超臨界流體萃取裝置的製作方法
2023-05-24 16:48:51 2
本發明屬於物理分離的裝置或設備，具體涉及到一種萃取釜。
背景技術：
超臨界流體是指物質體處於其臨界溫度和臨界壓力以上狀態時，此時，向該狀態氣體加壓，氣體不會液化，只是密度增大，具有類似液體的性質，同時還保留氣體的性能。超臨界流體兼具氣體和液體的優點，其密度接近於液體，溶解能力較強，而黏度與氣體相近，擴散係數遠大於一般的液體，有利於傳質。另外，超臨界流體具有零表面張力，很容易滲透擴散到被萃取物的微孔內。因此，超臨界流體具有良好的溶解和傳質特性，能與萃取物很快地達到傳質平衡，實現物質的有效分離。
超臨界萃取技術是未來油脂萃取的主要方向之一。從目前的文獻報導來看，其油脂萃取過程有著「綠色環保、低成本、易於實現」等多種特點，甚至已被部分油脂生產企業所採應用，用於生產高端油脂。然而，在該技術已經出現的數十年裡，其至今仍未被廣泛應用。在傳統的超臨界萃取工藝下，萃取劑的流向沿延萃取釜由下至上，萃取劑進口位於萃取釜底部，萃取劑出口位於萃取釜頂部蓋子上，或位於萃取釜上端的側面。儘管曾有多篇文獻研究報導超臨界萃取工藝的改進，包括萃取壓力、萃取溫度、二氧化碳流量、萃取時間等因素對萃取得率的影響，但都很難改善超臨界萃取油脂時「生產效率偏低」的「頑疾」。
中國專利名稱為《一種快速超臨界萃取油脂方法》、專利號201410030959X，當萃取劑從上到下流經萃取釜時，既能發揮萃取劑萃取效應又能發揮萃取劑的壓榨效應，萃取效率可以大幅提高，但當萃取劑從上到下流經萃取釜時，出口管路容易堵塞，且單一出口在物料餅粕濾餅層較厚時萃取劑易進難出，不利於萃取效率的提高，且傳統超臨界萃取釜為固定式釜體，釜體不翻轉不利於發揮萃取劑的壓榨效應，也不利於萃取效率的提高。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在於克服現有萃取釜的缺點，提供一種設計合理、萃取效率高、操作簡單的超臨界流體萃取裝置。
解決上述技術問題所採用的技術方案是：支撐架上設置有萃取釜，萃取釜與支撐架轉動連接，支撐架上設置有用於固定萃取釜的搭扣鎖，萃取釜一端側壁上設置有第一濾阻管組件，另一端側壁上設置有第二濾阻管組件，萃取釜另一端端部設置有第三濾阻管，第三濾阻管上設置有四通閥，萃取劑進液管上設置有進液三通閥，進液三通閥一埠通過串聯在管道上的第一三通閥組與第一濾阻管組件和設置在出液管上的出液三通閥相聯通、另一埠通過管道與四通閥相聯通，出液三通閥通過串聯在管道上的第二三通閥組與第二濾阻管組件和四通閥相聯通，出液三通閥與出液管相聯通。
作為一種優選的技術方案，所述的萃取釜的結構為：內圓柱管體外側安裝有外圓柱管體，內圓柱管體與外圓柱管體之間有空腔，外圓柱管體的上端加工有進水管，下端加工有出水管，內圓柱管體兩端設置有端蓋，內圓柱管體與第一濾阻管組件和第二濾阻管組件相聯通，外圓柱管體外側壁中部關於軸線對稱設置有第一支杆和第二支杆，第一支杆和第二支杆的端部安裝在支撐架上並與支撐架之間設置有軸承。
作為一種優選的技術方案，所述的第一濾阻管組件由2～6個濾阻管並聯組成，所述的第二濾阻管組件與第一濾阻管組件結構相同。
作為一種優選的技術方案，所述的第三濾阻管的結構為：連接管與管體之間設置有第一濾板，管體的另一端設置有第二濾板，第一濾板和第二濾板與管體形成的空腔內間填充有過濾材料，第一濾板與第二濾板上均勻分布有過濾孔。
作為一種優選的技術方案，所述的過濾材料為脫脂棉。
本發明的有益效果如下：
本發明採用萃取釜通過第一支杆和第二支杆安裝在支撐架上並與支撐架之間安裝有軸承，使萃取釜在萃取的不同工藝階段能進行180°往復翻轉，有效避免了萃取釜連接的管閥拆卸，縮短了翻轉萃取釜所需的人力物力，萃取釜在萃取過程中進行180°往復翻轉，提高萃取劑的壓榨效應，萃取釜上設置的多閥聯動，實現萃取劑與物料充分接觸；通過多濾阻管的切換與共用，防止超厚濾餅層的產生，提高萃取效率。
附圖說明
圖1是本發明的結構示意圖。
圖2是本發明萃取釜9翻轉180°的結構示意圖。
圖3是圖1中第三濾阻管17的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限於下述的實施方式。
在圖1、2中，本實施例的一種超臨界流體萃取裝置由進液管1、支撐架2、搭扣鎖3、第一支杆4、進液三通閥5、第一三通閥組6、第一濾阻管組件7、頂蓋8、萃取釜9、進水管10、出液三通閥11、出液管12、第二支杆13、第二三通閥組14、第二濾阻管組件15、底蓋16、第三濾阻管17、四通閥18、出水管19連接構成。
在支撐架2上安裝有萃取釜9，萃取釜9為內圓柱管體外側安裝有外圓柱管體，內圓柱管體與外圓柱管體之間有空腔，該空腔內裝控溫水，用於控制萃取釜溫度，外圓柱管體的上端加工有進水管10，下端加工有出水管19，進水管10和出水管19與恆溫水箱相聯通，萃取釜9的內圓柱管體內裝有被萃取物料，內圓柱管體的一端用螺紋緊固連接件連接有頂蓋8、另一端用螺紋緊固連接件固定連接有底蓋16，底蓋上加工有第三濾阻管17，第三濾阻管17上安裝有四通閥18，萃取釜9外側壁中部關於軸線對稱焊接有第一支杆4和第二支杆13，第一支杆4和第二支杆13為管狀體，第一支杆4和第二支杆13的端部安裝在支撐架2上並與支撐架2之間安裝有軸承，用於萃取釜180°翻轉，一搭扣鎖3的鎖鉤用螺紋緊固連接件固定安裝在第一支杆4上，該搭扣鎖3的活動扣用螺紋緊固連接件固定安裝在支撐架2左端，另一搭扣鎖的鎖鉤用螺紋緊固連接件固定安裝在第二支杆13上，該搭扣鎖的活動扣用螺紋緊固連接件固定安裝在支撐架2右端，當萃取釜9直立時，兩個搭扣鎖將萃取釜9固定，防止其轉動。萃取釜9一端側壁上自上而下安裝有第一濾阻管Ⅰ、第一濾阻管Ⅱ、第一濾阻管Ⅲ、第一濾阻管Ⅳ，第一濾阻管Ⅰ～第一濾阻管Ⅳ，構成第一濾阻管組件7。第一濾阻管組件7與萃取釜9的內圓柱管體相聯通，萃取釜9的另一端側壁自下而上安裝有第二濾阻管Ⅰ、第二濾阻管Ⅱ、第二濾阻管Ⅲ、第二濾阻管Ⅳ，第二濾阻管Ⅰ～第二濾阻管Ⅳ，構成第二濾阻管組件15。第二濾阻管組件15與萃取釜9的內圓柱管體相聯通，第二濾阻管組件15的結構與第一濾阻管組件7的結構相同。進液管1的輸出端伸入到第一支杆4內與位於第一支杆4內的進液三通閥5的A埠相聯通，進液三通閥5的B埠通過管道與出液三通閥的B埠相聯通，進液三通閥5的B埠與出液三通閥的B埠之間的管道上自上而下串聯安裝有第一三通閥Ⅰ、第一三通閥Ⅱ、第一三通閥Ⅲ、第一三通閥Ⅳ，第一三通閥Ⅰ～第一三通閥Ⅳ，構成第一三通閥組6，第一三通閥Ⅰ～第一三通閥Ⅳ分別與第一濾阻管Ⅰ～第一濾阻管Ⅳ相聯通，進液三通閥5的C埠通過管道與四通閥18的B埠相聯通，四通閥18的C埠通過管道與出液三通閥的C埠相聯通，四通閥18的C埠與出液三通閥的C埠之間的管道上自下而上串聯安裝有第二三通閥Ⅰ、第二三通閥Ⅱ、第二三通閥Ⅲ、第二三通閥Ⅳ，第二三通閥Ⅰ～第二三通閥Ⅳ構成，第二三通閥組14。第二三通閥Ⅰ～第二三通閥Ⅳ分別與第二濾阻管Ⅰ～第二濾阻管Ⅳ相聯通，第一濾阻管Ⅰ～第一濾阻管Ⅳ和第二濾阻管Ⅰ～第二濾阻管Ⅳ與第三濾阻管17的結構相同。
圖3給出了以第三濾阻管17為例的設備中濾阻管的結構示意圖。在圖3中，本實施例的第三濾阻管17由管體17-1、第一濾板17-2、第二濾板17-3、過濾材料17-4、連接管17-5連接構成，濾阻管6的連接管17-5與管體17-1之間安裝有第一濾板17-2，管體17-1的另一端安裝有第二濾板17-3，第一濾板17-2和第二濾板17-3與管體17-1形成的空腔內間填充有過濾材料17-4，過濾材料17-4為脫脂棉，第一濾板17-2與第二濾板17-3上均勻分布有過濾孔。
本發明的工作原理如下：
初始，如圖1中，萃取釜9的頂蓋在上底蓋在下，通過搭扣鎖3固定在支撐架2上，旋轉進液三通閥5，使進液三通閥5的A埠與B埠相聯通，堵塞C埠，打開第一三通閥Ⅰ，使第一濾阻管Ⅰ與進液三通閥5的B埠相聯通，旋轉第一三通閥Ⅱ～第一三通閥Ⅳ，堵塞第一濾阻管Ⅱ～第一濾阻管Ⅳ，萃取劑從進液管1進入，由第一濾阻管Ⅰ進入萃取釜9中；在萃取釜9中萃取劑從上向下流，對萃取釜中的物料進行萃取，旋轉四通閥18，使四通閥的A埠與C埠相聯通，堵塞B埠和D埠，旋轉出液三通閥11，使出液三通閥11的A埠與C埠相聯通，堵塞B埠，旋轉第二三通閥組14堵塞第二濾阻管組件15，萃取之後的溶液只由位於底蓋16的第三濾阻管17流出，經過四通閥18、第二三通閥組14、出液三通閥11，由出液管12輸出；當出液管12出油速率下降明顯甚至接近為0時，旋轉第二三通閥Ⅰ，使第二濾阻管Ⅰ與出液三通閥11的C埠相聯通，萃取劑流入萃取釜的路徑保持不變，萃取後的溶液同時從第三濾阻管17和第二濾阻管Ⅰ流出，由出液管12輸出；當出液管12出油速率下降明顯甚至接近為0時，旋轉第二三通閥Ⅱ，使第二濾阻管Ⅱ與出液三通閥11的C埠相聯通，萃取劑流入萃取釜的路徑保持不變，萃取後的溶液同時從第三濾阻管17、第二濾阻管Ⅰ和第二濾阻管Ⅱ流出，由出液管12輸出；當出液管12出油速率下降明顯甚至接近為0時，旋轉第二三通閥Ⅲ，使第二濾阻管Ⅲ與出液三通閥11的C埠相聯通，萃取劑流入萃取釜的路徑保持不變，萃取後的溶液同時從第三濾阻管17及第二濾阻管Ⅰ～第二濾阻管Ⅲ流出，由出液管12輸出；當出液管12出油速率下降明顯甚至接近為0時，旋轉第二三通閥Ⅳ，使第二濾阻管Ⅳ與出液三通閥11的C埠相聯通，萃取劑流入萃取釜的路徑保持不變，萃取後的溶液同時從第三濾阻管17、第二濾阻管Ⅰ～第二濾阻管Ⅳ，由出液管12輸出；在上述從下到上逐步開啟第二三通閥組的過程中，若出液管12出現大量不含油脂的萃取劑氣體時，則不再開啟第二三通閥組的剩餘其它三通閥，並對萃取釜9進行180°翻轉，使萃取釜9的頂蓋在下底蓋在上，如圖2。旋轉進液三通閥5，使進液三通閥5的A埠與C埠相聯通，堵塞B埠，旋轉四通閥18，使四通閥18的B埠與A埠相聯通，堵塞C埠和D埠，旋轉出液三通閥11，使出液三通閥11的A埠與B埠相聯通，堵塞C埠，萃取劑從進液管1進入，由進液三通閥5的A埠流向C埠，再由四通閥18的B埠流向A埠，通過第三濾阻管17進入萃取釜，萃取劑自上向下流的同時衝擊物料，使物料整體下落到萃取釜頂蓋上，首先打開第一三通閥組Ⅰ，使萃取之後的溶液從第一濾阻管Ⅰ流出，經第一三通閥組Ⅰ，由出液管12輸出。當出液管12出油速率下降明顯甚至接近為0時，旋轉第一三通閥Ⅱ，使第一濾阻管Ⅱ與出液三通閥11的C埠相聯通，萃取劑流入萃取釜的路徑保持不變，萃取後的溶液從第一濾阻管Ⅰ、Ⅱ流出，經第一三通閥組Ⅰ、Ⅱ，由出液管12輸出。當出液管12出油速率下降明顯甚至接近為0時，旋轉第一三通閥Ⅲ，使第一濾阻管Ⅲ與出液三通閥11的C埠相聯通，萃取劑流入萃取釜的路徑保持不變，萃取後的溶液從第一濾阻管Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ流出，經第一三通閥組Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，由出液管12輸出。依此順序，逐步打開第一三通閥組的所有閥門，實現出液管持續高速出液，直至萃取完畢。本發明無需拆卸管路即可使萃取釜在萃取的不同工藝階段能進行180°往復翻轉，並通過萃取釜上設置的多閥聯動，實現萃取劑與物料充分接觸；通過多濾阻管的切換與共用，防止超厚濾餅層的產生；通過萃取劑進口和出口的三通閥切換實現萃取劑在萃取釜內垂直方向的自由流動(從上到下或從下到上)，藉以發揮萃取劑在本發明中的壓榨和萃取效應，提高萃取效率。
實施例2
在本實施例中，第一濾阻管組件7與第二濾阻管組件15均由2個濾阻管並聯組成，進液三通閥5的B埠與出液三通閥11的B埠之間的管道上串聯安裝有第一三通閥組6，第一三通閥組6由2個第一三通閥串聯組成，第一三通閥組6與第一濾阻管組件7相聯通，四通閥的C埠與出液三通閥的C埠之間的管道上串聯有第二三通閥組14，第二三通閥組14由2個第二三通閥串聯組成，第二三通閥組14與第二濾阻管組件15相聯通。其他零部件及零部件的連接關係與實施例1相同。
實施例3
在本實施例中，第一濾阻管組件7與第二濾阻管組件15均由6個濾阻管並聯組成，進液三通閥5的B埠與出液三通閥11的B埠之間的管道上串聯安裝有第一三通閥組6，第一三通閥組6由6個第一三通閥串聯組成，第一三通閥組6與第一濾阻管組件7相聯通，四通閥的C埠與出液三通閥的C埠之間的管道上串聯有第二三通閥組14，第二三通閥組14由6個第二三通閥串聯組成，第二三通閥組14與第二濾阻管組件15相聯通。其他零部件及零部件的連接關係與實施例1相同。