[发明专利]基于太阳能槽式集热器为热源的植物染料制备系统

说明书

本发明涉及太阳能槽式集热器领域,尤其是基于太阳能槽式集热器为热源的植物染料制备系统及其研制方法，包括蒸煮系统和干燥系统，所蒸煮系统包括太阳能槽式集热器、蒸煮釜、浓缩釜、冷凝塔、氮封装置、蓄热油罐、膨胀罐和染料制作控制系统，太阳能槽式集热器分别为蒸煮釜和浓缩釜提供热源。本发明染料制备的聚光型中温太阳能集热器制造工艺和集成技术，集热器出口温度可达150℃，满足染料制备过程热能温度需求，集热效率达到45％，制备效果显著，安全可靠，同时具有很强的实用性。

技术领域

本发明涉及太阳能槽式集热器领域,尤其是基于太阳能槽式集热 器为热源的植物染料制备系统。

背景技术

天然染料的提取方法主要有：

捣碎过滤法：捣碎过滤法是靠机械外力的作用，将染材揭碎之后 再经过过滤将染料提取出来的方法。此法不足之处在于染料杂质较 多、织物染色不均，成品质量低下。

有机溶剂浸出法：根据染料的性质等的不同，所选用的溶剂也不 同，常见的有乙醇、丙酮、甲醇、苯或油脂类。该方法的提取工艺与 水浸出法大致相同，例如将指甲花磨成粉末状，称取适量的干粉末加 在萃取器中分别使用不同的溶剂(丙酮、氯仿和水)进行萃取，处理 四个小时后，用水浴蒸干，再干燥后即可得指甲花天然染料。

溶剂法虽然可提高染料的提取效率，且比较适用于提取难溶于水 的染料，但是在萃取过程中需要大量使用有机溶剂，且水浴蒸干过程 能耗较高，回收困难，致其生产成本高，还易造成环境污染。

超声波提取法：超声波提取的主要作用原理是超声波的空化效应 及机械振动效应。通常来说，液体内部分布着一些真空或者存在少许 气体的小泡，当大量的一定频率超声波作用于液体时，液体内部适宜 尺寸的小泡便可发生共振运动。在声波的平衡点附近小泡迅速膨胀， 在波峰位置附近又迅速为绝热所压缩，直至其煙灭。在小泡从胀大到 煙灭的过程中，生成大量高温、高压冲击波，它们能使溶于液体中的 物料破碎，即直接破坏了动植物的细胞壁，故能起到使植物有效成分 的释放、扩散及溶解过程加速推进之效果。不足之处在于设备精度要 求高，工艺复杂，难于进行大规模工业化生产。

微波提取法：微波提取(MAE)的原理是，染材中的各种组分对 微波的吸收能力不同，微波处理时，染材的某些区域或者部分组分被 选择性的加热，使得被染料色素从染材中分离而转移到提取溶剂中。 由于微波的穿透性强且是选择性加热，该提取方法的提取效率较高。

在天然染料的提取上，微波提取法具有速度快、能耗低、提取效 率高、重现性好、节能环保、不破坏染料结构等一系列优点。但在微 波提取设备方面，目前，发达国家所生产的比较先进、安全可靠，而 国产提取设备无论是在精密性还是在安全性上均相差较远；由于色素 及染材的复杂性和微波提取法的特殊性，应该深入进行微波提取机理 的进一步研究，扩大试验范围，以便更充分的发挥该方法在天然染料 提取中的效用；微波法提取天然染料的应用较少，主要是该方法目前 尚未能达到工业化生产，仍停留在实验室阶段，但其效率高、耗时少 的优点使其具有较为可观的发展前景。

超临界CO2提取法：超临界CO2提取法的作用原理是：CO2处 于临界压力和临界温度以上时，具有特异增加的溶解能力，进而对提 取物质起到分离的效用。在天然染料提取中，以超临界状态下具有高 溶解能力和高渗透能力的CO2为溶剂来进行非极性混合物的提取分 离。超临界CO₂提取法发展迅速，现已应用于化工、食品、生物工程、 医药、环保等多个行业，但在染料提取方面尚未产业化应用。

水浸法：多数天然植物染料在水中可完全溶解，因此可通过浸渍 法或煎煮法以水为溶剂直接提取出色素，然后即可取植物的浸液或煮 汁作染液，上染织物。该种方法优势在于设备工艺简单，易于大规模 工业化生产；最大的弊病在于通过蒸煮浓缩制取天然植物染料浸膏 (色素浓缩溶液)、天然植物染料浸膏通过湿热交换获取色素干粉这 两个生产过程需要消耗大量能源，导致生产成本飙升。