固_液萃取技术及应用

固—液萃取技术及应用Ξ

王春华

(兰州石化职业技术学院,内蒙古呼和浩特　010010)

摘　要:本文以甜菜中糖份的萃取为例,深入探讨了固—液萃取技术以及在制糖、油脂工业上的应用。

关键词:萃取;技术;应用

1　概述

固—液萃取在日常生活与工业中有着广泛地应用。如用酒精提取药物或香水(如玫瑰花)中的有效成份,制成药酒或香精;在制糖工业中,用水为萃取剂将甜菜中的糖份萃取出来;在油脂工业中,以酒精或汽油为萃取剂对大豆等油料作物中油类的萃取,还有许多风糜一时的保健品如麦饭石营养液,枣露等都是采用萃取方法取得的,可以说萃取技术与人们的生活休戚相关,在工业过程中起着举足轻重的作用。下面着重介绍固—液萃取技术与应用。

2　固—液萃取技术及应用

根据固体物料与萃取剂的接触方式,萃取操作流程有:单级萃取流程,多级萃取流程及带有洗涤系统的萃取流程等,以萃取甜菜糖份为例,分别介绍上述萃取流程。

211　单级固—液萃取流程

图1所示为一用水为萃取剂,萃取甜菜中糖份的单级固—液萃取流程。萃取时,将要处理的甜菜切碎放在萃取器内,加入一定量的水,经过一定时间后甜菜中的糖份进入水溶液。当水溶液中的糖份达到所需浓度之后,将含糖水溶液放出,重新加入水,进行第二次萃取。如此反复操作,直至甜菜中糖含量降到所需值为止。萃取结束后,将菜渣放出,加入新料,仍按上述过程操作。上述流程虽然简单,但只能在第一次萃取中得到浓溶液,后面的几次萃取中,由于甜菜中的糖份不断地减少,能被萃取出的糖份也就越来越少。为了尽可能地萃取出糖份就需要加入大量的水,并且萃取较长的时间,这显然是不经济的。为克服上述流程的缺点,故一般采用多级固—液萃取流程。

图1　单级固—液萃取流程

212　多级固—液萃取流程

多级固—液萃取流程如图2所示,图中所表示的是一个四级萃取流程。操作时先将要处置的固体物料加入各个萃取器中,萃取剂由第一级萃取器中加入,依次通过各级萃取器,与第一级的固体物料接触,浓度不断增加,从最后一级出来的萃取相浓度达到最高。当第一级萃取器中物料被萃取成份的含量达到残渣的排放要求时,将第一级自流程中切断,卸出残渣,装入新物料,并入流程中。此时,新装入物料的萃取器在流程中成为最后一级萃取器,原来的第

二级现在成为第一级,即萃取剂流动方向由原来1→2→3→4变为2→3→4→1。采用多级固—液萃取流程,可以用少量的萃取剂,达到较高的萃取率,获得浓度较高的萃取相。

图2　多级固—液萃取流程

52

　2007年第11期 内蒙古石油化工

Ξ收稿日期:2007-08-15

作者简介:王春华,女,出生于1964年3月,毕业于华南理工大学机械设计与制图专业,现系兰州石化职业技术学院机械系教师,曾任机械制图、化工制图、计算机绘图等课程,职称为讲师。

213　带有洗涤系统的固—液萃取流程

由萃取器出来的固体残渣中,由于固液两相不能完全分离总还留有一部分溶液,为回收这部分溶液,在萃取流程中常要装有洗涤器,图3为一带有洗涤系统的固—液萃取流程。在萃取时,新鲜的萃取剂先加入洗涤器内,与固体残渣互相接触,以回收残渣中夹带的溶液。经洗涤后的溶液,再加入萃取器中,与固体物料进行萃取。萃取器和洗涤器可以是单个或若干个设备串联而成

。

图3　带有洗涤系统的固—液萃取流程

3　固—液萃取设备

固—液萃取是利用萃取剂提取固体中的可溶组

分(溶质)。

因而溶质在固体中的分布情况直接影响到固—液萃取的速率。若溶质均匀地分布在固体物料中,则靠近表面的溶质将最先溶解,而使固体残渣变成多孔性的结构。因此,当萃取剂和较内层的溶质接触之前,必须先透过外层向内渗透,这样,萃取过程就逐渐地变得困难,萃取速度逐渐下降。若溶质在固体物料中含量很高,则此多孔性的结构会很快松散,成为很细的不溶解的残渣,这时更多的萃取剂将很容易地接近溶质,为使萃取能充分地进行,正确选择固—液萃取设备也是至关重要的,最常用的固—液萃取设备有以下几种。311　间歇式固—液萃取器

如图4所示为一间歇式固—液萃取器。它常用

于萃取大豆等固体物料中的油分。该装置为一直立的圆柱形容器,内部有一块斜隔板将其分为两层。上层装满被萃取的物料如大豆,新鲜萃取剂从一个分布器中流出,淋洒在固体物料上。萃取剂由上到下穿过固体层,两相接触进行传质后流到容器的下层,在底层利用蒸汽蛇管将萃取剂以及从大豆中萃取出来的水分连续地蒸发出去。将所得的蒸汽升入冷凝器中,由此,萃取剂被连续地送回萃取器中,这样不断地用纯萃取剂来处理大豆就可获得浓的油溶液。这样萃取器是属于间歇操作,而在萃取器中要经过加

料、萃取、卸料三个阶段后再开始重新操作。

图4　间歆式固—液萃取器

312　带有搅拌装置的固—液萃取器

粗粒固体物料的萃取,可以将萃取剂直接通过物料层,但对颗粒直径较小的固体物料,由于固体层中空隙小,萃取剂难以通过。故常用搅拌装置加以搅动,使物料保持悬浮状态。由于细粒物料的表面积比粗粒大,两相容易充分接触,所以在不太长的时间

内,就可以达到充分的萃取。搅拌方式可采用机械搅拌或压缩空气搅拌。图5所示为一带有机械搅拌装置的固—液萃取器。搅拌浆安置在中央管内,搅拌时由于搅拌桨的抽吸作用液体沿中央管上升,然后从管顶部溢流出来,并在管子的外面向下流去,形成上下的对流循环。

图5　带有机械搅拌的固—液萃取器

4　结束语

以上仅仅对固—液萃取技术及应用,萃取设备作了初步探讨,由此可见萃取操作是用适当的液体

(萃取剂)通过特定的设备处理固体物料,以提取其中某一种组分的操作,其更详尽的机理还有待于不断地在实践中总结,揭示出来。

[参考文献]

[1]　李已圭等.液—液萃取过程和设备(M )北京:

原子能出版社1981,P 25～28.

[2]　刘文斌,吴涛,邢立强.用萃取精馏法分离C 4

中的正丁烯(J ).石化技术与应用,1999,17

(3):P 163～164.

6

2内蒙古石油化工 2007年第11期