中。
钛合金材质耐腐蚀、声波传导性好。
二、提取与循环系统
提取罐(Extraction Vessel/Tank):
功能:容纳物料和溶剂,进行超声提取的主反应容器。
材质:通常为304或316L不锈钢,耐腐蚀、易清洁。
结构:配有夹套(用于加热或冷却)、投料口、出渣口、液位计、温度传感器等。
循环泵(Circulating Pump):
功能:驱动提取液在系统内循环流动,使物料与溶剂充分接触,提高提取效率和均匀性。
类型:多为离心泵或卫生级转子泵,耐腐蚀、无泄漏。
流量可调:可根据工艺需求调节循环流量。
循环管路:
连接提取罐、泵、过滤器等,形成闭合循环回路。
材质为不锈钢,管路设计合理,避免死角。
三、加热与温控系统
加热装置:
夹套加热:通过在提取罐外壁的夹套内通入蒸汽或导热油进行加热。
电加热:部分机型在夹套内集成电加热棒。
优点:间接加热,避免局部过热,温度均匀。
温度传感器与控制器:
实时监测罐内温度,通过PID温控系统自动调节加热功率,将温度精确控制在设定值(如40°C~80°C),避免热敏成分破坏。
四、过滤与分离系统
过滤器(Filter):
功能:在循环过程中,将提取液中的药渣、固体颗粒等过滤掉,实现在线固液分离。
类型:篮式过滤器、袋式过滤器或自清洗过滤器,滤网目数可选(如80~200目)。
位置:通常安装在循环泵出口或回流管路上。
出液/出渣阀门:
用于提取完成后排放提取液或排渣。
五、控制与操作系统
控制柜/操作面板:
集成PLC(可编程逻辑控制器)或微电脑控制系统。
配备触摸屏(HMI),用于设置和监控:
超声波功率、频率、时间
提取温度
循环泵的启停和流量
提取总时间
可预设多种提取工艺程序,实现自动化运行。
安全保护系统:
过载保护:泵或超声系统过载时自动停机。
无液保护:检测到罐内无液时停泵,防止空转。
超温保护:温度过高时自动切断加热。
急停按钮。
六、辅助与安全组件
冷凝回流装置(可选):
安装在提取罐顶部,用于回收挥发性溶剂(如乙醇),减少损耗,提高安全性,适用于回流提取。
搅拌装置(可选):
部分机型配备搅拌桨,辅助混合,防止物料沉积。
机架与外壳:
支撑整机,外壳美观,符合GMP要求。