医药学论文：浅析中草药微波萃取装置的设计

目前文献及专利中所报道的中草药微波萃取装置均存在一定的局限性。主要有两类，一类是需要加装中央套管（或叫内罐、隔离器），它是用非金属材料（如：聚四氟乙烯）制成。另一类需要在金属罐体上开多个孔，嵌入非金属材料并加以密封后安装磁控管。这两类结构的罐体直径不可能做大，因为微波的穿透深度有限，在水温度升到95℃时，2 450 MHz的渗透深度也只有4.8 cm，即便安装了搅拌器，大部分中草药还是靠热传导加热的，微波萃取的优势将难以体现。本文设计了一种可工业化萃取的大容量分层辐射微波萃取装置，罐体容积达到工业化的生产规模，且微波辐射均匀，萃取率高。

2 大容量分层辐射微波萃取装置简介
大容量分层辐射微波萃取装置如图1所示，主要包括微波萃取罐、多个磁控管和矩形波导管、搅拌器、防漏截止波导管、智能控制系统等。
将多根矩形波导管在罐体的某一高度，圆周方向均匀布置，如图2所示。通过调整波导管上馈口的位置与数量，使微波能在这一平面上均匀辐射。通过多层这样的辐射面（见图1），使整个微波萃取罐的辐射均匀。
罐体内设有搅拌器，中心轴通过罐体顶部的密封，与罐体外的电机连接，实现搅拌。罐体下封头中心位置装有排渣口；罐体上封头的一侧面装有进料口，另一侧面装有进液管、回流管，回流管与冷却回流装置相连接；罐体上封头的正面安装温度、压力显示仪表及接入温、压传感器，通过智能控制系统，实现精确萃取。

3.1 罐体的设计中草药萃取罐体常规设计均为圆柱形结构，易满足压力容器的设计要求。微波萃取罐体，作为微波和中草药相互作用的场所，仍采用圆柱形，即为圆柱形谐振腔，电场分布更均匀，比较适合物料的快速升温要求。本设计罐体材料为不锈钢，钢板厚度视承受压力及结构而定。罐体直径D≤罐体高度H=λ/2×n（λ为微波波长，n为大于2的正整数）。容积可为10～30 m3。
3.3 防漏结构的设计接入罐体内矩形波导管上的馈口，一旦密封失效，萃取液将渗入波导管内，这不但影响微波能的传输，还将威胁磁控管的安全运行。为此如图3所示，在微波萃取罐外的波导管下部正中心处，开一窄长孔［3］，焊接一根圆形防漏截止波导管［4］。窄长孔和防漏截止波导管可以将萃取液排出，对微波是防漏的。当液体漏出，漏液传感器将及时报警，以保证磁控管的安全。