专利名称：细碎固体的萃取方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明有关以液体自细碎固体萃取可溶性物质的方法与装置，特别是萃取时用以控制小颗粒与细屑的方法与装置。
背景技术：
使用逆流液体-固体萃取系统将待萃取的细碎固体以一方向输送通过一容器(tank)，同时使液体，通常是水以相反的方向流经过细碎固体的萃取器是已知的，在液体与固体以相反方向运动接触时，可溶性物质，例如利用渗透与浸滤传导由该固体中被萃取出来，而且伴随浓缩萃取液被取出。
用以实施逆流萃取的装置具有数种不同的构造，它们可以是一组在转动方向上交替填充与排空的相同室式的罗伯特蓄电池型，它们可以是如在Bruniche-Olson等人的美国专利第2,885,311号与Silver的美国专利第3,573,892号所披露的倾斜式扩散器型；如Schaffer等的美国专利第3,142,589号所披露的垂直塔式扩散器；以及水平式扩散器，例如R.T.扩散器。
在垂直或水平式扩散器中，这些扩散器置于水合器之后，该水合器准备动物或植物物质以便以热水进行萃取，热水“杀死”细胞，由此细胞膜可使可溶性物质利用萃取液渗透穿过细胞壁。
水合器与连续扩散器在不同的位置处使用筛网来控制细碎固体，筛网可将固体运送或推过扩散器而让液体通过其中。于水压施加在筛网上，特别是在它们具有一团或一块固体时，而且特别是在水平式与倾斜式扩散器中，由于必须运送固体，这些筛网在使用时必须保持结构完整性，因此是由多块板制成。
在过去，包含在较大的细碎固体中的小颗粒与细屑是一个问题，一般而言，已经在这些板体中钻出或铸出最小的孔的直径是 英寸，这种尺寸大到足以让小颗粒或细屑通过。例如在这种装置中用来分离液体与固体的筛网一般是约1/8到1/4英寸厚，而且一般具有直径约9/32英寸的钻孔或冲孔的板体，这种尺寸可以轻易地让小颗粒与细屑通过，因此这些筛网无法有效地控制小颗粒与细屑。同样，用以将固体由垂直式、水平式或倾斜式扩散器中的一端运送到另一端的涡形刮板是由可具有直径1/4到1/2英寸孔的约1/4到1/2英寸厚的板体制成，而且这种尺寸的孔也可以让小颗粒与细屑很容易地通过，因此小颗粒与细屑无法被有效地控制。在塔式扩散器中，涡形刮板通常根本没有孔而只有涡形刮板的多个窄区段，到目前为止，有或没有孔的涡形刮板均无法有效控制大量的小颗粒与细屑。
在分离筛网(Separation Screen)中的孔或槽必须足够大而不会被细碎固体堵塞住，因此这些孔的深度必须略小于这些孔的直径或槽的宽度，因此直径或宽度几乎一样的粒子才不致于捕集在孔或槽中，进而阻挡萃取液体流过分离筛网。此外，如同在由被称为甜菜丝的片状甜菜中萃取糖的连续扩散器中一样，这些孔必须大于甜菜丝的截面积，因此一开始纵向地通过该孔的甜菜丝将不“悬挂”在该孔中而阻挡萃取液通过该孔，所以在扩散器分离筛网中的孔直径一般都大于1/4英寸。槽有时会做得比1/4英寸窄，但通常会导致堵塞，因此甜菜丝易沿槽的纵向长度停留并且阻挡萃取液通过。
在过去，用以由甜菜中萃取糖的连续扩散器仅在介于连续扩散器的汁液室与萃取区段之间的分离筛网上使用筛网清扫器，这些连续扩散器包括倾斜式、水平式与塔式(间歇式扩散器在以往没有分离筛网)。筛网清扫器由黄铜或胶木材料制成，而且该清扫器具有一用来切除或升高部分进入筛网孔(大于或等于9/32英寸)或该筛网槽(大于或等于1/8英寸)的甜菜丝的锐利边缘。假如外来物质容易捕集在这些孔中，筛网清扫器的清洁切割锐利边缘通常会缺口、破损或变钝，因此甜菜丝将被压碎进入这些孔中，使得萃取液进一步受到阻挡。
因此，在过去，连续式扩散器，甚至间歇式扩散器都无法有效地处理含有小颗粒与细屑的物质。特别是，在垂直式与倾斜式扩散器中的涡形输送器在逆流系统中将小颗粒与细屑推送而与水逆流，表现得非常没有效率。对控制小颗粒与细屑的无效情形现在在某些情况下已经可以利用形成捕集小颗粒与细屑的一团或块纤维或大颗粒来做部分的补偿，因此，在某种程度上，即使小颗粒与细屑可通过分离筛网与涡形刮板的孔，但是它们仍然能有某种程度地被捕集与运送，只要这些细屑一次出现的量不要太大即可。因此，准备待萃取的物质时都会试图保持这些小颗粒与细屑于一极小值，例如，小于待处理固体重量的5％。
无法防止小颗粒与细屑被萃取液带走将限制间歇式与连续式扩散器的使用，虽然间歇式与连续式扩散器在萃取甜菜糖与蔗糖工业中已经被广泛地使用，但是对其他物质的萃取应用则受到限制，因为这些其他的物质产生大量的小颗粒与细屑，而这些是习用间歇式与连续式扩散器无法充分控制的。由于许多固体在被细分时产生了习用水合器与扩散器无法控制的大量小颗粒与细屑，所以对甜菜糖与蔗糖以外的产品使用间歇式或连续式扩散器受到限制。例如，在利用磨碎制备萃取所用的茜草根部时，在某种情形下，磨碎根部的重量的约10％是小颗粒与细粉。许多其他的产品在被细分时均产生习用扩散器所无法处理的小颗粒、细屑与粉末。
发明目的因此，本发明的目的是提供用来在水合器与萃取器中控制小颗粒与细屑的方法与装置，特别是提供萃取或水合效率更高的方法与装置。
本发明的另一目的是通过改善对小颗粒与细屑的控制来改善水合与萃取的效率。
本发明再一目的是提供用以水合及/或萃取在此之前尚未能在连续式扩散器或间歇式萃取器中进行水合及/或萃取的植物与动物物质的方法与装置。
本发明的其他目的与优点可由下列说明与附图了解。
附图的简要说明
图1A是一示意图，说明在垂直“塔式”扩散器中使用本发明的系统。
图1B是一示意图，说明在水平扩散器(也称为“R.T.”扩散器)中使用本发明的系统。
图1C是一示意图，说明在仅有一端有筛网的单室间歇式萃取器中使用本发明的系统。
图1D是一示意图，说明在两端均有筛网的单室间歇式萃取器中使用本发明的一系统。
图1E是一示意图，说明在由第1C或1D图的物件构成的一连串室中使用本发明的系统。
图1F图是一示意图，说明在可调整倾斜式圆柱形扩散器(以下有时会称为“ST”萃取器)中使用本发明的一系统。
图1G是由图1F中的截面GG的浓缩萃取液室的详细示意图。
图1H是图1G中所示的另一种液体室的详细示意图。
图2是在倾斜扩散器中使用本发明的系统的示意图。
图3是可用来实施本发明的倾斜式扩散器的特定实施方案的立体图。
图4是沿图3的直线4-4的横截面图。
图5是沿图3的直线5-5的横截面图。
图6是沿图3的直线6-6的横截面图。
图7是图5所示的倾斜式扩散器的固体排出端的立体放大图。
图8是图5所示的倾斜式扩散器的固体排出端的立体顶视图，显示脱水区域。
图9是放大局部视图，说明本发明的毫英寸筛网(milli-screen)实施方案的筛网的一部分。
图10是一放大局部视图，说明本发明的毫英寸筛网实施方案的一种改变形态的筛网。
图11是一立体图，说明可任选与本发明一起使用的具有水合泊片(hydrating foil)的水合器。
图12是沿图11的直线12-12的视图。
图13是间歇式或连续式萃取器的筛网清扫器的立体图。
图14是倾斜式扩散器中平行涡形刮板的平面面，说明双筛网清扫器与双螺旋结构。
图15是沿图14直线15-15的横截面图，说明倾斜一角度的筛网清扫器结构。
图16是一典型筛网清扫器的详细视图。
本发明的详细说明依据本发明的目的，现已发现适当定位的毫英寸筛网(milli-Screen)可以有效地控制在萃取装置与方法中的小颗粒与细屑，如前所述，在习用扩散器刮板与筛网中的孔太大而未小到足以达到控制的目的，但已发现适当定位的毫英寸筛网可以有效地控制小颗粒与细屑，因此增加了萃取效率并且使得可进一步萃取含有以往未被萃取的小颗粒与细屑的物质。
在本发明中使用的毫英寸筛网在上游侧具有直径小于约0.095英寸的多个分开的毫英寸孔，这些毫英寸大小的孔可由任何适当的方法形成，在一优选方法中，这些毫英寸孔是在金属薄板或片，例如具有约0.001到0.095英寸，但通常是约0.002到0.060英寸厚度的钢片中由化学蚀刻制成的孔。这些毫英寸筛网孔可以具有不同的形状，包括，例如，槽或圆孔，这些毫英寸筛网孔通常构成该毫英寸筛网的表面积的至少约12％，优选至少约20％，由此在扩散器中的液体可以较易地通过。这些毫英寸筛网可以由可挠的板片制成，或者由可以弯曲而在必要时可以嵌入涡形输送器的螺旋刮板或制成其形状的板制成。如果这些筛网是可挠的，它们最好能被较厚的硬板、格栅或框架(未显示)来支撑，例如由在图9与图10中所示的硬板筛网73来支撑。当然，其他制造这些毫英寸筛网的方法也可以在本发明的精神之内使用。
准备在本发明中使用的这类毫英寸筛网披露于，例如美国专利第3,329,541号；第3,971,682号以及第4,124,437号。
如前所述，由于对小颗粒与细屑进行控制，萃取效率增加，而且对含有小颗粒与细屑的物质而言可以获得更有效率的萃取。此外，许多以往不能连续萃取的物质现在也可以进行连续萃取了。这是因为，在以往的实践中，大量的小颗粒与细屑无法以与萃取液成逆流的方式而有效地运动，例如，在例如以磨碎来制备供萃取的许多植物与动物产品时，产生大量的小颗粒与细屑，无法利用常规连续式扩散器中的常用涡形输送筛网来去除或运送，或者在扩散过程中加以控制。
小颗粒与细屑是指小于约0.125英寸的细物质，细屑通常视为可通过5U.S.目筛网的颗粒。
如前所述，本发明的扩散与萃取可以用垂直“塔式”扩散器、水平式扩散器、倾斜式扩散器、间歇式室或一连串间歇式室来实施。在图1A中所显示的是在一垂直“塔式”扩散器中使用本发明的萃取方法的图，本发明将以图1A与1B来描述甜菜的处理过程，但是也可以用其他物质。甜菜切片机，或磨碎机10用于将甜菜细分或切片成纤维束，称为“甜菜丝”。在此之前，在常规的实践中，在切片时产生的细屑量保持在最小量，例如，少于甜菜丝重量的3％。但是在本发明中，这种对细屑量的限制是不必要的；事实上，萃取效率可以通过使用更多的小颗粒与细屑来提高。
在切片之后，甜菜丝被送入水合器11中，在水合器中，甜菜丝与来自扩散器12、经过筛网22、管线14与泵29的热萃取液接触。在进入水合器11之前，来自扩散器的液体在加热器15中加热到160°到190°F温度，由管线14导入该水合器中的热萃取液“杀死”在甜菜丝中的甜菜细胞，并且使得来自甜菜细胞的糖渗透流入萃取液中。该甜菜丝以顺流或逆流运送经过该加热液体一段短时间，然后它们由管线16与泵17转移到垂直“塔式”扩散器12。为使甜菜丝在水合器11中移动，在涡形输送器中的刮板28将固体由入口13推到出口与管线16中，这些刮板28优选备有毫英寸筛网，如后面在图9与10中所示。毫英寸筛网18与支持格栅33也设置在萃取液出口24的上游，可安装清扫器61来清扫使筛网清洁。
在垂直塔式扩散器12中，在甜菜丝与液体逆流时，甜菜丝与该萃取液之间发生连续的萃取。如图1A中所示，来自水合器的甜菜丝由管线16与泵17输送到固体液体原料中进入扩散器12，萃取液是在19处导入。
这些甜菜丝在垂直扩散器中由涡形刮板23运送，由于这些刮板抵抗液压头将这些甜菜丝向上推的压力很大，在过去这些刮板在标准塔式扩散器中从未有穿孔。此外，以往尝试使用具有大孔的穿孔刮板时，甜菜丝塞在孔中而且随着刮板一起转动，而不是沿着刮板的旋转斜坡被向上推向该扩散器的出口。在垂直扩散器中，如果高负荷支持格栅23上覆盖有毫英寸筛网70，平坦的毫英寸筛网表面将有助于将甜菜丝向上运送。图10显示可使液体直接向下通过这些刮板的毫英寸筛网的结构。
图9是在垂直式扩散器中变成一几乎水平位置情况下的垂直透视图，甜菜丝聚集在该毫英寸筛网70的表面而且易妨碍萃取液穿过孔，但是当毫英寸筛网70在垂直式扩散器中沿着它的支持格栅73转动时，在毫英寸筛网70的表面与甜菜丝的团块之间有一剪切作用，使得甜菜丝清扫毫英寸筛网表面并去除堵塞孔的甜菜丝、细屑以及小颗粒，所有这些打开通路以便使萃取液穿过该毫英寸筛网的孔。因此，本发明提供在垂直扩散器中较之以前更为完美的逆流萃取作用，即使是用经常有极少量的细屑与小颗粒的标准物质，如甜菜丝时亦然。
毫英寸筛网22与支持格栅33也被设置成横跨垂直扩散器的容器而且在萃取液的出口20的前边，也可以在侧壁上存在的分离筛网上使用毫英寸筛网。如在本发明中一样，将毫英寸筛网用在一支持格栅上，筛网清扫器更有效地刮除附着在该面上的甜菜丝，这些孔小到足以让这些甜菜丝本身无法进入。更重要的是，外来的硬物体，例如砂砾、焊棒或电线现在不会捕集在分离器筛网的孔中，这将可避免对分离器筛网与清扫器两者的损害，因此，毫英寸筛网的清扫器的锐利边缘能更好地保持，而且完成对甜菜丝及/或粒子与细屑的清洁搬走的工作。
在萃取之后，剩下的甜菜丝在排出口21处取出，而浓缩的萃取液则在20处取出。
应注意的是在水合器与扩散器的输送器中的涡形刮板可以是多个区段，在各区段之间具有隔断杆(breakerbar)，如图5所示。
本发明的萃取系统也可以用于水平式扩散器中，如图1B所示，水平式扩散器25容纳来自水合器27的固体，经过泵18然后将它们运送到固体排出口21，萃取液在19处导入并且在20处抽出，与固体逆向流动。
水平式扩散器配置成使在转筒一端的19处导入的萃取液在转动为转筒中的室数目一半的圈数后到达转筒的另一端。甜菜丝以逆流方向移动，但是速度是萃取液速度的一半。安装在各室中的筛网30随着扩散器转筒向上转动而使甜菜丝上升而离开萃取液，而且甜菜丝上的萃取液基本流光。在转筒往下转动的时候，甜菜丝将掉出具有筛网的室并滑过固体倾斜板而进入下一个室中。毫英寸筛网70可用来覆盖每个室中的筛网30，随着水平式扩散器转动而且筛网30带着甜菜丝与萃取液向上，甜菜丝沿着毫英寸筛网70滑动，清扫毫英寸筛网的表面并且使萃取液通过。特别重要的是有一带支持格栅33的毫英寸筛网26以及安装在甜菜丝进料端并且在萃取液出口20上游的清扫器61。
在图1C中示意地显示的是一间歇式萃取装置，该间歇式萃取装置使用一顶部130可以轻易地靠铰链向旁边转动以便装料的单一的室，该单一室的下方主要区段134可以轻易地倾倒以便倒空。在图1D中所显示的是一萃取装置的图，该萃取装置使用一顶部130可以轻易靠铰链向旁边转动以便装料而且底部131也可以轻易地靠铰链向旁边转动以便排空的单一室。本发明将以图1C与1D来说明由胭脂虫中萃取染料，但是应认识到其他的物质也是可以使用的。胭脂虫粉碎器，或磨碎器110被用来将每一只胭脂虫粉碎、细分或切成三或四个颗粒。准备好了的胭脂虫被送入容器134或135中，胭脂虫经打开进料盖130经过料槽113倒入容器134或135中。具有毫英寸筛网122、支持格栅133与筛网清扫器161的盖子如果装好以后，以可使胭脂虫不受阻碍地装料的方式铰接。
在容器134中，盖子关闭后，萃取液由底部泵入该容器中，向上穿过胭脂虫并且通过毫英寸筛网122、支持格栅133以及流出口120。如果浓度足够高，萃取液将流过管线114到达萃取液出口。如果浓度不够高而且如果胭脂虫仍留存有许多染料物质，三通阀136将萃取液导流经过管线119，经过阀137以及泵129而进入加热器115，回到室134中。这将继续下去直至在萃取液出口处的染料浓度几乎达到在胭脂虫中染料浓度为止，阀136然后可将液体导流到萃取液出口。如果萃取液的浓度不足以用来染色的话，则萃取液可被加入一批新的胭脂虫原料而且再重新开始工艺流程。
如图13所示，由一、二、三或多数臂构成的马达或液压驱动的筛网清扫器161可以安装来将细屑由该毫英寸筛网的表面上清除并且将细屑从毫英寸筛网向下刮除掉，并且朝向胭脂虫堆的中央，在该胭脂虫堆中央处较大胭脂虫颗粒将会捕集胭脂虫的小颗粒与细屑，并且防止它们与萃取液一起流回到毫英寸筛网。
在两端均具有毫英寸筛网122的间歇式室135的图1D中，如果毫英寸筛网122底部被细屑堵塞的话，三向阀139将打开以便由泵129流出而且三向阀138将关闭以便由泵129流出，双向阀141将关闭而双向阀140将打开。利用这些阀的改变，在室内的萃取液流动将会逆转，从而完成反冲而且因此完成对筛网的清洁。在135中萃取液在这个方向的流动可以继续保持直至上方的筛网被细屑堵塞为止，然后流动的方向可以再逆转。萃取液的温度可以靠液体热交换器115保持。
如图13所示，如有需要，马达或液压驱动的小筛网清扫器也可以用在图1D来协助毫英寸筛网122保持畅通让萃取液流过，如果清扫器没有安装，上方毫英寸筛网122与支持格栅133可以安装在液压油缸162上，该液压油缸162可以被致动而压缩在容器135中的细碎固体并且使这些细碎固体脱水。真空管线163也可以与顶盖连接来抽出压过该上方毫英寸筛网122与支持格栅133的萃取液，该液压油缸162也可以用于在下盖打开之后通过伸长而将胭脂虫或其他细碎固体释出。安装在支持格栅133上的毫英寸筛网122与该液压油缸162连接可以达到充分的脱水效果，特别是对于小颗粒与细屑。
在图1E中显示串连的三个1D型的室而且这些室可以位于一圆圈中，或以2～30或更多的数量平行分布。操作时，萃取液通过在各室中的胭脂虫，连续地由一室到下一室，其方向为朝着最后装载胭脂虫的室的方向。在循环序列中，最后装填胭脂虫的室以及萃取液被最后抽出的室被视为第一或“头室”(head cell)，萃取液被抽出而注入第一室的相邻室是第二室，在此图中的第三室是该萃取液由其中抽出而注入第二室者，称为“尾室”(tail cell)。这是接受水或起始(浓度最低)萃取液的室。如果在序列中有三个以上的室，第一个接受起始萃取液的最后一个室称为“尾室”。
例如，在图1E中，室135A在装填来自磨碎器110的胭脂虫之后变成“头室”，而室135C则成为“尾室”并经过泵129C接受起始萃取液，该萃取液被泵送经过热交换器115C并经过室135C中的胭脂虫。来自室135C的萃取液被泵129B泵送经过热交换器115B进入室135B，在室135B中已在前一轮装入的胭脂虫的染料浓度大于在室135C中的染料浓度。该萃取液取出在室135B中的更多染料，并且还使在室135B中的胭脂虫染料含量耗竭。然后由135B的出口释出的萃取液被泵129A驱动，经过热交换器115A并且进入室135A，在此处它遇到室135A中刚刚装入的胭脂虫。随着萃取液通过室135A，在萃取液中的染料含量增加，“A-去处理”(A-To-Process)阀被开启，将浓度最高的染料浓缩物送去装罐或处理。随着在室135C中的胭脂虫染料含量下降到一无法再回收的点，流入室135C入口的萃取液将被停止，排出耗尽了的胭脂虫中的萃取液，然后打开铰接的底部131，让胭脂虫由室135C中排出。接着把铰接的底部关闭，铰接的顶部130同时被打开，而且胭脂虫由磨碎器110加入室135C中，室135C变成“头室”，室135A变成第二室，而室135B变成“尾室”。因此各室接连地开始成为“头室”，而且依序变成“尾室”，这利用萃取液由具有最低胭脂虫染料含量的室连续地移动到下一个字母顺序的次一室来建立一种模式，而萃取液在通过上一个字母顺序的刚刚装入胭脂虫的室后，将被送去处理或装罐。
在图1C、1D或1E中以厚板筛网133支持的所使用的毫英寸筛网122可以完全将固体物质保留在这些室本身之内，并且防止或大大地降低小颗粒与萃取液的同向流动，因此达成完全的逆流萃取。如果该毫英寸筛网被堵塞，也可能通过使萃取液逆流通过这些室来反冲。同时，如图13中所示的筛网清扫器可以安装成将可能堵塞毫英寸筛网122的孔的小颗粒清除掉。
图1F、1G与1H中所示的萃取装置是另一种萃取单元ST萃取器，它对于处理许多小的细碎粒子，例如细碎茶叶、经研磨过的咖啡以及胭脂虫具有独特的能力。它也可以萃取尺寸由大到小变化的混合粒子中的可溶性固体。
这种ST萃取器180由旋转筒181构成，该圆筒181具有与其内壁垂直连接的毫英寸筛网183，这种坚固连接使得液体或细碎固体均不会沿该内壁与毫英寸筛网之间的旁路通过。该毫英寸筛网形成螺旋状。可能必须以径向支持物(未显示)及/或用在毫英寸筛网内缘的螺旋形杆(也未显示)来支撑该毫英寸筛网，给予在该筒体内部中的该毫英寸筛网结构以刚性。
该ST萃取器将在位于靠近上端与下端处的枢轴滚子(trunnion roller)185上转动，马达186经由一减速器与驱动链轮(或齿轮)187以及链驱动器(齿轮环)188驱动ST萃取器180转动。
该ST萃取器由在上端处的高度调整支持物189来调整倾斜度，而且以底座枢轴(base pivot)200为轴心转动。
随着萃取液由193处被加入并进入ST萃取器上端，它利用重力连续地向下流经过多个毫英寸筛网，直至它经过毫英寸筛网176到达浓缩萃取液室为止，如图1G所示。
磨碎器169将固体转变成细碎状态，由此状态可以萃取最多量的可溶性固体，但是不会被细分到让所得到的颗粒通过该毫英寸筛网的程度。这些要萃取出可溶性固体的细碎固体被加入水合器170中。搅拌器171可以用来混合这些细碎固体和经管线198泵入的循环萃取液，所得的细碎固体与浓缩循环萃取液的浆液经泵172泵入ST萃取器。
随着萃取液向下游流经过这些细碎固体并接着通过毫英寸筛网的孔洞，与毫英寸筛网(形成螺旋形)结合的旋转筒181将这些细碎固体向上游推动。这些细碎固体将仍然留在该圆筒下部中的浆液中。
该转动的螺旋状毫英寸筛网将这些固体刮到排出端，让这些固体掉入排出料斗190滴落外缘(drip skirt)194防止液体附着在圆筒外壁上并且在排出料斗的外侧滴下。
由于细碎固体与萃取液温度的上升会使整个萃取效率提高，在外部的蒸汽夹套195设置用来加热ST萃取器的内部。依操作的需要蒸汽经过同轴管192、旋转接头193，以并联或串联的方式进入蒸汽夹套。在位于固体引入端的最后蒸汽夹套中，浓缩物收集器196和非凝缩物排出口196安装在环状蒸汽夹套的周围。滴落槽(drip trough)安装在ST萃取器180的底架下方，用以收集浓缩物。
此外，在进入水合器的管线198中，可加设管片式加热器199或板式加热器用以提高循环萃取液的温度并且因此增加细碎固体的温度。
在毫英寸筛网176下游侧的浓缩萃取液室可以与圆筒结合成一体(见图1G)，或者是一分离的不转动室(见图1H)。在ST萃取器下端处的浓缩萃取液流经由支持栅体177支持的毫英寸筛网176。刮片178以尽可能靠近在一起的方式间隔开来保持筛网孔洞畅通。这些刮片由与不转动结构连接的托架179所支持。
参阅图1G与1H，浓缩萃取液室175将经由可调整转管(Swivel pipe)197，或某些其他适当液位控制器使萃取液由其中分开。如果该浓缩萃取液室是结合成一体的，如图1G所示，那么许多可调整液位控制转管197将位于排出端的周围，而且当ST萃取器停止时可以被调整以提供所需的液位。
为应用于大的数个单元或在操作时要将液位控制在不同液位值的情况中，单独的不转动浓缩萃取液室可设计成带多个适当密封物，如图1H所示。为了防止萃取液由旋转筒191与固定的浓缩萃取液室175之间泄漏，同时设置唇封(lip seal)201和迷宫环密封(labyrinth)或其他液封202。
本发明以下结合图2-12、14-16中所示的倾斜式扩散器而进行说明。
参照图2，待萃取的固体先在磨碎器10中制备。该磨碎器可以是粉碎机、撕碎机、切片机、研磨机等，用以细分待处理的固体。这些细碎颗粒由适宜的输送系统31运送到倾斜式扩散器40，该输送系统由决定供料速度的调节器32控制。
应注意的是在图1A与1B中所示形式的单独形式水合器11并未显示于图2中，其理由是水合可以在该倾斜式扩散器第一区段中进行，这将结合图11与12来说明。
细碎固体由固体进料入口41导入倾斜式扩散器40中，并且由固体排出42处取出。固体由适当的螺旋或涡形刮板43的作用，由进料端41运送到排出端42。
萃取液经入口45导入并由出46取出，因此萃取液利用重力由入口到出口，以与由进料端41到排出端42移动的固体移动方向相反的方式流经过倾斜扩散器。为了让萃取液流动，刮板43具有孔或洞，刮板43的上游侧可设置毫英寸筛网。
在倾斜式扩散器的下端处有单独筛网44，位于输送刮板43代表的萃取区域与液体排出室47之间。筛网44位于萃取液出46上游。筛网44的目的是使萃取液与大尺寸固体分开，这些大尺寸固体在萃取液离开出口46之前已绕过或通过刮板。
参阅图3，以下将详细说明体现本发明的倾斜式扩散器40。细碎固体以受到调节器32控制的速度由固体进料输送器31导入。固体被刮板43(图2)由固体进料入口41输送到排出口42。萃取液在45处通过倾斜扩散器的上端部入口导入，流经分离筛网44并且于46处在倾斜式扩散器的下端排出，因此萃取液利用重力由入口到出口以与细碎固体逆流的方向流动。
在本发明中，筛网44与毫英寸筛网22一起设在上游侧。毫英寸筛网22可确实地将细碎固体、粒子与细屑和萃取液流分开。毫英寸筛网的这种分离作用使“萃取液排出室”转变成“具有筛网的萃取液排出室”。该室含有可用来反冲该毫英寸筛网22的液体。这种反冲作用将把该毫英寸筛网22的前方表面上附着在该筛网的上游表面上的覆盖物质浮起清除掉。同时，也安装筛网清扫器61用于清洁该筛网的上游表面。
由于将筛网22设置在筛网44的上游表面，故能控制在46处的排出速度并保持筛网44不被堵塞住，所以在扩散器中萃取液63的液位(见图5)可以很容易维持。
具有筛网的萃取液排出室47应该要与筛网清扫器的清扫直径一样高，并且与清扫器臂的最大伸长一样宽，这两者均是为了达到最大的筛除效率。具有筛网的萃取液排出室的深度必要时应足以让一只手伸入来清洁筛网44的背侧，或者让一个人爬进去清洗、安装或者拆卸筛网结构。
因为毫英寸筛网几乎没有堵塞，具有筛网的萃取液排出室47提供一确实的方法来保持在该扩散器的主要萃取区域中有一稳定的萃取液液位。
萃取液出口56可备有液位控制管50，该管转动时可控制在该倾斜式扩散器内的萃取液液位。如图3所示，出口管具有与管50连接的枢轴(pivot)51，管50朝垂直方向定位在一位置处以测出扩散器40中的液位，而且管50可以在扩散操作结束时绕枢轴51转动到虚线位置，以使所有的液体排出扩散器40。在操作位置时，该排出弯管52应具有一固定在它上方的短、小口径的垂直管53，该管53用作真空隔断器(Vacuum breaker)而且不让由54引出的排水管用作虹吸管使具有筛网的萃取液排出室排空。因此，经固定排出管54的液位可保持在汁液室内有自动的液位。也可以使用自动液位控制阀。
扩散器40的顶部具有许多盖子55，它们置于枢轴上或被铰接以便输送器与输送器刮板进入扩散器。某些盖子可以具有隔断杆(breaker bar)56。这些隔断杆伸入液体中阻止固体随着刮板在该处转动，因此固体可以被向前输送。
隔断杆可以以由该容器底部、侧边或入口盖子凸起的方式加入，如图3所示。螺旋刮板在这些隔断杆处被中断或隔开，以便在螺旋刮板与隔断杆之间形成间隙。
在此应注意到该倾斜式扩散器具有在萃取过程中用以承装萃取液与细碎固体的容器48。在图3的特定倾斜式扩散器中，两涡形输送器用来推动或移动细碎固体由进料端到排出口，如图6所示。但是，如有必要也可以使用单一涡形输送器。如图6所示，双涡形输送器43与43′以相反方向转动，将液体推到排出口42。这些涡形输送器的下游侧示出具有供萃取液通过的孔洞74。上游侧(未在图6中示出)则设置有毫英寸筛网。
参阅图4，其中显示涡形刮板段43安装在由马达90(见图3)驱动的转动轴60上。
如图所示，涡形刮板为可以令萃取液流过细碎固体与刮板的转动筛网形式。按本发明，各刮板的上游侧设有毫英寸筛网70，如图4所示，而且这还将在稍后结合图9与10说明。同时，毫英寸筛网22在倾斜式扩散器的下端用作分离筛网，在图4中该分离筛网以44表示。分离筛网延伸横跨容器48并且在萃取液由出口46流出之前，使固体与萃取液分开。
为了防止固体在毫英寸筛网22的上游面上聚积，用清扫器61来清扫筛网的这个上游面。清扫器61连接在该毫英寸筛网22之前的第一涡形刮板43的前缘上并且与轴60一起转动。另外也可以增加辅助清扫器。
如图14所示，当有许多小颗粒与细屑时，在倾斜式扩散器的各轴60上可以安装双清扫器91。除了在各涡形杆上有两个清扫器之外，一个螺旋体也由各清扫器上凸起到该杆上，因此高达供料段处，该杆将具有双螺旋体。这将有助于该扩散器处理大量小颗粒与细屑，并且将它们移离开该分离器筛网区域而且将它们再次与正在扩散器中被向上卷动的大颗粒混合。图15为图14的横截面图，显示此例时，该筛网清扫器91应与该杆成一角度而不是成一径向方向，但是与半径成前方位角(forward angle)，因此这些小颗粒与细屑可以由清洁圆圈的外侧被扫向待刮离开该筛网的内半径。
图16显示一使用特氟隆或其他刚性但是非研磨性材料的典型设计与形状的可逆清扫器91。清扫器91在清扫器固定件(wiper mount)92上用不锈钢方颈螺栓(carriage-head bolt)93与锁定螺帽94固定。该清扫器固定件92具有方形孔，以防止方颈螺栓93转动。该可逆清扫器91应具有槽95，因此当清扫器磨损的时候，它可以沿槽向下前进，以便保持与该毫英寸筛网密切地接近。当它到达槽的末端时，可以将该清扫器翻转并使用新的一面。
该清扫器的上游侧可用来固定该毫英寸筛网的下游边缘70，如图16所示。
如图3与6所示，容器48具有一个或多个蒸汽夹套49，以便在萃取时控制萃取液的温度。
参阅图5，其中显示倾斜式扩散器的上端，细碎固体被涡形刮板43推到液位63之上并朝向区域A中的下壁64并且往上到达在区域B中的倾斜脱水斜面65以上，朝向上壁69，到达供料排出口42。该供料排出口42具有螺旋输送器66，以便将废固体由扩散器中取出。杆60上连接有清扫器62以便由壁64上清洁除去固体，并更好地定位固体以便在区域B中排出。
虽然在图5所示的液位是在区域A的底部，但在某些快速排水情形中，液位可以在更高的位置而不会有不良效应，甚至在靠近区域B的底部亦可。
随着固体物质移入区域A中，并进入区域B中，它们受到涡形刮板43压至脱水斜面65与脱水壁69的推送作用被压缩，而且在固体中的萃取液将被部分地榨出，并且在这些固体于42处被排出前先排出来。
在此应注意的是在输送器上端的刮板43与毫英寸筛网70一起设置在输送器的上游面。毫英寸筛网防止大量小颗粒与细屑通过而且因而迫使这些小颗粒与细屑以及大颗粒和纤维进入待压缩与脱水的区域A与B中，并然后与固体一起排出。在这方面，本发明与先有扩散系统不同，在先有扩散系统中没有毫英寸筛网，而且在受到压缩时，小颗粒与细屑将会被挤压通过涡形刮板的大孔洞而且被冲刷到下游。
参阅图7，其中显示图5的排出区域的放大局部视图。如在图5与7两图中所示，随着轴60通过脱水斜面壁65，轴60具有螺旋状的清洁刮板67以便将固体推离壁65的孔洞68。
图8是倾斜式扩散器的上端的顶平面图，更详细地显示在图5与7中。箭头C指出其中废固体在壁64和端部刮板43以及毫英寸筛网70之间被压缩以便除去至少某些萃取液的区域。
现在参阅图9，它以示意的方式显示其中毫英寸筛网70可以被安装与支撑在涡形输送器的刮板43以及分离筛网44上使用的方式。同时在图9中也显示的是在毫英寸筛网70的上游面上聚集成为一团或一块的颗粒、小颗粒与细粉的留滞情况。该毫英寸筛网70具有许多毫英寸大小的孔洞71。毫英寸大小的孔洞意指大小小于约0.095英寸的孔洞。这些毫英寸大小的孔洞在上游侧的直径优选为0.001英寸到约0.095英寸，希望为0.002英寸到约0.075英寸，并且最优选为约0.0025英寸到约0.060英寸。这些毫英寸大小的孔洞在下游侧的构造为可以很容易让萃取液通过的形式，以便给该毫英寸筛网70的上游面提供自动清洁特征。如图9所示，该毫英寸筛网在下游侧有比在上游侧71上大的孔洞72，以便于萃取液流过，并且减少通道的阻塞。毫英寸筛网由也设置有孔洞74的刚性板筛网73支撑，以供液体流过。要注意的是板筛网可以具有各种不同的形状与大小，以便对具有供液体通过的足够孔洞的毫英寸筛网提供所需的支撑，而且，这些板筛网孔洞在下游侧更大，以便于液体通过并且减少对通道的阻塞。
刚性板筛网73可以为约1/8英寸到1/2英寸厚，并且在上游侧各有1/8英寸到1/2英寸直径的孔。该毫英寸筛网可以以任何适当的方式固定在刚性板筛网上，例如，如图9所示，可以使用具有螺栓79与锁定螺帽89的夹片78来达到目的。
应注意的是在板73的孔洞74之间，毫英寸筛网与板73的实心部分75接触，这种配置方式易减少液体的流动。
有数种方式可用来促进液体流过板73的实心部分区域中的毫英寸筛网。其中一种方式是在紧临毫英寸筛网下方的区域75中板73的实心部分上刻出线条而产生供液体流动的通道。
另一个方法示于图10中，其中经过延压的支持筛网80设置在毫英寸筛网70与板筛网73之间。如图所示，毫英寸筛网靠抵在由板筛网73支撑的该经过延压的支持筛网80上。因此方便了经过毫英寸筛网以及经过延压的支持筛网、通过板筛网中的孔洞74的液体通道，如箭头所示。
板筛网73可以是铸件、制造好的支持格栅或打孔或钻孔的钢板。孔洞74除了是圆形外还可以是矩形或正方形，或者它们可以是任何其他所需的形状，主要的条件是要能充分地支持该毫英寸筛网并让萃取液通过。
扩散器的萃取效率取决于固体的快速水合。某些细碎固体常浮在萃取液表面上，因而减低了萃取效率。图11所示任选的水合箔片82设计成用来使择浮起的固体浸入萃取液中并且缩短水合发生的时间。
参阅图11，水合箔片82安装在由轴60转动的转动板筛网83上。水合箔片82备有由刮板83上向外凸起的凸缘(flange)81，以便将漂浮在或靠近该萃取液表面的细碎固体浸入萃取液中。
图12为沿图11的直线12-12的截面图，显示在操作时水合箔片82的动作。如图中所示，凸缘81捕捉细碎固体101并且将它们浸在萃取液表面下。在此应注意到图12所示的涡形刮板83并未设置毫英寸筛网，而只备有具有孔洞84的板筛网。该板筛网可以有效地捕捉较大的固体颗粒。某些较大的固体颗粒被包含在板筛网的孔洞84中而且会因此被浸在萃取液中。在图12所示的板筛网83因此具有两个功能它将细碎固体沿着由固体进料端到固体排出端的路径推动细碎固体，并且通过将它们浸在萃取液中而促进水合作用。
任选的水合箔片82最好直接位于图2的倾斜式扩散器40的进料41上游。通过将水合箔片直接设在固体入口的上游，这些箔片将与浮起的固体接触并立即使它们沉浸在萃取液表面下而且将不会阻挡进料。已发现将这些固体直接在扩散器中水合，而不是在将固体导入扩散器之前以间歇式过程加以水合，在萃取液中的可溶性物质的浓度将更高。在倾斜式扩散器中水合产生更浓的萃取液。用垂直式或水平式扩散器，该单独的连续水合器在效率上是一样的。
对图2到12以及图14到16中所示的倾斜式扩散器40操作的说明可使本发明的原理明显易懂。参阅图2，固体首先被磨碎器10细分，所使用装置的具体形式随欲处理的固体而定。如果是甜菜或甘蔗，这些固体就要切片。如果是茜草或靛青根，可以使用粉碎器，例如杰比式粉碎器。细分的固体由调节器32控制速度输送到扩散器的入口41。随着这些固体进入扩散器，它们与萃取液接触并且在扩散器40中水合。优选使用用以沉浸固体的水合箔片，或类似系统来将这些固体沉浸在萃取液表面下。固体被涡形刮板43由进料入口41运送到固体出口42。这些涡形刮板在其上游侧上具有毫英寸筛网，这些毫英寸筛网上具有小到足以防止小颗粒或细屑通过的孔洞。萃取液在入口45处导入并在出口46处取出。在取出萃取液之前，萃取液通过分离筛网44，在分离筛网44的上游侧各有毫英寸筛网。该毫英寸筛网用于涡形刮板43的上游侧以及分离筛网44的上游侧的情形在图9与10已说明。
到目前为止，粉碎供扩散的固体都希望能产生最少量的小颗粒与细屑。但是在本发明中，小颗粒与细屑被控制来增加萃取效率。此外，本发明可利用连续扩散法来扩散或萃取较之以往的实践更多种的物质。因此，在本发明中，小颗粒与细屑优选为进入该扩散器的细碎固体重量的至少约5％，更优选至少约7.5％，最好至少10％。同时，迄今为止，虽然在实践中在某些情形中会在扩散或萃取之前水合这些细碎固体，本发明的任选特征之一是在扩散器内水合，而且紧接着细碎固体进入扩散器之后，如已在图11与12中所说明的一样。
下列实施例用来更完全地阐述本发明，而且不是用来限制本发明。
实施例I
茜草根在使用1/4英寸直径孔栅的杰比式粉碎器中被细分。被细分后的物质，以视觉判断测量，含有大约10重量百分比的细屑与小颗粒，剩余为较大块的茜草根。如此制备的茜草根以每分钟1磅茜草根的速度送到倾斜式扩散器固体入口。水则是以每分钟 加仑的速度注入液体入口。茜草根在扩散器中于固体入口区段进行水合，而且每磅茜草根大约吸收4磅的水。该茜草根在扩散器中的作用对于产生良好的逆流萃取是有效的。
倾斜式扩散器为图2中所示的那种，使用带0.005英寸直径的孔的毫英寸筛网22与毫英寸筛网70，某些毫英寸筛网是带0.005直径的孔的不锈钢(有的有，有的没有铬电镀)，而某些为带0.0025英寸宽的槽的镀有铬的镍。随着萃取液由出口46处取出而且颜色与浓度增加，茜草根的水合变得更有效。扩散器中的温度在前两个小时的大部分时间内保持在170°F。在最后的1小时，温度上升到180°F。温度愈高，萃取的效率愈好。在操作开始时由46处排出的样品萃取液很稀，但是在产生100加仑之后，颜色变得很好，而且在200加仑之后颜色为亮红色。
由废固体排出42处排出的废茜草根中已没有可测量到的剩余颜色。
实施例II由90％重量的茎与10％重量的叶成分构成的两百磅靛青在杰比式粉碎器中处理。使用孔径1/4英寸的孔格栅(hole grate)。由杰比式粉碎器产生的纤维长度在1/4英寸与1/2英寸之间。目测所得到的小颗粒与细屑量约占重量的8％，在细碎固体中无法以内眼辨识出百分之十的叶含量。
为了测出水合性质，进行实验测试，并发现10克制备好的靛青物质需要19克的水来使它饱和。当水倒在该靛青上时它不会浮起。
在图3所示的倾斜式扩散器中，开始测试时，先按每分钟5磅细分靛青以及每分钟2加仑水的量由液体入口进料。干的靛青浮在扩散器中水的顶面，而且要等到它已经到达扩散器1/2高度处才会开始水合。水合可由以手将靛青物质推到萃取液面下来协助。随着萃取液浓度逐渐提高，水合会发生更快且更自然，在46分钟结束时，水合在扩散器长度之前1/4处。处理温度保持在170°F。靛青很快地释出它的颜色，而且看起来很浓的紫红色萃取液由液体出口46流出。
实施例III桑树木块物质在杰比式粉碎器中利用磨碎作用而被细分。细屑与小颗粒的量以目测大约占重量的10％。细碎物质导入图3-11中所示的倾斜式扩散器中，而且水温大约是170°F在整个操作过程中，每磅桑树固体大约使用2.616磅的水。该扩散器在稳定状态下运作时，每磅桑树进料大约有1.837磅的液体萃取液。该液体萃取物具有非常深的橙色。
实施例IV用图2-12中所示的倾斜式扩散器来由甘蔗屑中萃取糖，但是在涡形刮板上没有使用毫英寸筛网，而只在分离筛网44上使用。来自DSM筛网的纤维化甘蔗屑以规定的时间间隔由固体入口倒入扩散器中。目测甘蔗屑中的小颗粒与细屑的量占重量的20％。开始时，热水以每分钟10加仑的速度加到扩散器液体入口端，在测试末期时降到每分钟2加仑。进入与排出扩散器的甘蔗屑样品接着被取样分析，在第一种样品中甘蔗屑的糖百分比为6.67％，而且甘蔗屑的湿度为83％。在第二种样品中离开扩散器的甘蔗屑具有5ppm的糖以及82％的湿度。离开扩散器的甘蔗屑的第三种样品具有2ppm的糖以及84％的湿度。
在萃取液中糖的百分比可由百分之3.4，而且纯度为65.38变化到较低的糖百分比1.93而且纯度为60.31。随着供水在靠近测试末期时减少，液体萃取物中糖百分比为百分之3.38而且纯度为73.47。由扩散器42处排出的甘蔗屑具有百分之1.93的糖百分比以及百分之89的湿度。
该测试证实了(1)本发明的扩散器可以由甘蔗屑中萃取相当程度的糖(降低到数ppm，而不是通常在研磨萃取之后于甘蔗渣中所发现的百分之2到3的糖)；(2)本发明的扩散器可以在萃取发生之后将甘蔗屑脱水到大约与来自DSM Screens的甘蔗屑相同的湿度(除了在扩散器中汁液液位可以被容许过高的一种样品以外)，以及(3)由本发明的扩散器的双涡形刮板来处理甘蔗屑将使得可由甘蔗屑中顺利地逆流萃取糖。
实施例V使用本发明的萃取装置与方法来萃取胭脂虫。胭脂虫以杰比式粉碎器制备。该粉碎器产生高百分比的小颗粒与细屑。以目测判断，粉碎后产物包含大约占重量90％的小颗粒与细屑。细碎产品在固体入口处加入图3-11中所示的倾斜式扩散器，而热水加入液体入口。
得到颜色良好的液体萃取物。
由于细屑的量很多，由杰比式粉碎器制备的胭脂虫没有固定形态而无法被推到图5的区域A之上而进入区域B中。测试确实排出胭脂虫的试验时，将废茜草根加入扩散器的进料端并且作惰性载体将胭脂虫向上输送到图5的涡形刮板66。
接下来的实验中，使胭脂虫通过由研磨机构成的磨碎器来制备胭脂虫，研磨机具有以不同速度转动且使胭脂虫破裂又不会产生这么多细屑的两个有锯齿的、不同直径圆筒。
参阅图5，在另一种由胭脂虫中萃取染料物质的操作方法中，在萃取液入口处取出胭脂虫，然后将该萃取液在距离它目前加入处右方(下坡)大约六到八英寸处加入。
另一种由胭脂虫中萃取染料的方式是使用图1E的间歇式萃取法。
由前述说明可以明白本发明的方法与装备可以使用植物(实施例I-IV)以及动物(例V)。
除了上述例子之外，其他物质也可以使用本发明方法与装置适当地加以萃取，如以下附表所示。
表
<p>如以上的例子所示，本发明的装置与方法可以用来由许多种植物与动物物质中萃取可溶性物质。一般来说，液体萃取介质，通常是水，或以水为基底的介质，在本发明的方法与装置中使用时，将被加热到高于室温的温度，而这些温度可稍高于室温到约210°F。萃取介质的温度将依照被处理的固体组成来设定。
由以上所述，本发明的优点与好处对本领域技术人员而言是很容易了解的。目前实践采用现有设备的缺点将再被考察。目前实践中采用现有设备的优点也将再被考察。使用毫英寸筛网的好处将在以下的概要段中说明。
目前在所有连续扩散器中使用的分离筛网44(在大多数的间歇式扩散器中没有任何分离筛网)无法有效地使小颗粒与细屑排除在液体排放室外。在以往，液体排出室仅仅是用作液体收集室而且有时用作控制扩散器中液位的装置。正确的液位控制有时存在问题，因为分离筛网、管线会堵塞，或者控制阀被甜菜丝、杂草、砂砾所堵塞。
此外，因为在甜菜工业中，完整或破碎的甜菜丝以及来自甜菜的小颗粒与细屑和杂草及土壤通过分离筛网，所以在扩散器外面有另一个附加的“汁液筛滤”过程，以由萃取液中除去甜菜丝、小颗粒与细屑。这将产生冷却该汁液的问题，而而这将增加处理的能源成本。
最大问题是在过程中如何处理仍然，或当时富含蔗糖而且如果加回到该扩散器中将只会降低扩散器性能而且还会堵塞住该扩散器分离筛网的“筛过的”甜菜丝、杂草、小颗粒与细屑。回送的甜菜丝在高温下超过四十或五十分钟则变成糊状，而这种条件是在细胞壁的完整性开始遭到损害之前最适于萃取的。这种“筛滤过的物质”经常被送到会造成蔗糖大量流失的压榨站去。
在工业界的标准做法是，如果分离筛网被堵塞，则就更换切片器中的刀子，因此所产生的是甜菜“片”而不是“鞋带”似的甜菜丝。这些“片”(1/8英寸厚，3”到4”宽，而且可能6”长的片段)一路到达分离筛网，并且与转动筛网清扫器一起将“糊状甜菜丝”从分离筛网面上“清扫”下来，并且让“萃取液”通过而进入“液体排出室”。要使蔗糖扩散出甜菜“片”是困难的，故当这些“片”在切片站中产生时，在萃取过程中会有蔗糖损失。
概要段A.依据本发明，大孔筛网或支持格栅44(如图2所示，如图1A与1B中所示的33，而且如图1C，1D以及1E图的头室中的133，以及在图1G与1H中所示的177)与毫英寸筛网22(图1A与1B的水合器中的18，图1A的垂直式扩散器中的22，图1B的水平式扩散器的26，图1C，1D，以及1E的头室中的133，以及图1G与1H中的176)设置在上游侧。与下游室或萃取液室一起使用的毫英寸筛网在由细碎颗粒萃取可溶性固体时提供下列优点1)毫英寸筛网22在萃取液由单元中排出之前可确实地将细碎固体与萃取液分开。这种确实的分离效果在机器中(a)免除另一个不同的分离过程，(b)减少所需的能量，以及(c)提高萃取效率。
2)虽然有小颗粒与细屑存在，毫英寸筛网22仍然可以确实地为萃取液提供自行清洁的通路，使之进入萃取液室(也被称为“筛滤过的萃取液排出室”)。在过去，这些颗粒会部分地堵塞或完全堵塞萃取液的通道。
3)毫英寸筛网22提供非常平滑、均匀、容易清扫的表面，该表面上的孔可以轻易地用筛网清扫器来清除掉上面的物质。由于该毫英寸筛网具有平滑、容易滑动的表面(特别是在进行萃取而被萃取液润滑时)，非磨擦性清扫器“刮刀”、例如特氟隆可以被用来做为清扫器材料。这有助于保持毫英寸筛网的完整性并降低维修要求。
4)由于可防止比筛网中的孔(或槽)尺寸大的颗粒通过，毫英寸筛网22使得筛滤过的萃取液室可用作反冲液室。在“筛滤过的萃取液排出室”中的液位可以提高到扩散器的液位以上，而且所产生的“液压头”将使上面的任何物质浮起离开毫英寸筛网22的上游表面。在目前的多种扩散器中，反冲作用经常只是进一步堵塞“分离筛网”，因此在工业中常不使用。在本发明的设计中，反冲是可能的，因为没有小颗粒，也没有大颗粒，以及非常少的细屑，这些反冲操作“洗刷”该筛网的背侧。
5)筛滤过的液体排出室对毫英寸筛网22提供液压回压力(liquid hydraulic back pressure)，使毫英寸筛网22的液压梯度保持大约是零。这可以防止细碎固体被液压力“紧贴”靠在毫英寸筛网22的上游面，并且接着将毫英寸筛网22变成一个实际的水闸而不是一个供萃取液使用的过滤器或筛网。
6)由于可以防止大颗粒、小颗粒以及细屑进入筛滤过的萃取液排出室，毫英寸筛网22如前所述为扩散器提供较佳的液位控制。如果小颗粒、细屑，而且特别是大颗粒存在于溢流设计(见图3，管路54)或自动液位控制阀设计中，排出液流将会被“堵住”，而且扩散器液位的控制将不会有效或一致。
B.根据本发明，水平式扩散器25(图1B)以及ST萃取器180(图1F)的间隔室(Partitioned Cell)与连续再送回间歇式扩散器室134或135的萃取液(图1C、1D与1E)成为扩散中的多重萃取步骤。这些室具有使萃取液中无进入该室的细碎固体、小颗粒以及大多数细屑(由前一室的筛滤过的萃取液排出室而来)的优点。因为将毫英寸筛网70策略性地安装在支持格栅或筛网30上方(如图1B所示，图1F中的183或者如图1C、1D与1E中安装在支持筛网133上方的毫英寸筛网122)，所以如A段中所列出的由细碎固体中萃取出可溶性固体的优点(除了不适用的优点(6)之外)随所使用的室的数目而增大。
C.根据本发明，毫英寸筛网70也可以加入到垂直式扩散器(图1A，具有刮片段23)、倾斜式扩散器(图2，刮板43)以及水合器(图1A与1B，刮板28)的涡形刮板上。这些加在涡形刮板上的毫英寸筛网将该单元分割成不同的区域，使得由细碎固体萃取可溶性固体的整个连续扩散过程中的逆流萃取更富效率。由于具有A段中所列的明显提高所萃取的可溶性固体的质与量的优点，操作的效率得以提高。在A段第(3)项中，细碎固体本身成为筛网清扫器并且只要物料被送入该扩散器中，它们就连续地清扫该毫英寸筛网的上游表面。
D.根据本发明，在一个或数个位置使用毫英寸筛网使得可以用液体由含有大量小颗粒与细屑的细碎固体中萃取可溶性固体。
上述的说明、图示与实施例用以协助理解本发明，而不是限制本发明。本发明可以在不违背权利要求范围所确定的精神与范畴内进行多种变化与修改。
权利要求
1.用以使含有小颗粒与细屑的细碎固体与高温液体接触，以便萃取可溶性物质的装置，包括至少一个用以容装细碎固体的容器(tank)；用以将细碎固体加入容器与由该容器取出的装置，所述细碎固体含有小颗粒与细屑；用以将液体介质导入所述容器中而与细碎固体接触以萃取可溶性物质的装置；用以将液体介质由所述容器取出的装置，所述容器在靠近所述容器的一端处具有排出口；用以在由该排出口排出之前保存一定量液体介质的液体室；至少一个位于所述液体室上游的筛网，因此使进入所述液体室的液体介质通过所述筛网当液体介质由所述液体排出口排出时，所述筛网相对于液体介质流动方向具有上游面与下游面；其特征在于，所述筛网是包括金属板的毫英寸筛网(milli-Screen)，所述金属板有许多由其上游面延伸到下游面的分开的毫英寸大小的孔洞，所述毫英寸大小的孔洞的直径在上游面小于0.095英寸，以便使液体通过而进入所述室，但对小颗粒与细屑的通过则提供裨的障壁；以及在下游面上的毫英寸大小孔洞的大小比在上游面上的相应毫英寸大小孔洞大，以便有利于液体介质通过，并且减少毫英寸筛网的堵塞。
2.如权利要求1所述的装置，其特征还在于有用以清洁所述毫英寸筛网的上游面的装置。
3.如权利要求1所述的装置，其中在所述毫英寸筛网的上游面中的毫英寸大小孔洞直径为大约0.001英寸至大约0.095英寸。
4.如权利要求1所述的装置，其中在所述毫英寸筛网的上游面中的毫英寸大小孔洞直径为大约0.002英寸至大约0.075英寸。
5.如权利要求1所述的装置，其中在所述毫英寸筛网的上游面中的毫英寸大小孔洞直径为大约0.025英寸至大约0.060英寸。
6.使用逆流液体-固体萃取系统由含有小颗粒与细屑的细碎固体萃取可溶性物质的装置，包括至少一个具有第一与第二端部的长形容器；至少一个安装在所述容器中的输送器，该输送器具有至少一个用以将待萃取的固体由所述容器的第一端部推送到第二端部的筛网；一个将固体送入所述容器第一端部中的固体供料口；一个将废固体由所述容器的第二端部排出的固体排出口；一个在所述容器的第二端部的液体入口，用于将液体萃取介质导入以便与固体的移动方向逆流流动；一个供浓缩萃取液由所述容器的第一端部排出的液体排出口；其特征在于，所述至少一个筛网是具有许多分开的毫英寸大小的孔洞的毫英寸筛网，以供液体通过，所述毫英寸大小孔洞的直径在上游侧小于大约0.95英寸，而且小到足以防止大多数小颗粒与细屑通过，由此包括小颗粒与细屑的至少大部分固体被所述毫英寸筛网带向固体排出口，而萃取液以与固体逆流的方式通过筛网。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述毫英寸筛网的上游面的毫英寸大小孔洞直径为大约0.001英寸至大约0.095英寸。
8.如权利要求6所述的装置，其中所述毫英寸筛网的上游面中的毫英寸大小孔直径为大约0.002英寸至大约0.075英寸。
9.如权利要求6所述的装置，其中所述毫英寸筛网的上游面中的毫英寸大小孔洞直径为大约0.0025英寸至大约0.060英寸。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于所述毫英寸筛网至少部分具有螺旋结构。
11.如权利要求6所述的装置，其特征还在于在至少一个移动筛网上设有水合箔片，以便将细碎固体沉浸在液体中。
12.使用逆流液体-固体萃取系统由含有小颗粒与细屑的细碎固体萃取可溶性物质的装置，包括至少一个具有第一与第二端部的长形容器；至少一个安装在所述容器中的涡形刮板，该涡形刮板具有一个用以将待萃取的固体由该容器的第一端部推送到第二端部的筛网；一个将固体送入所述容器的第一端部中的固体供料口；一个将废固体由所述容器的第二端部排出的固体排出口；一个在所述容器的第二端部的液体入口，该液体入口用于将液体萃取介质导入以便与固体的运动方向相反地流动；一个供浓缩萃取液由所述容器的第一端部排出的液体排出口；其特征在于，用以将固体在排出前脱水的装置包括至少一个位于所述容器的固体排出口端的向上倾斜壁，该倾斜壁将固体输送到容器液位面以上。
13.使用逆流液体-固体萃取系统用液体由细碎固体中萃取可溶性物质的方法，包括将固体物质粉碎成含有大量小颗粒与细屑的细碎固体；将所述粉碎的固体送入一个容器中；加热萃取液，使其温度高于室温；将萃取液导入所述容器中以便与细碎固体紧密接触；将富含有溶解了的可溶性物质的萃取液经由排出口由所述容器中排出；其特征在于，用至少一个具有毫英寸大小孔洞的毫英寸筛网将小颗粒与细屑和萃取液分开，所述毫英寸筛网具有上游面与下游面；以及所述毫英寸大小的孔洞在上游侧的直径小于约0.095英寸，而且小到足以形成小颗粒与细屑流通的实质障壁。
14.如权利要求13所述的方法，其中被萃取的所述固体物质包含细分的动物物质。
15.如权利要求13所述的方法，其中被萃取的所述固体物质包含细分的胭脂虫。
16.如权利要求13所述的方法，其中被萃取的所述固体物质包含细分的植物物质。
17.如权利要求13所述的方法，其中被萃取的所述固体物质包含细分的紫杉树皮与针叶。
18.如权利要求13所述的方法，其中被萃取的所述固体物质包含细分的洋姜。
19.如权利要求13所述的方法，其中被萃取的所述固体物质包含细分的甜菜及/或甘蔗物质。
20.如权利要求13所述的方法，其中被萃取的所述固体物质包含细分的茜草根。
21.如权利要求13所述的方法，其中被萃取的所述固体物质包含细分的杏仁壳。
22.如权利要求13所述的方法，其中被萃取的所述固体物质包含细分的桑树。
全文摘要
所含有的细小粒子与细屑以及较大的细碎固体在使用具有直径小于约0.095英寸的毫英寸尺寸孔的毫英寸筛网的装置与方法中以液体处理来萃取其中的可溶性固体，用特殊设计的清扫器(61)及/或由液体室的反冲及/或转动该毫英寸筛网通过一团或一块细碎固体，该细碎固体本身作为筛网清洁物，本发明可用于将可溶性固体由含有小粒子与细屑的细碎固体中萃取出来的间歇式或连续式扩散器中。
文档编号C13B10/00GK1132996SQ94193724
公开日1996年10月9日 申请日期1994年8月9日 优先权日1993年8月13日
发明者巴纳德·斯图尔特·西尔弗 申请人:巴纳德·斯图尔特·西尔弗