一种多功能亚临界萃取系统及其萃取方法与流程

本发明涉及亚临界萃取技术领域，尤其涉及一种多功能亚临界萃取系统及其萃取方法。

背景技术：

亚临界萃取是利用亚临界流体作为萃取剂，在密闭、无氧、低压的压力容器内，依据有机物相似相溶的原理，通过萃取物料与萃取剂在浸泡过程中的分子扩散过程，达到固体物料中的脂溶性成分转移到液态的萃取剂中，再通过减压蒸发的过程将萃取剂与目的产物分离，最终得到目的产物的一种新型萃取与分离技术。亚临界流体萃取相比其它分离方法有许多优点：无毒、无害，环保、无污染、非热加工、保留提取物的活性成分不破坏、不氧化，产能大、可工业化大规模生产，节能、运行成本低，易于和产物分离。

但现有的萃取罐存在以下问题：1、萃取罐中没有破碎装置，萃取物料需要先采用破碎机破碎成细小颗粒后才能加入萃取罐中进行萃取；2萃取物料直接投放在萃取罐中，由于浸泡后的萃取物料颗粒大，容易沉积在萃取罐的底部将萃取罐的萃取液出口堵塞，甚至堵塞输送用的管道、水泵、阀门等，而且萃取物料需要经过单独的分离装置将萃取物料与萃取液分离。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种多功能亚临界萃取系统，同时提供本多功能亚临界萃取系统的萃取方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种多功能亚临界萃取系统，包括萃取罐、原液桶、蒸发罐、萃取剂桶、浓缩液桶，所述浓缩液桶通过串联有水泵b和电磁阀d的管道与蒸发罐的抽液口相连通，所述萃取剂桶通过串联有压缩机和电磁阀c的管道与蒸发罐的抽气口相连通，所述萃取罐包括通过紧固件进行连接的萃取罐体和萃取罐盖，所述萃取罐盖的顶端中心安装有正反转电机，所述正反转电机的动力输出轴自上而下穿过萃取罐盖并联接有旋切刀具，位于所述萃取罐体中心圆柱形的萃取腔中套有不锈钢滤桶，所述不锈钢滤桶的侧壁和底部开设有若干分布均匀的直径小于0.15mm的滤孔，所述萃取罐体的外部设有水浴夹套，设置于所述萃取罐盖上的原液入口通过串联有增压泵和电磁阀a的管道与原液桶相连通，设置于所述萃取罐盖上的排气口通过管道与真空泵相连通，设置于所述萃取罐体底部的萃取液出口通过串联有水泵a和电磁阀b的管道与蒸发罐的萃取液入口相连通。

优选的，所述旋切刀具包括旋转轴和多个焊接在旋转轴上呈螺旋形排布的刀片，并且多个所述刀片的刀刃朝向均与正反转电机正转方向一致。

旋切刀具与正反转电机的配合使得能够在控制正反转电机正转时刀片的刀刃将大块萃取物料破碎，而在控制正反转电机反转时刀片对萃取物料和萃取液进行搅拌；多个刀片呈螺旋形排布在旋转轴上，使旋切刀具在旋转一圈时能够同时破切多块萃取物料，提高了旋切刀具的破碎效率，而且保证了旋切刀具的整体平衡形。

优选的，两个相邻的所述刀片在水平方向上的夹角为59～181°。

优选的，所述萃取罐盖上的原液入口至少有两个，并且所有原液入口以萃取罐盖的中轴线为中心按照环形阵列排布。

按照环形阵列排布的多个原液入口有利于提高相萃取罐中加入萃取原液的速度和均匀度。

优选的，所述萃取罐盖的底端设有与原液入口相连通的喷射嘴，所述喷射嘴中设有开口向旋切刀具一侧倾斜的喷射孔，所述喷射孔的中心线与喷液嘴的中心线之间具有夹角α，60°≥α≥15°。

由于喷射嘴只能设置在旋切刀具的一侧，即喷射嘴是位于萃取罐的中轴线一侧，如果将喷射孔设置为竖直向下喷射会使得喷射面积较小，不能快速的使萃取物料上喷洒到萃取原液；而将喷射孔设计成向旋切刀具一侧倾斜，有利于增加喷射的面积，能够快速的使萃取物料上喷洒到萃取原液，进而增加萃取时间，提高萃取效率。

优选的，所述萃取罐体的顶部内侧设有环形的支撑板，并且所述支撑板的内径比萃取罐体的内径小5～10cm，所述不锈钢滤桶的顶部具有向外突出的凸缘，所述凸缘安放在支撑板上，所述不锈钢滤桶的外径比支撑板的内径小0.1～0.2mm。

设置在萃取罐体的顶部内侧的支撑板与设置在不锈钢滤桶的顶部的凸缘，一是使不锈钢滤桶稳定的安放在萃取罐体中，二是使不锈钢滤桶与萃取罐体的内壁间相分离，在旋切刀具旋转时，具有刀片的部位由于刀片对萃取物料和萃取液的推力作用使萃取液穿过滤孔二流出不锈钢滤桶外，而不具有刀片的部位和不锈钢滤桶底部萃取液在势能和压差的作用下穿过滤桶进入到不锈钢滤桶中，从而促进萃取液的流动，促进萃取液与萃取物料之间的碰撞，提高萃取效率。

优选的，所述水浴夹套与萃取罐体之间的空腔中安装有螺旋型的电加热管，所述水浴夹套的顶部一侧设有进水口、底端设有排水口，所述水浴夹套的侧壁上安装有温度传感器。

温度传感器监测水浴夹套中的水温，有助于工作人员对电加热管的工作状态进行控制，使水浴夹套中的水温保持在萃取温度。

优选的，所述萃取罐盖上安装有气压传感器。

气压传感器用来监测萃取罐中的气压，有助于工作人员对真空泵的工作状态进行调节，使萃取罐中阀气压保持在萃取所需的低压环境。

优选的，所述紧固件包括焊接在萃取罐体顶端的多根按照环形阵列排布的螺柱、手动螺母，所述手动螺母与自下而上穿过设置于萃取罐盖上的圆孔的螺柱相螺接。

采用手动螺母，便于工作人员徒手进行打开或闭合萃取罐盖的操作。

优选的，萃取罐盖与萃取罐体之间夹有由聚四氟乙烯制成的密封环。

密封环提高萃取罐盖与萃取罐体之间的密封性。

萃取罐体的底部设有多个与其一体成型的支脚，多个支脚按照环形阵列排布。

使用上述的多功能亚临界萃取系统的萃取方法，包括如下步骤：

(1)拧松手动螺母将萃取罐盖从萃取罐体上取下；

(2)向不锈钢滤桶中投放占其体积40～60％的大块萃取物料，将萃取罐盖盖合在萃取罐体上，并使旋切刀具插入大块萃取物料中，拧紧手动螺母使萃取罐盖与萃取罐体紧密连接；

(3)打开增压泵和电磁阀a将原液桶中的萃取原液高压喷射到萃取腔中，直至萃取原液的液面达到萃取腔深度的2/3处，关闭增压泵和电磁阀a，同时给电加热管供电使电加热管给装在水浴夹套中的水加热到萃取温度；

(4)启动并控制正反转电机按正向以200转/分钟的转速转动，对大块萃取物料破碎8～10分钟；

(5)控制正反转电机按反向以30转/分钟的转速转动，对萃取物和萃取原液进行匀速搅拌；

(6)萃取2～4小时后，打开水泵a和电磁阀b将溶解有萃取物质的萃取液泵入蒸发罐中，然后关闭水泵a和电磁阀b，打开增压泵和电磁阀a将原液桶中的萃取原液高压喷射到萃取腔中，直至萃取原液的液面达到萃取腔深度的2/3处，关闭增压泵和电磁阀a；

(7)进入蒸发罐中的萃取液通过减压蒸发使萃取液中的萃取剂蒸发，打开压缩机和电磁阀c将蒸发的萃取剂吸除并压缩成液态萃取剂泵入萃取剂桶中，打开水泵b和电磁阀d将蒸发罐中留下的浓缩液泵入浓缩液桶中。

本发明的有益效果是：在萃取罐盖的顶部安装正反转电机，在正反转电机的动力输出轴上联接旋切刀具，控制正反转电机正转驱动旋切刀具正转件大块萃取物料旋切成细小的萃取物料，简化了萃取前的萃取物料处理过程；在萃取罐体的萃取腔中安放一不锈钢滤桶，萃取物料置于不锈钢滤桶中，避免萃取物料堆积在萃取罐的底部将萃取液出口堵塞，而且萃取完成后直接将不锈钢滤桶连通萃取物料一同拿出即可，不需要使用单独的分离装置将萃取物料与萃取液分离；该萃取系统省略了大块萃取物料破碎装置、萃取物料与萃取液分离装置，简化了萃取过程，方便操作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例中萃取罐的结构示意图；

图3是本发明实施例中萃取罐体的结构示意图；

图4是本发明实施例中萃取罐盖、正反转电机、旋切刀具安装的结构示意图；

图5是本发明实施例中不锈钢滤桶的结构示意图；

图6是本发明实施例中旋切刀具的俯视图；

图7是本发明实施例中萃取罐盖的俯视图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图1、图2、图3、图5所示，一种多功能亚临界萃取系统，包括萃取罐6、原液桶1、蒸发罐11、萃取剂桶15、浓缩液桶19，所述浓缩液桶19通过串联有水泵b17和电磁阀d18的管道与蒸发罐11的抽液口16相连通，所述萃取剂桶15通过串联有压缩机13和电磁阀c14的管道与蒸发罐11的抽气口12相连通，所述萃取罐6包括通过紧固件进行连接的萃取罐体22和萃取罐盖32，所述萃取罐盖32的顶端中心安装有正反转电机36，所述正反转电机36的动力输出轴自上而下穿过萃取罐盖32并联接有旋切刀具37，位于所述萃取罐体22中心圆柱形的萃取腔23中套有不锈钢滤桶43，不锈钢滤桶43的侧壁和底部开设有若干分布均匀的直径小于0.15mm的滤孔，所述萃取罐体22的外部设有水浴夹套24，设置于所述萃取罐盖32上的原液入口5通过串联有增压泵4和电磁阀a3的管道与原液桶1相连通，设置于所述萃取罐盖32上的排气口20通过管道与真空泵21相连通，设置于所述萃取罐体22底部的萃取液出7口通过串联有水泵a8和电磁阀b9的管道与蒸发罐11的萃取液入口10相连通。

如图4、图6所示，所述旋切刀具37包括旋转轴38和八个焊接在旋转轴上呈螺旋形排布的刀片39，并且八个所述刀片39的刀刃40朝向均与正反转电机36正转方向一致。

如图6所示，两个相邻的所述刀片39在水平方向上的夹角为90°。

如图4所示，所述萃取罐盖32上的原液入口5有两个，并且所有原液入口以萃取罐盖32的中轴线为中心按照环形阵列排布。

如图4、图7所示，所述萃取罐盖32的底端设有与原液入口5相连通的喷射嘴34，所述喷射嘴34中设有开口向旋切刀具37一侧倾斜的喷射孔35，所述喷射孔35的中心线与喷液嘴34的中心线之间具有夹角α，α＝30°。

如图2、图3、图5所示，所述萃取罐体22的顶部内侧设有环形的支撑板26，并且所述支撑板26的内径比萃取罐体22的内径小10cm，所述不锈钢滤桶43的顶部具有向外突出的凸缘44，所述凸缘44安放在支撑板26上，所述不锈钢滤桶43的外径比支撑板26的内径小0.2mm。

如图2、图3所示，所述水浴夹套24与萃取罐体22之间的空腔中安装有螺旋型的电加热管25，所述水浴夹套24的顶部一侧设有进水口28、底端设有排水口29，所述水浴夹套24的侧壁上安装有温度传感器30。

如图7所示，所述萃取罐盖32上安装有气压传感器45。

如图2所示，所述紧固件包括焊接在萃取罐体22顶端的六根按照环形阵列排布的螺柱27、手动螺母41，所述手动螺母41与自下而上穿过设置于萃取罐盖32上的圆孔33的螺柱27相螺接。

如图2所示，萃取罐盖32与萃取罐体22之间夹有由聚四氟乙烯制成的密封环42。

水浴夹套24的底部设有四个与其一体成型的支脚31，四个支脚31按照环形阵列排布。

使用上述的多功能亚临界萃取系统的萃取方法，包括如下步骤：

(1)拧松手动螺母41将萃取罐盖32从萃取罐体22上取下；

(2)向不锈钢滤桶43中投放占其体积60％的大块萃取物料，将萃取罐盖32盖合在萃取罐体22上，并使旋切刀具37插入大块萃取物料中，拧紧手动螺母41使萃取罐盖32与萃取罐体22紧密连接；

(3)打开增压泵4和电磁阀a3将原液桶1中的萃取原液高压喷射到萃取腔23中，直至萃取原液的液面达到萃取腔23深度的2/3处，关闭增压泵4和电磁阀a3，同时给电加热管25供电使电加热管5给装在水浴夹套24中的水加热到萃取温度(利于以乙醇为萃取剂时，萃取温度为60℃)；

(4)启动并控制正反转电机36按正向以200转/分钟的转速转动，对大块萃取物料破碎10分钟；

(5)控制正反转电机36按反向以30转/分钟的转速转动，对萃取物和萃取原液进行匀速搅拌；

(6)萃取2～4小时后，打开水泵a8和电磁阀b9将溶解有萃取物质的萃取液泵入蒸发罐11中，然后关闭水泵a8和电磁阀b9，打开增压泵4和电磁阀a3将原液桶1中的萃取原液高压喷射到萃取腔23中，直至萃取原液的液面达到萃取腔23深度的2/3处，关闭增压泵4和电磁阀a3；

(7)进入蒸发罐11中的萃取液通过减压蒸发使萃取液中的萃取剂蒸发，打开压缩机13和电磁阀c14将蒸发的萃取剂吸除并压缩成液态萃取剂泵入萃取剂桶15中，打开水泵b17和电磁阀d18将蒸发罐11中留下的浓缩液泵入浓缩液桶19中。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。