一种高效萃取酒类风味物质的装置

技术领域

本发明属于萃取技术领域，具体是一种高效萃取酒类风味物质的装置。

背景技术

白酒为中国特有的一种蒸馏酒，是世界八大蒸馏酒之一，在中国悠久的历史长河中占据着独特的文化和经济地位。白酒的酿造已经有上千年的历史，白酒按照酿造方法分类可分为固态法白酒、半固态法白酒和液态法白酒。长期以来固态发酵法白酒是最受人们欢迎，也是在名优白酒中占主要比例的白酒类型。在各种类型的白酒中，其成分主要由水和乙醇构成，占总量的98～99％，而剩下1～2％的成分为白酒的呈香、呈味物质，是决定白酒的风格、质量的重要成份，其具体组成比较复杂，包括酯、醛、酮、醇、酸等多种微量有机物。这些呈味物质不仅分子结构不同，而且各自的物理化学性质也各不相同，人们已经发现的呈香物质已有近千种，对白酒中的风味成分进行研究是白酒研究的热点之一。

酒类的风味成分分析包括前处理和成分分析，前处理即把酒类中的风味成分提取出来，目前，酒类前处理的方法主要采用直接进样法、溶剂萃取和溶剂辅助蒸发联用法。

例如中国专利，公布号为CN111579656A的专利公开了一种提取酒类或饮料类产品中风味成分的前处理装置和方法，该装置包括载气室，所述载气室由疏水性渗透汽化膜分隔成膜上游空间和膜下游空间；预热室；气瓶；第一冷阱，所述第一冷阱包括冰盐水浴和浸于所述冰盐水浴中的U型管；第二冷阱，所述第二冷阱包括液氮浴和浸于所述液氮浴中的U型管；第三冷阱，所述第三冷阱包括液氮浴和浸于所述液氮浴中的U型管。

该专利采用设置温度范围不同的冷阱，利用溶剂辅助蒸发联用法实现样品的分级收集，该装置逐步达到风味成分的萃取温度时间较长，萃取效率难以进一步提高，因此，我们提出了一种高效萃取酒类风味物质的装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种高效萃取酒类风味物质的装置，以通过压力和温度结合，缩短风味物质的萃取升温时间，进而提高萃取效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种高效萃取酒类风味物质的装置，包括盖体、内筒和外筒，外筒侧壁上部连通有进气管，进气管的输入端与外筒侧壁相切，内筒侧壁连通有若干进气通道，进气通道与内筒侧壁相切，内筒设有若干隔板，隔板沿内筒的竖向均匀布置，隔板将内筒分为若干独立的萃取腔室，萃取腔室侧壁连通有排气管，排气管上安装有单向节流阀，排气管贯穿外筒侧壁，并连通有分析仪器，外筒底部中心设有一体成型的导热管，导热管内安装有加热组件。

本方案的原理：超临界流体通过进气管切向泵入外筒，利用旋流原理，超临界流体外筒内侧壁高速旋转，并与外筒内侧壁和内筒外侧壁摩擦生热，对萃取腔室进行预热，使酒类中低沸点的风味物质提前蒸发，沿排气管进入分析仪器进行分析；内筒与外筒间的超临界流体通过进气通道切入内筒，利用超临界萃取原理，超临界流体与待萃取的酒接触，使超临界流体将酒中极性大小、沸点高低和分子量大小的风味成分依次萃取出来，随着泵入内筒的超临界流体增多，萃取腔室内的压强增大，由于密闭空间内，温度和压强呈正相关，萃取腔室内的萃取温度随压强的增大而增大，使萃取腔室内的萃取温度能够尽快达到风味物质的目标萃取温度，以缩短萃取时间。

采用上述方案后实现了以下有益效果：

1.本方案通过超临界流体旋流摩擦生热，对萃取腔室预热，使低沸点的风味物质提取蒸发，同时利用压力和温度对超临界流体溶解能力的关系，选择性的将酒类样品中的极性大小、沸点高低和分子量大小的风味成分依次萃取出来，温度和压力同步作用下，使达到目标萃取温度的时间更短，提高了萃取效率；

2.超临界流体通过进气通道切入萃取腔室，使泵入萃取腔室的超临界流体以旋流的运动状态与待萃取的酒接触，促进了超临界流体与酒的碰撞，增大了风味物质的分子活跃度，提高了风味物质的萃取效率；

3.通过设置多个萃取腔室可以同时萃取多种酒类的风味物质，进一步提高了萃取效率；

4.单向节流阀可以控制不同萃取腔室萃取出的风味物质的排出流量。

进一步，外筒内侧壁固定连接有导流板，导流板呈螺旋状。

有益效果：外筒和内筒之间设置导流板，螺旋状导流板将外筒和内筒之间形成的空间划分为若干连通的腔室，避免超临界流体因压强变小提前气液分离，保证超临界流体在进入萃取腔室前处于超临界状态，对萃取腔室能够恒定预热。

进一步，隔板上设有通孔，隔板能够通过通孔套设在导热管上，隔板与内筒内侧壁可拆卸连接。

有益效果：隔板与内筒可拆卸连接，便于同时萃取不同的酒类样品。

进一步，隔板与内筒内侧壁之间设有第一密封圈，隔板和导热管之间设有第二密封圈。

有益效果：第一密封圈和第二密封圈提高了萃取腔室的密封性，避免不同萃取腔室之间的气体和液体来回流动，影响萃取的准确性。

进一步，进气通道内设有挡板，挡板一端通过扭簧铰接在进气通道侧壁，挡板远离扭簧的一端朝萃取腔室倾斜。

有益效果：挡板远离扭簧的一端朝萃取腔室倾斜，使超临界流体只能单向进入萃取腔室，避免萃取腔室内的气体流向外筒影响后续分析结果。

进一步，加热组件包括若干并联的加热片，加热片沿导热管内壁竖向均匀布置。

有益效果：加热片沿导热管竖向并联布置，可以分别改变不同萃取腔室的温度。

进一步，外筒侧壁上方设有若干第一梳齿，盖体内侧壁设有若干第二梳齿，第一梳齿能够与第二梳齿啮合。

有益效果：利用梳齿密封原理进行外筒密封，空气气流每通过一个齿后，压力就降低一次，而且随着流动气体比体积的不断增加，通过间隙的速度不断加快，因而越到下游经过一个齿的压力降越多，直至压力趋近于背压，避免封口前后筒内压力差影响超临界流体状态。

进一步，第一梳齿的厚度为第二梳齿的厚度的2倍。

有益效果：第一梳齿的厚度厚于第二梳齿，使盖体封闭外筒时，第一梳齿能够给第二梳齿提供支撑，避免第一梳齿的支撑力不够而损坏，影响密封性。

附图说明

图1为本发明实施例的萃取装置的剖面图。

图2为本发明实施例的外筒的剖面图。

图3为图1中A处放大图。

图4为图1中B处放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：盖体1、单向节流阀2、排气管3、内筒4、导热管5、外筒6、导流板7、隔板8、进气管9、进气通道10、第一梳齿11、第二梳齿12、挡板13。

实施例1：

实施例基本如附图1-图4所示：

一种高效萃取酒类风味物质的装置，包括盖体1、内筒4和外筒6，外筒6侧壁上部连通有进气管9，进气管9的输入端与外筒6侧壁相切，内筒4侧壁连通有若干进气通道10，进气通道10与内筒4侧壁相切，内筒4设有若干隔板8，隔板8沿内筒4的竖向均匀布置，隔板8将内筒4分为若干独立的萃取腔室，萃取腔室侧壁连通有排气管3，排气管3上安装有单向节流阀2，排气管3贯穿外筒6侧壁，并连通有分析仪器，外筒6底部中心设有一体成型的导热管5，导热管5内安装有加热组件。

具体实施过程：

S1、预处理好的待测酒类样品分别逐层放入萃取腔室内，将盖体1盖合在外筒6上，对萃取装置进行抽真空处理，避免萃取装置内空气中的杂质影响萃取结果。

S2、萃取阶段：关闭单向节流阀2，超临界流体通过进气管9切向泵入外筒6，外筒6和内筒4之间形成流动空间，本方案中超临界流体优选为超临界CO2，利用旋流原理，超临界流体沿流动空间高速旋转，并与外筒6内侧壁和内筒4外侧壁摩擦生热，对萃取腔室进行预热，使酒类中低沸点的风味物质提前蒸发，沿排气管3进入分析仪器进行分析。

此时单向节流阀2关闭，打开加热组件进行升温，通过进气通道10切入萃取腔室，使泵入萃取腔室的超临界流体以旋流的运动状态与待萃取的酒接触，促进了超临界流体与酒的碰撞，增大了风味物质的分子活跃度，提高了风味物质的萃取效率，随着泵入内筒4的超临界流体增多，萃取腔室内的压强增大，由于密闭空间内，温度和压强呈正相关，萃取腔室内的萃取升温速率随压强的增大而增大，使萃取腔室内的萃取温度能够尽快达到风味物质的目标萃取温度，以缩短萃取时间。

根据不同酒类样品的萃取方案，控制单向节流阀2的流量，萃取出的风味成分根据密度的不同，依次从排气管3进入分析仪器中进行分析，分层的萃取腔室可以同时萃取酒类原料，进一步提高了萃取效率。

实施例2：

与上述实施例的不同之处在于，如图1所示：外筒6内侧壁固定连接有导流板7，导流板7呈螺旋状。

具体实施过程如下：

外筒6和内筒4之间设置导流板7，螺旋状导流板7将外筒6和内筒4之间形成的空间划分为若干连通的腔室，避免超临界流体因压强变小提前气液分离，保证超临界流体在进入萃取腔室前处于超临界状态，对萃取腔室能够恒定预热。

实施例3：

与上述实施例的不同之处在于，如图1所示：隔板8上设有通孔，隔板8能够通过通孔套设在导热管5上，隔板8与内筒4内侧壁可拆卸连接。

具体实施过程：

隔板8与内筒4可拆卸连接，便于同时萃取不同的酒类样品。

实施例4：

与上述实施例的不同之处在于，隔板8与内筒4内侧壁之间设有第一密封圈，隔板8和导热管5之间设有第二密封圈。

具体实施过程：

第一密封圈和第二密封圈提高了萃取腔室的密封性，避免不同萃取腔室之间的气体和液体来回流动，影响萃取的准确性。

实施例5：

与上述实施例的不同之处在于，如图3所示：进气通道10内设有挡板13，挡板13一端通过扭簧铰接在进气通道10侧壁，挡板13远离扭簧的一端朝萃取腔室倾斜。

具体实施过程：

挡板13远离扭簧的一端朝萃取腔室倾斜，使超临界流体只能单向进入萃取腔室，避免萃取腔室内的气体流向外筒6影响后续分析结果。

实施例6：

与上述实施例的不同之处在于，如图1所示：加热组件包括若干并联的加热片，加热片沿导热管5内壁竖向均匀布置。

具体实施过程：

由于加热片并联布置，可以根据每层酒类原料的所需温度进行温度设定。

实施例7：

与上述实施例的不同之处在于，如图4所示：外筒6侧壁上方设有若干第一梳齿11，盖体1内侧壁设有若干第二梳齿12，第一梳齿11能够与第二梳齿12啮合。

具体实施过程：

利用梳齿密封原理进行外筒6密封，空气气流每通过一个齿后，压力就降低一次，而且随着流动气体比体积的不断增加，通过间隙的速度不断加快，因而越到下游经过一个齿的压力降越多，直至压力趋近于背压，避免封口前后筒内压力差影响超临界流体状态。

实施例8：

与上述实施例的不同之处在于，如图4所示：第一梳齿11的厚度为第二梳齿12的厚度的2倍。

具体实施过程如下：

第一梳齿11的厚度厚于第二梳齿12，使盖体1封闭外筒6时，第一梳齿11能够给第二梳齿12提供支撑，避免第一梳齿11的支撑力不够而损坏，影响密封性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。