超临界萃取工艺流程与设备的研究现状和发展趋势[1]
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 5 快开式封头结构示意图
《化工装备技术》第 23 卷 第 2 期 2002 年
17
国内压力容器设计和制造部门尚缺乏经验。 313 其它设备 分离器是溶质与超临界溶剂实现分离的装 置, 结构与萃取器相似, 内部不设进料管、 填 料和提篮, 一般配备了温度和压力控制设备。分 离器内应有足够的空间便于气固分离; 同时, 为 方便清洗和回收萃取物, 分离器内部一般设计 为简单的几何形状, 还设有收集器。 新型的高 效分离器可避免分离中的雾化现象[3, 6 ]。 缓冲器的结构与萃取器和分离器相似, 内 部不设进料管、 填料和提篮。 换热器采用螺旋 盘管式换热器。 加压泵可选用高压计量泵。 两 台泵并联操作时, 根据过程需要, 开启一台或 两台同时开动, 以调节系统中 CO 2 的流量。 管路系统可采用不锈钢无缝钢管, 用卡套 式接头联接。 阀门选用不锈钢高压阀门, 需要 调节压力时采用节流阀, 其它场合采用截止阀。 值得注意的是, 萃取器与一级分离器之间由于 骤然减压且压差较大, 致使 CO 2 流体节流降温 结冰, 易将阀门堵塞, 故在操作中需对节流阀 进行加热。
大部分组成。 在特定的温度和压力下, 使原料 同 SC - CO 2 流体充分接触, 达到平衡后, 再通 过温度和压力的变化, 使萃取物同溶剂 SC CO 2 分离, SC - CO 2 循环使用。整个工艺过程 可以是连续的、 半连续的或间歇的。 根据分离 条件不同, SC - CO 2 萃取有三种典型流程, 见 表 1 所示, 其实例如图 1、 图 2、 图 3 所示。
升高而减小, 溶质析出。
对热敏性 图 1
物质有影 丙 烷 脱 沥
响。
青流程
流程在恒温恒压下进行。 该工艺分离萃取物需特殊的 该工艺始终处于恒定的超临界 需特殊的 图 3 咖啡
恒温恒压工艺
吸附剂, 如离子交换树脂、活性炭等, 一般用于除去有害物质。
进行交换吸附。
状态,
所以十分节能。
吸附剂。 因 SFE 的 水吸收流程
16
超临界萃取工艺流程与设备的研究现状和发展趋势
冷凝成液体后用泵增压到萃取压力, 并使之经 蒸发器汽化, 然后进入萃取器循环使用。 将装有咖啡豆的萃取器中通以超临界二氧 化碳, 使其中的咖啡因被萃取出来, 将自萃取 塔底部放出的萃取相送入吸收塔, 与逆向流下 的水进行质量交换, 因在 3111M Pa 和 313K 下, 咖啡因在超临界二氧化碳和水溶解的分配 系数约为 0103～ 0104 (重量百分率之比) , 因而 自塔顶离去的二氧化碳中的咖啡因已大部分被 水吸收, 经脱除咖啡因后的二氧化碳返回萃取 塔重复使用。 自吸收塔底部放出的高压水经减 压后进入脱气器, 使溶解的二氧化碳从水相放 出, 经压缩后重新进入吸收塔底部, 脱气后的 液体水溶液进入蒸发结晶器, 底部获得咖啡因, 水汽经冷凝后用泵加压送入吸收塔顶部作循环 使用。
5—下法兰 6—筒体 7—水夹套 8—进料管 9—填料 10—提篮
312 快开式萃取器 萃取某些不易进行粉碎预处理的固体物料 (例如某些必须保持纤维结构不发生变化的天 然产品) , 需要打开萃取器的顶盖加料和出料, 进行间歇生产。 为了提高生产效率, 萃取器顶 盖须设计成快开式结构 (见图 5)。 大型萃取塔 的快开式封头还配置了液压自控系统, 从而实 现了自动启闭[2, 4, 5 ]。 这种高压、 大尺寸、 快开 式封头的结构、 密封、 强度设计及加工制造,
100℃, 此时丙烷对溶质的溶解能力将进一步下 降, 使树脂沉析出来。 分离出沥青、 蜡和树脂 等溶质后的油进入脱沥青油蒸馏塔。经蒸馏后, 塔顶获得再生溶剂作循环使用, 塔底得脱沥青 油成品。
图 1 丙烷脱沥青流程 (等压变温工艺) 1—丙烷贮槽 2—丙烷冷凝器 3—沥青沉清器 4—换热器 5—树脂沉清器 6—脱沥青油蒸馏塔
3 SFE 主要设备的研究现状
总体上讲, SFE 过程的主要设备是由高压 萃取器、分离器、换热器、高压泵 (压缩机)、储 罐以及连接这些设备的管道、 阀门和接头等构 成。 另外, 因控制和测量的需要, 还有数据采 集、 处理系统和控制系统。 311 间歇式萃取器 萃取器是装置的核心部分, 它必须耐高压、 耐腐蚀、 密封可靠、 操作安全。 目前大多数萃 取器是间歇式的静态装置, 进出固体物料需打 开顶盖。 为了提高操作效率, 生产中大多采用 并联式操作以便切换萃取器。 图 4 为间歇式萃取器的结构。 设计压力 32M Pa, 设计温度 100℃, 筒体内径 42mm , 内 高 290mm , 全 容 积 约 400mL。 萃 取 器 用 0C r18N i9T i 不锈钢制造, 按 GB 150- 89《钢制 压力容器》和 H GJ 18- 89《钢制化工容器制造 技术要求》进行设计、 制造、 试验和验收。 由 于设备直径小, 不易焊接, 故筒体用不锈钢棒 料钻孔车制而成。筒体和下法兰采用螺纹联接。 上法兰和筒体之间采用透镜垫密封。 水夹套用
后各国也相继建立了 SFE 实用装置。我国从事 SFE 技术的研究是近十几年的事, 也取得了一 些可喜的成绩[2 ]。 本文就 SFE 工艺流程和设备的研究现状 与发展趋势进行论述, 并对 SFE 连续化进料装 置进行了初步探索, 提出一种利用螺旋输送机 实现 SFE 连续化进料的设计轮廓。
2 SC- CO 2 萃取的典型工艺流程
等温变压工艺 降压进入分离器。由于压力降低, CO 2 流体对被萃取物 单, 可实现对高沸点、热敏性、 投资大, SFE 啤酒
的溶解能力逐步减小, 萃取物被析出, 得以分离。 易氧化物质接近常温的萃取。 能耗高。 花的流程
萃取和分离在同一压力下进行。 萃取完毕, 通过热交 等压变温工艺 换升高温度。CO 2 流体在特定压力下, 溶解能力随温度 压缩能耗相对较小。
4 连续式 SFE 装置的研究现状
利用 SFE 技术, 进行规模化生产的难题在 于高压条件下固体进出料系统的设计。 日本在 1988 年发明了连续式超临界流体 萃取器装置[7], 利用螺旋杆加料器避免了萃取 开盖过程中大量的能量损失; R ice 等[8]发明了 在闭路管线中利用 SCF 连续萃取固体物料的 装置, 其中固体物料的间歇加入是通过切换机 械阀门实现的; 另外一种较为常见的方法是气 锁式进出料装置, 在固定床及移动床的萃取中 均有应用。 机械式进出料装置对物料的磨损严 重, 能量消耗大, 容易发生机械故障, 而且密 封性及耐压性不强; 而气锁式装置在操作中气 体损失量大, 对于萃取体系的平衡有较大的扰 动。 目前尚没有一种固体进出料装置能较好地 实现超临界萃取的连续化生产。
图 1 中沥青沉清器中分别加入原料油和丙 烷, 使器内温度达到 50℃, 此时液体丙烷能溶 解出沥青以外的所有原料油中的组分。 由于丙 烷在这种状态下粘度小, 所以可方便地将沥青 分离出来。 为了将原料油中的蜡分离出来, 可 利用存在上临界温度的性质, 将体系的温度下 降, 使蜡析出。例如将温度降低到 4℃时, 就可 使大量蜡被离析出来。 至于体系的降温简便地 采用使少量丙烷汽化的方法即可达到。 为了分 离出原料油中的树脂, 可将体系再次升温到
76mm ×215mm 不锈钢无缝钢管焊制。 筒体 和法兰加工完之后, 进行渗透探伤检查, 保证 没有裂纹和缺陷。 萃取器制造完毕之后, 以 40M Pa 进行水压试验。萃取液体物料时, 萃取 器内加入螺旋填料; 萃取固体物料时, 将填料 取出, 代之以不锈钢提篮, 物料加入篮内。
图 4 间歇式萃取器 1—上法兰 2—法兰螺母 3—法兰螺栓 4—透镜垫
图 6 SFE 连续进料装置 1—压力表 1 2—料仓 1 3—节流阀 1 4—压力表 2 5—萃取器 6—节流阀 2 7—节流阀 3 8—压力表 2
9—料仓 2 10—轴端集流阀 11—电机 12—螺旋输送机壳体 13—实体螺旋
512 设计轮廓 (1) 工作原理 1) 开始时先将料仓 2、 9 装满; 2) 打开节流阀 3、7, 关闭节流阀 6, 使料 仓 2、 9 及螺旋输送机 12 与萃取器 5 连通; 3) 打开计量泵将 CO 2 抽入萃取器 5 中, 密 闭管线由于连通而保持等压; 4) 当压力表 1、4、8 均达到反应压力值时,
14
超临界萃取工艺流程与设备的研究现状和发展趋势
超临界萃取工艺流程与设备的研究现状和发展趋势
刘 欣3 银建中 丁信伟
(大连理工大学化工学院)
摘 要 综述近三十年来迅速发展起来的超临界萃取技术的研究现状。 总结了超临 界二氧化碳萃取的典型工艺流程, 并按照等温变压工艺、 等压变温工艺及恒温恒压 工艺进行了分类与比较, 指出各种工艺流程的优、缺点, 为同类研究提供了参考; 以 间歇式萃取器、 快开式萃取器封头为主, 概括评述了超临界萃取技术在设备方面的 研究现状, 指出开发、研制连续化设备对实现工业规模化生产的重要性与迫切性, 设 计出一套以螺旋输送机为主来实现超临界萃取连续化进料的简易装置轮廓; 最后对 超临界萃取技术今后的发展方向进行了分析和讨论。
3 刘 欣, 女, 1977 年 1 月生, 硕士生。 大连市, 116012。
《化工装备技术ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ第 23 卷 第 2 期 2002 年
15
表 1
SC - CO 2 萃取典型工艺流程
流程
工作原理
优点
缺点
实例
萃取和分离在同一温度下进行。 萃取完毕, 通过节流 由于没有温度变化, 故操作简 压力高,
图2
图 2 SFE 啤酒花的流程 (等温变压工艺) 1—萃取器 2—膨胀阀 3—分离器
4—冷凝器 5—蒸发器 6—二氧化碳泵
图 2 中自萃取器底部放出的萃取相经过节 流降压, 使溶剂的溶解度减小而进入分离器中 析出, 自分离器顶部放出的二氧化碳进冷凝器
图 3 咖啡因 SFE 的水吸收流程 (恒温恒压工艺) 1—萃取塔 2—吸收塔 3—CO 2 压缩机 4—膨胀阀 5—脱气器 6—蒸发器
SFE 技术基本工艺流程为: 原料经除杂、 粉碎或轧片等一系列预处理后装入萃取器中, 系统冲入超临界流体 (Sup er C rit ica l F lu id, 简 称 SCF ) 并加压。物料在 SCF 作用下, 可溶成分 进入 SCF 相。流出萃取器的 SCF 相经减压、调 温或吸附作用, 可选择性地从 SCF 相分离出萃 取物的各组分, SCF 再经调温和压缩回到萃取 器循环使用[3 ]。 SC - CO 2萃取工艺流程由萃取和分离两
关键词 超临界流体 萃取 螺旋输送机
1 前言
超 临 界 流 体 萃 取 ( Sup ercrit ica l F lu id Ex traction, 简称 SFE) 是一种提取天然物质成 分的新技术。改变气体 (常用 CO 2) 的温度、压 力, 使其处于超临界状态, 形成一种介于液体 和气体之间的流体。 它不仅有较高的溶解能力 和选择性, 而且通过调节温度、压力即可从萃取 物中将 CO 2 分离出去。CO 2 无毒、无臭、不燃、 廉价易得, 无论从成本和提取的产品质量都比 其它方法有利。 另外, 超临界萃取易于实现自 动化连续生产。同一套装置可改为提取烟草、天 然香料和其它药用植物成分, 具有很强的转产 应变能力。目前, 超临界 CO 2 萃取技术在我国 已成功地应用于银杏黄酮、紫杉醇、茶多酚、茶 色素、桉叶油、沙棘油、麦胚芽油等十几种产品。 德国在 1978 年建立了世界上第一套用于 脱除咖啡豆中咖啡因的工业化 SFE 装置[1], 其
5 对 SFE 连续化进料装置的初步探索
笔者尝试利用螺旋输送机实现 SFE 的连 续化进料, 其装置如图 6 所示。 511 螺旋输送机简介 螺旋输送机是属于不具有挠性牵引构件的 输送机械, 其作用原理是: 由带有螺旋片的转 动轴在一封闭的料槽内旋转, 使装入料槽的物 料由于本身重力及其对料槽的摩擦力的作用, 而不和螺旋一起旋转, 只沿料槽向前运移, 它 可以沿水平及倾斜方向或垂直向上的方向输送 物料, 输送物料的同时可完成混合、 掺合和冷 却等作业。 其优点是结构简单、 紧凑, 工作可 靠, 维修简单, 成本低廉, 可在线路任一点装 载, 也可在许多点卸载。 在烟草机械行业中螺 旋输送机被广泛应用于输送烟梗、 烟末。[9]
《化工装备技术》第 23 卷 第 2 期 2002 年
17
国内压力容器设计和制造部门尚缺乏经验。 313 其它设备 分离器是溶质与超临界溶剂实现分离的装 置, 结构与萃取器相似, 内部不设进料管、 填 料和提篮, 一般配备了温度和压力控制设备。分 离器内应有足够的空间便于气固分离; 同时, 为 方便清洗和回收萃取物, 分离器内部一般设计 为简单的几何形状, 还设有收集器。 新型的高 效分离器可避免分离中的雾化现象[3, 6 ]。 缓冲器的结构与萃取器和分离器相似, 内 部不设进料管、 填料和提篮。 换热器采用螺旋 盘管式换热器。 加压泵可选用高压计量泵。 两 台泵并联操作时, 根据过程需要, 开启一台或 两台同时开动, 以调节系统中 CO 2 的流量。 管路系统可采用不锈钢无缝钢管, 用卡套 式接头联接。 阀门选用不锈钢高压阀门, 需要 调节压力时采用节流阀, 其它场合采用截止阀。 值得注意的是, 萃取器与一级分离器之间由于 骤然减压且压差较大, 致使 CO 2 流体节流降温 结冰, 易将阀门堵塞, 故在操作中需对节流阀 进行加热。
大部分组成。 在特定的温度和压力下, 使原料 同 SC - CO 2 流体充分接触, 达到平衡后, 再通 过温度和压力的变化, 使萃取物同溶剂 SC CO 2 分离, SC - CO 2 循环使用。整个工艺过程 可以是连续的、 半连续的或间歇的。 根据分离 条件不同, SC - CO 2 萃取有三种典型流程, 见 表 1 所示, 其实例如图 1、 图 2、 图 3 所示。
升高而减小, 溶质析出。
对热敏性 图 1
物质有影 丙 烷 脱 沥
响。
青流程
流程在恒温恒压下进行。 该工艺分离萃取物需特殊的 该工艺始终处于恒定的超临界 需特殊的 图 3 咖啡
恒温恒压工艺
吸附剂, 如离子交换树脂、活性炭等, 一般用于除去有害物质。
进行交换吸附。
状态,
所以十分节能。
吸附剂。 因 SFE 的 水吸收流程
16
超临界萃取工艺流程与设备的研究现状和发展趋势
冷凝成液体后用泵增压到萃取压力, 并使之经 蒸发器汽化, 然后进入萃取器循环使用。 将装有咖啡豆的萃取器中通以超临界二氧 化碳, 使其中的咖啡因被萃取出来, 将自萃取 塔底部放出的萃取相送入吸收塔, 与逆向流下 的水进行质量交换, 因在 3111M Pa 和 313K 下, 咖啡因在超临界二氧化碳和水溶解的分配 系数约为 0103～ 0104 (重量百分率之比) , 因而 自塔顶离去的二氧化碳中的咖啡因已大部分被 水吸收, 经脱除咖啡因后的二氧化碳返回萃取 塔重复使用。 自吸收塔底部放出的高压水经减 压后进入脱气器, 使溶解的二氧化碳从水相放 出, 经压缩后重新进入吸收塔底部, 脱气后的 液体水溶液进入蒸发结晶器, 底部获得咖啡因, 水汽经冷凝后用泵加压送入吸收塔顶部作循环 使用。
5—下法兰 6—筒体 7—水夹套 8—进料管 9—填料 10—提篮
312 快开式萃取器 萃取某些不易进行粉碎预处理的固体物料 (例如某些必须保持纤维结构不发生变化的天 然产品) , 需要打开萃取器的顶盖加料和出料, 进行间歇生产。 为了提高生产效率, 萃取器顶 盖须设计成快开式结构 (见图 5)。 大型萃取塔 的快开式封头还配置了液压自控系统, 从而实 现了自动启闭[2, 4, 5 ]。 这种高压、 大尺寸、 快开 式封头的结构、 密封、 强度设计及加工制造,
100℃, 此时丙烷对溶质的溶解能力将进一步下 降, 使树脂沉析出来。 分离出沥青、 蜡和树脂 等溶质后的油进入脱沥青油蒸馏塔。经蒸馏后, 塔顶获得再生溶剂作循环使用, 塔底得脱沥青 油成品。
图 1 丙烷脱沥青流程 (等压变温工艺) 1—丙烷贮槽 2—丙烷冷凝器 3—沥青沉清器 4—换热器 5—树脂沉清器 6—脱沥青油蒸馏塔
3 SFE 主要设备的研究现状
总体上讲, SFE 过程的主要设备是由高压 萃取器、分离器、换热器、高压泵 (压缩机)、储 罐以及连接这些设备的管道、 阀门和接头等构 成。 另外, 因控制和测量的需要, 还有数据采 集、 处理系统和控制系统。 311 间歇式萃取器 萃取器是装置的核心部分, 它必须耐高压、 耐腐蚀、 密封可靠、 操作安全。 目前大多数萃 取器是间歇式的静态装置, 进出固体物料需打 开顶盖。 为了提高操作效率, 生产中大多采用 并联式操作以便切换萃取器。 图 4 为间歇式萃取器的结构。 设计压力 32M Pa, 设计温度 100℃, 筒体内径 42mm , 内 高 290mm , 全 容 积 约 400mL。 萃 取 器 用 0C r18N i9T i 不锈钢制造, 按 GB 150- 89《钢制 压力容器》和 H GJ 18- 89《钢制化工容器制造 技术要求》进行设计、 制造、 试验和验收。 由 于设备直径小, 不易焊接, 故筒体用不锈钢棒 料钻孔车制而成。筒体和下法兰采用螺纹联接。 上法兰和筒体之间采用透镜垫密封。 水夹套用
后各国也相继建立了 SFE 实用装置。我国从事 SFE 技术的研究是近十几年的事, 也取得了一 些可喜的成绩[2 ]。 本文就 SFE 工艺流程和设备的研究现状 与发展趋势进行论述, 并对 SFE 连续化进料装 置进行了初步探索, 提出一种利用螺旋输送机 实现 SFE 连续化进料的设计轮廓。
2 SC- CO 2 萃取的典型工艺流程
等温变压工艺 降压进入分离器。由于压力降低, CO 2 流体对被萃取物 单, 可实现对高沸点、热敏性、 投资大, SFE 啤酒
的溶解能力逐步减小, 萃取物被析出, 得以分离。 易氧化物质接近常温的萃取。 能耗高。 花的流程
萃取和分离在同一压力下进行。 萃取完毕, 通过热交 等压变温工艺 换升高温度。CO 2 流体在特定压力下, 溶解能力随温度 压缩能耗相对较小。
4 连续式 SFE 装置的研究现状
利用 SFE 技术, 进行规模化生产的难题在 于高压条件下固体进出料系统的设计。 日本在 1988 年发明了连续式超临界流体 萃取器装置[7], 利用螺旋杆加料器避免了萃取 开盖过程中大量的能量损失; R ice 等[8]发明了 在闭路管线中利用 SCF 连续萃取固体物料的 装置, 其中固体物料的间歇加入是通过切换机 械阀门实现的; 另外一种较为常见的方法是气 锁式进出料装置, 在固定床及移动床的萃取中 均有应用。 机械式进出料装置对物料的磨损严 重, 能量消耗大, 容易发生机械故障, 而且密 封性及耐压性不强; 而气锁式装置在操作中气 体损失量大, 对于萃取体系的平衡有较大的扰 动。 目前尚没有一种固体进出料装置能较好地 实现超临界萃取的连续化生产。
图 1 中沥青沉清器中分别加入原料油和丙 烷, 使器内温度达到 50℃, 此时液体丙烷能溶 解出沥青以外的所有原料油中的组分。 由于丙 烷在这种状态下粘度小, 所以可方便地将沥青 分离出来。 为了将原料油中的蜡分离出来, 可 利用存在上临界温度的性质, 将体系的温度下 降, 使蜡析出。例如将温度降低到 4℃时, 就可 使大量蜡被离析出来。 至于体系的降温简便地 采用使少量丙烷汽化的方法即可达到。 为了分 离出原料油中的树脂, 可将体系再次升温到
76mm ×215mm 不锈钢无缝钢管焊制。 筒体 和法兰加工完之后, 进行渗透探伤检查, 保证 没有裂纹和缺陷。 萃取器制造完毕之后, 以 40M Pa 进行水压试验。萃取液体物料时, 萃取 器内加入螺旋填料; 萃取固体物料时, 将填料 取出, 代之以不锈钢提篮, 物料加入篮内。
图 4 间歇式萃取器 1—上法兰 2—法兰螺母 3—法兰螺栓 4—透镜垫
图 6 SFE 连续进料装置 1—压力表 1 2—料仓 1 3—节流阀 1 4—压力表 2 5—萃取器 6—节流阀 2 7—节流阀 3 8—压力表 2
9—料仓 2 10—轴端集流阀 11—电机 12—螺旋输送机壳体 13—实体螺旋
512 设计轮廓 (1) 工作原理 1) 开始时先将料仓 2、 9 装满; 2) 打开节流阀 3、7, 关闭节流阀 6, 使料 仓 2、 9 及螺旋输送机 12 与萃取器 5 连通; 3) 打开计量泵将 CO 2 抽入萃取器 5 中, 密 闭管线由于连通而保持等压; 4) 当压力表 1、4、8 均达到反应压力值时,
14
超临界萃取工艺流程与设备的研究现状和发展趋势
超临界萃取工艺流程与设备的研究现状和发展趋势
刘 欣3 银建中 丁信伟
(大连理工大学化工学院)
摘 要 综述近三十年来迅速发展起来的超临界萃取技术的研究现状。 总结了超临 界二氧化碳萃取的典型工艺流程, 并按照等温变压工艺、 等压变温工艺及恒温恒压 工艺进行了分类与比较, 指出各种工艺流程的优、缺点, 为同类研究提供了参考; 以 间歇式萃取器、 快开式萃取器封头为主, 概括评述了超临界萃取技术在设备方面的 研究现状, 指出开发、研制连续化设备对实现工业规模化生产的重要性与迫切性, 设 计出一套以螺旋输送机为主来实现超临界萃取连续化进料的简易装置轮廓; 最后对 超临界萃取技术今后的发展方向进行了分析和讨论。
3 刘 欣, 女, 1977 年 1 月生, 硕士生。 大连市, 116012。
《化工装备技术ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ第 23 卷 第 2 期 2002 年
15
表 1
SC - CO 2 萃取典型工艺流程
流程
工作原理
优点
缺点
实例
萃取和分离在同一温度下进行。 萃取完毕, 通过节流 由于没有温度变化, 故操作简 压力高,
图2
图 2 SFE 啤酒花的流程 (等温变压工艺) 1—萃取器 2—膨胀阀 3—分离器
4—冷凝器 5—蒸发器 6—二氧化碳泵
图 2 中自萃取器底部放出的萃取相经过节 流降压, 使溶剂的溶解度减小而进入分离器中 析出, 自分离器顶部放出的二氧化碳进冷凝器
图 3 咖啡因 SFE 的水吸收流程 (恒温恒压工艺) 1—萃取塔 2—吸收塔 3—CO 2 压缩机 4—膨胀阀 5—脱气器 6—蒸发器
SFE 技术基本工艺流程为: 原料经除杂、 粉碎或轧片等一系列预处理后装入萃取器中, 系统冲入超临界流体 (Sup er C rit ica l F lu id, 简 称 SCF ) 并加压。物料在 SCF 作用下, 可溶成分 进入 SCF 相。流出萃取器的 SCF 相经减压、调 温或吸附作用, 可选择性地从 SCF 相分离出萃 取物的各组分, SCF 再经调温和压缩回到萃取 器循环使用[3 ]。 SC - CO 2萃取工艺流程由萃取和分离两
关键词 超临界流体 萃取 螺旋输送机
1 前言
超 临 界 流 体 萃 取 ( Sup ercrit ica l F lu id Ex traction, 简称 SFE) 是一种提取天然物质成 分的新技术。改变气体 (常用 CO 2) 的温度、压 力, 使其处于超临界状态, 形成一种介于液体 和气体之间的流体。 它不仅有较高的溶解能力 和选择性, 而且通过调节温度、压力即可从萃取 物中将 CO 2 分离出去。CO 2 无毒、无臭、不燃、 廉价易得, 无论从成本和提取的产品质量都比 其它方法有利。 另外, 超临界萃取易于实现自 动化连续生产。同一套装置可改为提取烟草、天 然香料和其它药用植物成分, 具有很强的转产 应变能力。目前, 超临界 CO 2 萃取技术在我国 已成功地应用于银杏黄酮、紫杉醇、茶多酚、茶 色素、桉叶油、沙棘油、麦胚芽油等十几种产品。 德国在 1978 年建立了世界上第一套用于 脱除咖啡豆中咖啡因的工业化 SFE 装置[1], 其
5 对 SFE 连续化进料装置的初步探索
笔者尝试利用螺旋输送机实现 SFE 的连 续化进料, 其装置如图 6 所示。 511 螺旋输送机简介 螺旋输送机是属于不具有挠性牵引构件的 输送机械, 其作用原理是: 由带有螺旋片的转 动轴在一封闭的料槽内旋转, 使装入料槽的物 料由于本身重力及其对料槽的摩擦力的作用, 而不和螺旋一起旋转, 只沿料槽向前运移, 它 可以沿水平及倾斜方向或垂直向上的方向输送 物料, 输送物料的同时可完成混合、 掺合和冷 却等作业。 其优点是结构简单、 紧凑, 工作可 靠, 维修简单, 成本低廉, 可在线路任一点装 载, 也可在许多点卸载。 在烟草机械行业中螺 旋输送机被广泛应用于输送烟梗、 烟末。[9]