一種制作鐵皮石斛口服液、飲片飲料的同步生產裝置制造方法
【專利摘要】一種制作鐵皮石斛口服液、飲片飲料的同步生產裝置，由液壓單元、壓力變送器、隧道式蓄能器、螺旋射流噴管、中央處理器、壓力傳感閥、時間繼電器、信號轉換接收器、控制閥、信息處理裝置、數據采集裝置、動力源、節點傳感器共同組成；所述的隧道式蓄能器為3根不銹鋼承壓管連接成門框式，多個門框管的一端U型接管連接排列成隧道型，隧道式蓄能器與螺旋射流噴管工藝條件結合下，以20度以下低溫500MPa以上超高壓液態瞬間爆破鐵皮石斛植物細胞，隧道式蓄能器能夠滿足中等批量生產的要求，是多糖肽含量及高的多成品同步生產工藝裝置。
【專利說明】—種制作鐵皮石斛口服液、飲片飲料的同步生產裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制作鐵皮石斛口服液飲片飲料的同步生產裝置，屬于共性技術范圍物聯網生物工程領域，低溫爆破植物細胞的同步生產工藝裝置。
【背景技術】
[0002]鐵皮石斛在全國興起大面積種植，石斛為蘭科多年生附生草本植物，具有獨特的藥用價值，被譽為九大仙草之首以莖入藥，中藥名為石斛，屬補益藥中的補陰藥《中國藥典》，按照目前石斛種植的快速發展，產業化的大面積種植、風起云涌的種植散戶，而恰恰缺少規模化深加工行業的跟上，停留在楓斗法上尋市場，長期下去石斛價格將出現蔬菜價，(2012年底石斛價格鮮品每公斤為800-1500元，與2010年的價格比，2年內下跌了50%)。
[0003]由于植物中至少含30%以上熱敏性物質，害怕高溫，而鐵皮石斛成品工藝大部分停留在將嫩莖扭成螺旋狀或彈簧狀，曬干，商品為楓斗存儲，楓斗再加工必須通過高溫，沒有新的鐵皮石斛深加工產品、精品開發，形成石斛采集后價格大幅度下跌。
[0004]植物多糖的提取方法一般為沸水提取，周期長，溫度高，液料比大，不利于工業化生產，低溫超高壓(UHP)細胞爆破技術，是依據幾個壓力變量和一個或多個循環壓力之間的植物細胞爆破，通過爆破細胞石斛多糖的提取率是含量的95%，得出口服液最佳的生產工藝方法。
[0005]目前現有的鐵皮石斛多糖的提取方法為:鐵皮石斛用水為:100ml/g;提取溫度為100°c，提取時間為3-5小時，提取后至少有60%以上的介質水浪費，較先進的有電磁震蕩、酶解反應、超聲波提取，都由于其能量小而工業化成本及高，工藝過程復雜。
[0006]對比文件:200810162493.3的石斛多糖提取方法、201210080911.0響應面法石斛多糖提取工藝、201210291799.5的一次性石斛多糖毛蘭素分離提取方法，都存在著石斛資源浪費的缺陷，石斛多糖肽得率及低、節能減排效果不理想的缺陷。
[0007]對比文件201110148468.1的液體食品的超高冷等靜壓連續滅菌方法及裝置，其只是對液體食品進行滅菌試驗，本口服液雖然屬于液體范圍(液體食品)只屬于常規通用名稱，尤其是由于植物品種的不同其工藝要求也不同，更尤其的是中草藥目標植物的不同、細胞精華釋放效果也就不同，單一的壓力范圍只起滅菌作用，其工藝時間長耗能大而損失了利用率。
[0008]對比文件200810162493.3的石斛多糖提取方法、201210080911.0響應面法石斛
多糖提取工藝、都存在著鐵皮石斛資源無法完全利用的缺陷，還存在多糖釋放不完全產品得率低、工藝流程中節能減排效果無法提高的缺陷。
[0009]鐵皮石斛含有豐富的多糖類物質，具有增強免疫功能的作用，沒有能夠實現規模化深加工的工藝跟進，石斛原料市場將供大于求，靜態UHP共性技術與動態超音速水射流工藝結合，工藝流程初步的實驗表明，低溫超高壓可以促使石斛多糖細胞的成熟爆破，在超音速水射流工況下，空穴效應爆破鐵皮石斛植物細胞，石斛多糖含量釋放95%以上，(UHP)是植物細胞爆破技術的簡稱，經查國內外文獻，均無以電子程序控制(UHP)共性壓強與螺旋射流噴管結合，產生超音速射流激爆石斛植物細胞提取多糖的有關工藝報道。
[0010]本發明公開了一種制作鐵皮石斛口服液飲片飲料的同步生產裝置，屬于中草藥提取創新術領域，是在產業共性技術(UHP)研發創新中的延伸，隧道式蓄能器與螺旋射流噴管工藝條件結合下，以20度以下低溫500Mpa以上超高壓液態瞬間爆破鐵皮石斛植物細胞，多糖肽含量及高的多成品同步生產工藝裝置方法，隧道式蓄能器能夠滿足中等批量生產的要求。
【發明內容】
[0011]本裝置創新產生了(UHP)工藝條件，是克服以前技術缺陷，從酶解反應、超聲波浸
[0012]提、膜分離、醇析和二氧化碳超臨界、流體萃取等技術整合總結不足因素的改革，隧道式蓄
[0013]能器能夠最大化降低批量生產運行成本，發揮鐵皮石斛的綜合經濟效益；提高石斛多糖純度(多糖肽)。相比目前應用較多的超聲波、電磁震蕩破碎法的最大問題是:超聲震蕩過程中聲波被溶液吸收產生大熱量，不能及時將熱量移出，促使細胞懸浮液的溫度急劇升高，導致酶和其它生物活性物質變性失活，也因大容量容器的聲波傳遞和散熱困難，限制了產業化的大規模應用，(UHP)為超高壓液態技術的簡稱。
[0014]該裝置能夠解決上述技術問題，以植物細胞循環爆破的時間、壓力溫度環比、及料液比這些影響石斛多糖提取率的因素上，進行工藝條件創新，隧道式蓄能器釋放壓力時，產生正負能量的轉換，在螺旋射流噴管內產生2馬赫超音速射流，從而提高鐵皮石斛多糖的得率，三種成品在一個工藝流程中同步產出，減少能源的消耗。
[0015]多糖肽含量由石斛產地、品種、管理的不同而不同，由于鐵皮石斛徑桿組織緊密，有效成分泄出條件需要130度以上高溫，高溫又破壞了植物細胞內的熱敏性物質，使植物活性物質的穩定性差、且細胞壁結構比較緊密，現有工藝提取含量低而無鐵皮石斛深加工聞品質成品。
[0016]本發明提供的是一種制作石斛口服液飲片飲料的同步生產工藝及裝置，以電子程序控制隧道式蓄能器與超音速水射流工藝結合，在傳感器信息導向下在螺旋射流噴管內進行正負能量的轉換，產生空穴效應激破鐵皮石斛植物細胞，釋放多糖肽含量及高的同步生產工藝裝置。
[0017]本發明的具體技術方案如下:
[0018]一種制作鐵皮石斛口服液、飲片飲料的同步生產裝置，由液壓單元1、壓力變送器
2、隧道式蓄能器3、螺旋射流噴管4、中央處理器5、壓力傳感閥6、時間繼電器7、信號轉換接收器8、控制閥9、信息處理裝置10、數據采集裝置11、動力源12、節點傳感器13共同組成。
[0019]中央處理器5線路連接信號轉換接收器8、信息處理裝置10、時間繼電器7，信息處理裝置10、數據采集裝置11，時間繼電器7線路連接液壓單元1、動力源12，液壓單元1管通連接壓力變送器2，壓力變送器2管通連接隧道式蓄能器3，隧道式蓄能器3的兩端安裝有壓力傳感閥6，隧道式蓄能器3 —端固定連接壓力變送器2、一端管通連接螺旋射流噴管4，控制閥9、節點傳感器13安裝在螺旋射流噴管4與隧道式蓄能器3的連接管上；其特征是:所述的隧道式蓄能器1為3根不銹鋼承壓管連接成門框式，多個門框管的一端U型接管連接排列成隧道型，所述排列成隧道的排列數由設計要求的容積=內徑X長度來決定。
[0020]所述的隧道式蓄能器3的承壓管體主要技術參數=設計管體內徑d ^ 50 mm;外徑D ^ 135 mm;長度3000 mm;徑比K =2.7，工作壓力pW =620 Mpa、爆破壓力pb=46.39pff =3246.3Mpa、設計壓力pd = 1.7pff =1200 Mpa、設計溫度為室溫；自增強壓力pA =0.89pff = 640 Mpa、增壓比16:安全工作壓力pA =0.81pff =568.25Mpa，材料機械性能σ s= 980 MPa; ob = 1310 Mpa，性能比≥0.6，其特點是U型接口采用特殊設計的密封件，確保工業化生產的容量要求。
[0021]本設計的隧道式蓄能器3工作壓力達到620Mpa，承壓能力800 MPa，但考慮到壓力超過600 MPa后，單純的水介質將結冰，因此，液態食品加工所采用的壓力通常不超過600 MPaο
[0022]所述的液壓單元1為40_50Mpa的液壓站，由中央處理器5連接的時間繼電器
[0023](7)按照設計要求的保壓時間循環工作。
[0024]所述的動力源12采用的是新穎諧波電機，當壓力變送器2提增壓強時電機耗電功率不變，比常規電機節電30%以上，體積小可附在液壓站底座框架上。
[0025]所述的壓力變送器2由高壓缸與低壓缸及電子液壓換向閥組成為雙缸雙作用，兩端設有分腔室與常壓通孔，分腔室可與壓力變送器2的主體拆卸，清理不同介質、更換密封環。
[0026]與現有技術相比，本裝置的有益效果是:工藝裝置在制作鐵皮石斛口服液、飲片飲料能夠同步生產，以鮮品鐵皮石斛清洗后初斷成段，進入高速打漿機后用潔凈水按照鐵皮石斛的衆液比要求稀釋，于450~550Mpa的壓力下保壓5-15分鐘釋放壓力，加壓、減壓循環操作3次節由節點傳感器控制，工藝全過程為0.65小時50L ;釋放壓力后的鐵皮石斛漿液采用3組孔徑分別為1.2μπι、0.8μπι、0.6μπι陶瓷膜過濾、去渣得鐵皮石斛多糖提取液(口服液)，經醇沉淀定量測得多糖含量的純度遠超現有工藝，渣通過制藥壓片機壓成飲片。
[0027]本發明還提供的一種制作鐵皮石斛口服液、飲片飲料的同步生產工藝，可以設置以下3個變量:鐵皮石斛干品(楓斗)及鮮品與水的液料比、提取壓力和保壓時間、根據細胞結構爆破效果對應，利用循環3次加壓、減壓進螺旋射流噴管，沉淀、濃縮、分離得到石斛多糖肽，分離后的剩余液為飲料。
[0028]對比在用工藝時間得出；(UHP)溫度以及料液環比、加壓循環次數及壓力的變化，對石斛多糖提取率的影響因素進行優化，結論是最佳優化條件的溫度為18.5°C ;循環加壓3次的壓力分別為:450Mpal0分鐘、500Mpal0分鐘、550Mpal0分鐘，工藝時間為0.65小時5L，環比為1.25時，多糖的得率可以達到石斛含量的95%以上。
[0029]該裝置應用步驟為:(一)用干品鐵皮石斛(楓斗)初斷成的段，再用潔凈水按照鐵皮石斛的液料比在常溫下浸泡，慮除余水再用潔凈水按照鐵皮石斛液料比進入高速打漿機，于450~550Mpa的壓力下保壓5_15分鐘釋放壓力，加壓、減壓循環操作3次。
[0030](二)鮮品石斛清洗后初斷成段后進入高速打漿機，再用潔凈水按照鐵皮石斛的漿液比稀釋，于450~550Mpa的壓力下保壓15分鐘釋放壓力，加壓、減壓循環操作3次；其特征在于:以電子程序控制壓強生成與釋放的共性功能，再結合螺旋射流噴管工藝，在傳感器信息導向下轉換正負能量，使石斛液料在螺旋噴管腔內產生空穴效應，噴管出口超音速射流激爆鐵皮石斛植物細胞。
[0031]可設置循環壓力和保壓時間；根據細胞結構爆破效果依次加壓為:450、500.550Mpa,保壓時間為:15分鐘、10分鐘、5分鐘進行減壓循環由節點傳感器控制，產品沉淀濃縮優化為石斛多糖肽，分離液為飲料。
[0032]由于不銹鋼材質能夠滿足食品衛生級要求，釋壓后的鐵皮石斛漿液采用3組孔徑分別為1.2μπι、0.8μπι、0.6μπι陶瓷膜過濾去渣，通過常規制藥壓片機將渣壓成飲片。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1為承壓裝置隧道式蓄能器，
[0034]圖2為系統裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面本裝置結合附圖2作進一步描述:
[0036]所述的液壓單元1為40_50Mpa的常規液壓站，由中央處理器5連接中的時間繼電器7按照設計要求的保壓時間循環工作，當動力源12使液壓單元1開始工作時，由于動力源12采用的是諧波電機，在壓力變送器2提增壓強時諧波電機耗電功率不變，體積小比常規電機節電30%以上。
[0037]液壓站的壓力源通過管路進入壓力變送器2，以多級增壓的方式變送壓力至隧道式蓄能器3，隧道式蓄能器3由三根不銹鋼管門式連接，在門式不銹鋼管一端U型接管連接另一門式不銹鋼管串連排列成一隧道，所需門式排列按照設計要求的容量計算，排列數由要求的容積=內徑X長度來決定多少門不銹鋼管串連，隧道式蓄能器3 —端有一封頭，封頭上開有一連接孔，螺旋射流噴管4的進口一則面開有一連接孔，由管通連隧道式蓄能器3的封頭連接孔上，所述螺旋射流噴管4的內腔兩頭小中間鼓圓，距噴口 50mm處安裝有大于噴口孔徑的靶塊，靶塊材質為硬質陶瓷。
[0038]當工藝設計條件為500L的隧道式蓄能器3 —端釋放壓力時，中央處理器5通過信息處理裝置10、數據采集裝置11設定的時間值，被信號轉換接收器8、信息處理裝置10發送指令到時間繼電器7，時間繼電器7線路連接液壓單元1上動力源12、停止動力源12的工作來滿足保壓時間的循環，節點傳感器13確定不同的保壓時間。
[0039]隧道式蓄能器3兩端安裝的壓力傳感閥6，將壓力變送器2的壓強信息、安全報警信息通過信號轉換接收器8、信息處理裝置10發送到中央處理器5，開啟隧道式蓄能器3一端的控制閥9連通螺旋射流噴管4，隧道式蓄能器3中的壓液進入螺旋射流噴管4內，在螺旋射流噴管4內產生正負能量的轉換，釋壓噴出2馬赫超音速射流沖擊硬質陶瓷靶塊，進一步激爆石斛植物細胞提高鐵皮石斛多糖的得率，三種成品在一個工藝流程中同步產出，減少能源的消耗。
[0040]所述的隧道式蓄能器3為3根不銹鋼承壓管連接成門框式，多個門框管的一端U型接管連接排列成隧道型，所述排列成隧道的排列數由設計要求的容積=內徑X長度來決定。
[0041]所述的壓力變送器2由高壓缸與低壓缸及電子液壓換向閥組成，為雙缸雙作用，(另有專用設計)兩端設有分腔室與常壓通孔，分腔室可與壓力變送器2的主體拆卸，清理不同介質、更換密封環，隔離壓力變送器2中來自液壓站的油壓、油氣。
[0042]承壓管體主要技術參數
[0043]設計管體內徑d ^ 50 mm;外徑D ^ 135 mm;長度3000 mm;徑比K =2.7，工作介質為水。工作壓力pW =620 Mpa、爆破壓力pb = 46.39pff =3246.3Mpa、設計壓力pd =1.7pff=1200 Mpa、設計溫度為室溫；自增強壓力pA = 0.89pff = 640 Mpa、增壓比16:安全工作壓力 pA =0.81pff =568.25Mpa，材料機械性能 σ s ≥ 980 MPa; ob ^ 1300 Mpa，性能比≥0.6。
[0044]本設計的超高壓設備工作壓力達到620Mpa，承壓能力800 MPa，但考慮到壓力超過600 MPa后，單純的水介質將結冰，因此，液態食品加工所采用的壓力通常不超過600MPao
[0045]實施例:鐵皮石斛口服液生產
[0046]一、干品加工
[0047]1、干品浸泡將鐵皮石斛干品斷段為0.5-20_，浸泡至含水率大于60% (重量含量、一般24小時)，浸泡的同時具有清洗作用，慮去泡余的水后用潔凈水按照65比1鐵皮石斛的液料比混合，用高速打漿機打漿，進入存儲罐作加壓準備。
[0048]2、鐵皮石斛的漿液用真空泵吸入500L超高壓系統裝置，壓力發生器分級循環加壓為450、500、550Mpa各一次，依次保壓時間為15、10、5min，第3次釋放壓力后漿液在螺旋
[0049]射流噴管內產生2馬赫超音速射流激爆石斛植物細胞，然后膜過濾去渣，在無菌條件下罐裝即成為一種鐵皮石斛特效口服液。
[0050]二、鮮品加工
[0051]1、清洗打漿將鐵皮石斛鮮品清洗、剪切段為0.5-20mm,直接用潔凈水按照50比1鐵皮石斛的液料比用高速打漿機打漿，進入存儲罐作加壓準備。
[0052]2、鮮鐵皮石斛的漿液用真空泵吸入500L超高壓系統裝置，壓力發生器分級循環加壓為450、500、550Mpa各一次，每次保壓時間均為lOmin，第3次釋放壓力后漿液在螺旋射流噴管內以2馬赫超音速射流激爆石斛植物細胞，然后膜過濾去渣，在無菌條件下罐裝即成為一種鐵皮石斛特效口服液。
[0053]三、微量多糖飲料
[0054]1、濃縮提取:將鐵皮石斛鮮品清洗、剪切為0.5-20mm段，用潔凈水按照50比1
鐵皮石
[0055]斛的料液比直接用高速打漿機打漿，進入存儲罐作加壓準備。
[0056]漿液用真空泵吸入500L超高壓系統裝置，用壓力發生器分級循環加壓450.500.550Mpa各一次，每次保壓時間lOmin，第3次釋放壓力后漿液在螺旋射流噴管內以2馬赫超音速射流激爆鐵皮石斛植物細胞，然后過濾去渣。
[0057]過濾液以醇沉淀法漂去上層清液,再用3組孔徑分別為1.2 μ m、0.8 μ m、0.6 μ m納米陶瓷膜脫水濃縮得多糖濃漿，經改良的苯酚-硫酸法定量測定多糖的得率是石斛含量的95%以上。
[0058]2、漂清液經測定還含有0.5-1.2%的多糖及其它元素，漂清液在無菌條件下罐裝即可成為一種含有微量元素多糖的飲用水，附加值遠遠超過類礦泉水的飲料。[0059]四、鐵皮石斛多糖飲片由于過濾后的余渣內含至少0. 5-1. 2%以上的鐵皮石斛多 糖、生物堿、毛蘭素等多種其它元素，經干燥至含水率小于20%時與（藥用規定許可使用的) 可食用固片劑5%混合，用制藥壓片機制片、即為一種低含量多糖的保健飲片，成品包裝。
[0060]本發明具有如下優點和效率
[0061]應用一種制作鐵皮石斛口服液、飲片飲料的同步生產工藝，由于動力源12采用的 是一種新穎的諧波電機，在壓力變送器2提增壓強時諧波電機耗電功率不變，體積小比常 規電機節電30%以上，由電子程序控制各安全報警裝置及控制閥確保工藝過程操作安全。
[0062]當工藝條件為500L以下的超高壓系統裝置及螺旋射流噴管，采用不銹鋼材質的 承壓裝置隧道式蓄能器及噴管內腔，完全達到食品衛生級要求，最高壓力為6150Mpa，溫度 低于20°C，分級加壓為450. 500. 550Mpa循環3次后，漿液在通過螺旋射流噴管腔體中正 負能量的轉換下產生空穴效應，以2馬赫超音速射流激爆石斛植物細胞、多糖釋放95%以 上。
[0063]由于壓力變送器為雙缸雙作用，能夠滿足工業化生產要求的大流量，兩端設有分 腔室與常壓通孔，分腔室可與壓力變送器2的主體拆卸，清理不同介質、更換密封環，可隔 離壓力變送器中來自液壓站的油壓油氣，通過分腔室可避免油氣穿出污染口服液，是確保 石斛口服液、飲料飲片生產衛生標準的必要條件。
[0064]在工藝時間為M小時500L的產量可達中級以上工業化，多糖的泄出率石斛含 量的95%，縮短了生產時間，生產工藝過程溫度低，耗能低節約生產運轉成本；提高了產品 效率；環比為1 :25時降低了能源損耗，水資源無浪費，生產工藝全過程無三廢零排放，符 合國家環保清潔工業化的生產標準，還能夠應用于大批量液態食品的低溫滅菌、例如牛奶、 酒、飲料。
[0065]綜上所述，本發明采用的（UHP)超高壓循環加壓設計模型是口服液生產方法的創 新，屬于一種共性技術的延伸，與現有工藝電磁震蕩、酶解反應、超聲波法相比，其工業化產 量規模及多糖得率最大化(按不同品種石斛的多糖含量不同)，并且所得到的最佳條件不是 設定的值，而是在設定條件的范圍之內，隧道式蓄能器采用（UHP)超高壓循環加壓與螺旋射 流噴管結合，得到的是最佳的量化工藝條件。
[0066]裝置應用工藝簡單，電子程序控制操作方便、安全，運轉成本低廉，適于自動化工 業生產；產品色澤好，溶解性好，活性成分高，口服液中的有效成分完全被人體吸收。
[0067]最后，還需要注意的是，一種制作鐵皮石斛口服液、飲片、飲料的同步生產工藝裝 置，由于其低溫液態超高壓工藝為共性技術可應用范圍及廣，以上列舉的僅是本發明的若 干個具體實施例，顯然，本發明不限于以上實施例，還可以有許多更新改進、產品創新、同族 專利申請，本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容中直接導出或聯想到的所有變 形，均應認為是本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種制作鐵皮石斛口服液、飲片飲料的同步生產裝置，由液壓單元(1)、壓力變送器(2)、隧道式蓄能器(3)、螺旋射流噴管(4)、中央處理器(5)、壓力傳感閥(6)、時間繼電器(7)、信號轉換接收器(8)、控制閥(9)、信息處理裝置(10)、數據采集裝置(11)、動力源(12)、節點傳感器(13)共同組成；中央處理器(5)線路連接信號轉換接收器(8)、信息處理裝置(10)、時間繼電器(7)，信息處理裝置(10)、數據采集裝置(11)，時間繼電器(7)線路連接液壓單元(1)、動力源(12)，液壓單元(1)管通連接壓力變送器(2)，壓力變送器(2)管通連接隧道式蓄能器(3)，隧道式蓄能器(3)的兩端安裝有壓力傳感閥(6)，隧道式蓄能器(3)—端固定連接壓力變送器(2)、一端管通連接螺旋射流噴管(4)，控制閥(9)、節點傳感器(13)安裝在螺旋射流噴管(4)與隧道式蓄能器(3)的連接管上；其特征是:所述的隧道式蓄能器(3)為3根不銹鋼承壓管連接成門框式，多個門框管的一端U型接管連接排列成隧道型。
2.根據權利要求1所述的一種制作鐵皮石斛口服液、飲片飲料的同步生產裝置，其特征在于:承壓管體主要技術參數=設計管體內徑d ^ 50 mm;外徑D ^ 135 mm;長度.3000 mm;徑比 K =2.7，工作壓力 pW =620 Mpa、爆破壓力 pb = 46.39pff =3246.3Mpa、設計壓力pd = 1.7pff =1200 Mpa、設計溫度為室溫；自增強壓力pA = 0.89pff = 640 Mpa、增壓比 16:安全工作壓力 pA =0.81pff =568.25Mpa，材料機械性能 σ s = 980 MPa; σ b = 1310Mpa,性能比≥0.6。
【文檔編號】A23L1/29GK203467608SQ201320591749
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】雷鑒源, 雷蕾, 蔣錫萍 申請人:雷蕾