一种萃取油料中油脂的系统的制作方法

本实用新型涉及一种萃取油料中油脂的系统，具体涉及一种利用低沸点烷烃及其衍生物萃取油脂的系统。

背景技术：

油脂的制取方法主要有压榨法和浸出法。压榨法取油是借助机械外力作用，将油脂从油料中挤压出来的取油方法，为尽可能多榨出油，通常需将油料轧胚、120℃高温蒸炒，不仅消耗大量电力和蒸汽，而且导致毛油色泽深、酸值和非水化磷脂含量高，油脂氧化严重。浸出法提油使用的溶剂主要为“六号溶剂”，其主要成分为正已烷，其脱溶温度高达110℃以上，导致饼粕蛋白品质劣变和热敏性营养素损失。超临界CO₂萃取是一项新兴的油脂提取技术，采用CO₂作为溶剂无毒、无味、不可燃，产品无有机溶剂残留；萃取条件较为温和，能最大限度地保留天然有效成分等优点。然而，为了达到较高的油脂萃取效率，超临界CO₂萃取压力一般需要高于30MPa，对设备要求高、投资大，运行能耗高。

由于现阶段超临界萃取技术存在的种种问题，难以应用于规模化生产，因此探寻绿色、低耗和高效的油脂萃取新工艺技术，成为近年来油脂提取领域的研究热点。亚临界流体萃取技术作为一种潜在的、可替代超临界萃取技术的方案，在国内外科研工作者的努力下取得了不少研究进展。亚临界流体萃取除了具有超临界萃取的优点外(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)，还解决了超临界萃取设备容积小、造价高、不适合大规模工业生产的缺陷。然而，常用的油脂萃取效率高的亚临界溶剂主要为丁烷、丙烷等，这些亚临界溶剂易燃易爆，而且溶剂回收过程存在相变，导致能耗相对较高。

R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)作为一种惰性的、不可燃的和无毒无色的环保制冷剂在世界各国大规模应用，对其作为萃取溶剂的研究也逐渐展开。然而，研究发现亚临界R134a对油脂的溶解性较差，应用于脂质萃取时萃取压力较高(6MPa～12MPa)，大大限制了其在油脂加工中应用。R134a事实上对于大多数组分来说是一个较弱的溶剂，特别是对一些非挥发性组分。R134a可以很容易从植物基料中萃取精油，而不会溶解较多的植物基料中常伴随存在的非挥发油。令人吃惊，我们发现R134a，虽然在低温下对非挥发油和矿物油是一个不良溶剂，然而在升温的条件下将能较大程度提高R134a的溶剂性能。针对所萃取溶质的特性，在主萃取溶剂中添加对该溶质萃取效果较好的夹带剂进行协同萃取，可大大改善亚临界萃取性能。有研究表明R134a可作为阻燃剂能有效的减少可燃工质的燃烧范围或者完全抑制其燃烧。因此，向R134a中添加一定比例的丁烷协同进行亚临界萃取，不仅有望改善低压力条件下R134a对脂质的萃取性能，而且比单独使用丁烷萃取安全性将得到很大提升。

技术实现要素：

针对现有油脂萃取技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种萃取油料中油脂的系统，该系统可显著提高亚临界流体萃取的安全性，可大幅度降低能量消耗。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是，一种萃取油料中油脂的系统，包括溶剂罐、溶剂泵、预热器、萃取罐、预冷器、沉降罐、贮油罐、残溶回收机组和气力输送机组；所述的溶剂罐的顶部与底部对应设有进液口、出液口；所述的贮油罐的顶部与底部对应设有进液口、出液口；

所述的溶剂罐底部出液口经管道和第四阀门与溶剂泵的进液口相连，溶剂泵的出液口经管道和第三阀门与预热器的进液口相连，预热器的出液口经管道和第二阀门与萃取罐的进液口相连，萃取罐的出液口经管道与预冷器的进液口相连，预冷器的出液口经管道和第五阀门与沉降罐的进液口相连，沉降罐的出油口经管道和第六阀门与贮油罐顶部进液口相连，沉降罐的出液口经管道和第七阀门与溶剂罐顶部进液口相连；

萃取罐的出液口经管道和第十阀门与残溶回收机组相连；沉降罐的抽气口经管道和第十一阀门与残溶回收机组相连；贮油罐顶部进液口经管道和第十二阀门与残溶回收机组相连；

所述的气力输送机组经管道和第九阀门与萃取罐的出料管相连。

所述的萃取罐包括筒体、顶盖和底盖，顶盖上设有出液口，顶盖经法兰与筒体上端相连，筒体内上端设有上筛板，靠近上筛板下方左侧的筒体外壁设有进料管(进料管与筒体内的空腔相连通)，进料管上设有第一阀门，筒体内下端设有下筛板，靠近下筛板上方左侧的筒体外壁设有出料管(出料管与筒体内的空腔相连通)，进料管和出料管之间的筒体外侧覆盖有夹套，底盖上设有进液口，顶盖经法兰与筒体下端相连。

所述的沉降罐包括筒体、顶盖和底盖，顶盖上设有抽气口，顶盖经法兰与筒体上端相连，筒体外侧上端设有长条形视镜，筒体内侧靠近视镜设有溢油槽，溢油槽的底面上方的筒体外壁设有出油口，筒体中部外壁设有进液口，筒体内设有盘管，盘管从筒体中部一直延伸到下端，底盖设有出液口，顶盖经法兰与筒体下端相连，顶盖上还设有液位计。

使用R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)和丁烷混合作为溶剂，其溶解油脂能力随温度的变化很大，可利用温度差进行溶剂回收，回收过程无相变，可大幅度降低能量消耗，节约生产成本。R134a具有阻燃特性，与一些易燃的溶剂混合并且质量比占优的情况下，如与丁烷混合，来说大大增强了生产的安全性和降低了爆炸的危险性。R134a与丁烷在常温常压下为气态，加压后易液化，萃取温度和脱残溶温度都很低，可最大限度的保持了物料和油脂中的活性成分。

本实用新型的有益效果是：该系统可显著提高亚临界流体萃取的安全性，溶剂回收过程不存在相变，大幅度降低能量消耗。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型萃取罐的结构示意图。

图3为本实用新型沉降罐的结构示意图。

图2中：筒体1-1、顶盖1-2、底盖1-3、进料管1-4、出料管1-5、夹套1-6、上筛板1-7、下筛板1-8、出液口1-9、进液口1-10

图3中：筒体2-1、顶盖2-2、底盖2-3、视镜2-4、溢油槽2-5、出油口2-6、进液口2-7、盘管2-8、抽气口2-9、液位计2-10、出液口2-11

具体实施方式

下面结合附图来描述本实用新型的优选方案；它包含在本实用新型保护的范围之内，但不限制本实用新型。

如图1-3所示，一种萃取油料中油脂的系统，包括溶剂罐、溶剂泵、预热器、萃取罐、预冷器、沉降罐、贮油罐、残溶回收机组(或称溶剂回收机组)和气力输送机组(或称气力输送设备)；所述的溶剂罐的顶部与底部对应设有进液口、出液口；所述的贮油罐的顶部与底部对应设有进液口、出液口；

所述的溶剂罐底部出液口经管道和第四阀门V4与溶剂泵的进液口相连，溶剂泵的出液口经管道和第三阀门V3与预热器的进液口相连，预热器的出液口经管道和第二阀门V2与萃取罐的进液口1-10相连，萃取罐的出液口1-9经管道与预冷器的进液口相连，预冷器的出液口经管道和第五阀门V5与沉降罐的进液口2-7相连，沉降罐的出油口2-6经管道和第六阀门V6与贮油罐顶部进液口相连，沉降罐的出液口2-11经管道和第七阀门V7与溶剂罐顶部进液口相连，贮油罐底部出液口设有第八阀门V8；

萃取罐的出液口1-9、沉降罐的抽气口2-9、贮油罐顶部进液口分别经管道和阀门(第十阀门V10、第十一阀门V11、第十二阀门V12)与残溶回收机组相连；

所述的气力输送机组经管道和第九阀门V9与萃取罐的出料管1-5相连；

所述的萃取罐包括筒体1-1、顶盖1-2和底盖1-3，顶盖1-2上设有出液口1-9，顶盖1-2经法兰与筒体1-1上端相连，筒体1-1内上端设有上筛板1-7，靠近上筛板1-7下方左侧的筒体1-1外壁设有进料管1-4(进料管与筒体内的空腔相连通)，进料管1-4上设有第一阀门V1，筒体1-1内下端设有下筛板1-8，靠近下筛板1-8上方左侧的筒体1-1外壁设有出料管1-5(出料管与筒体内的空腔相连通)，进料管1-4和出料管1-5之间的筒体1-1外侧覆盖有夹套1-6，底盖1-3上设有进液口1-10，顶盖1-3经法兰与筒体1-1下端相连；

所述的沉降罐包括筒体2-1、顶盖2-2和底盖2-3，顶盖2-2上设有抽气口2-9，顶盖2-2经法兰与筒体2-1上端相连，筒体2-1外侧上端设有长条形视镜2-4，筒体2-1内侧靠近视镜2-4设有溢油槽2-5，溢油槽2-5的底面上方的筒体2-1外壁设有出油口2-6，筒体2-1中部外壁设有进液口2-7，筒体2-1内设有盘管2-8，盘管2-8从筒体2-1中部一直延伸到下端，底盖2-3设有出液口2-11，顶盖2-3经法兰与筒体2-1下端相连，顶盖2-2上还设有液位计2-10；

残溶回收机组、气力输送机组均为现有的常规技术方案；残溶回收机组由真空泵、压缩机和冷凝器组成；气力输送机组由风机、旋风分离器和关风器组成。

应用实施例1(油菜压榨饼中萃取油脂)：

如图1-3所示，一种萃取油料中油脂的方法，包括如下步骤：

1)一种萃取油料中油脂的系统的准备：如上所述；

2)物料萃取：待萃取的物料经除杂，轧胚或粉碎后,开启第一阀门V1,经进料管1-4将物料输送入萃取罐中，关闭第一阀门V1,开启第二阀门V2、第三阀门V3、第五阀门V5、第十阀门V10、第十一阀门V11、第十二阀门V12，启动残溶回收机组中的真空泵，将萃取罐、沉降罐和贮油罐抽真空后，再依次关闭第十阀门V10、第十一阀门V11、第十二阀门V12和真空泵；开启第四阀门V4，由液态R134a与丁烷组成的混合溶剂从溶剂罐中放出，经溶剂泵泵入预热器中升高一定温度(25～45℃)后经进液口1-10进入萃取罐中，混合溶剂穿过下筛板1-8后与待萃取的物料接触，混合溶剂和待萃取的物料在萃取罐中被夹套1-6(内流通循环热水)进一步加热到一定温度(35～55℃)，随着溶剂泵不断的泵送混合溶剂，热的混合溶剂在萃取过程中逐渐浸没物料并穿过上筛板1-7到达出液口1-9，并流入预冷器，而物料由于受到上筛板和下筛板的限制，继续留存在萃取罐中；

3)油与溶剂的分离：在预冷器中热的混合溶剂被降温后，经进液口2-7流入沉降罐中，经沉降罐的盘管2-8(内流通循环冷媒体)进一步冷却降低到一定温度(-10℃～20℃)后，混合溶剂中溶解的油(油脂)开始析出浮在上层，油在上层聚集到一定程度后溢流到溢油槽2-5中，当液位计2-10感知溢油槽2-5中的油脂液位高于预设高度时，联动开启第六阀门V6，使油脂经出油口2-6流入贮油罐中暂存，当液位计2-10感知油脂液位低于预设高度时，联动关闭第六阀门V6,使油脂在溢油槽2-5中积累，如此反复；与此同时已析出所溶油脂的较纯的混合溶剂下沉，从视镜2-4中可观察情况，当较纯的混合溶剂积累到一定程度(视镜标高的一半)后，开启第七阀门V7，将较纯的混合溶剂从出液口2-11放入溶剂罐中循环利用；

4)油和物料残溶脱除：当萃取完成后，关闭第五阀门V5、第七阀门V7，反转溶剂泵(溶剂泵反转)抽取萃取罐中残存液态溶剂到溶剂罐中后，关闭溶剂泵、第三阀门V3、第四阀门V4，依次开启第十阀门V10、第十一阀门V11、第十二阀门V12和残溶回收机组，将萃取罐中的物料和贮油罐中油所含有的残留的混合溶剂通过残溶回收机组抽吸、压缩和冷凝回收进溶剂罐循环利用；残溶脱除完成后，依次关闭第十阀门V10、第十一阀门V11、第十二阀门V12和残溶回收机组；开启第九阀门V9,将萃取后的物料经气力输送机组抽吸出萃取罐；开启第八阀门V8，将萃取的油脂(或称油)放出。

按上述方案，待萃取的物料具体为油菜压榨饼、油菜籽、葵花籽、蓖麻、花生、油茶籽、胡麻籽、火麻仁或大豆及其压榨饼。

按上述方案，混合溶剂中R134a与丁烷混合的质量比为1.5：1～9：1。

按上述方案，混合溶剂在萃取罐中萃取时的温度为35～55℃，在沉降罐中沉降时的温度为-10℃～20℃。

按上述方案，混合溶剂在萃取罐、沉降罐中的压力均为0.1MPa～2MPa。

按上述方案，步骤2)中物料萃取：物料为粉碎的油菜压榨饼，混合溶剂中R134a与丁烷混合的质量比为1.5：1，溶剂在萃取罐中的萃取温度为50℃，萃取压力为1.8MPa,其余同上；

按上述方案，步骤3)中油与溶剂的分离：溶剂在沉降罐中沉降时的温度为10℃,压力为0.2Mpa。

由于可燃的丁烷只占丁烷与R134a混合溶剂的10％～40％，R134a作为阻燃剂可以有足够的量阻止混合溶剂发生燃烧和爆炸。因此该方法及系统可显著提高亚临界流体萃取的安全性。该方法的大部分混合溶剂回收都是在呈液态回收的，其萃取过程也是在液体状态进行的，因此不存在相变过程，可大幅度降低能量消耗至常规相变回收过程的1/2左右。

应用实施例2(油菜籽中萃取油脂)：

1)一种萃取油料中油脂的系统的准备：同实施例1；

2)物料萃取：物料为轧胚的油菜籽，混合溶剂中R134a与丁烷混合的质量比为1.7：1，溶剂在萃取罐中的萃取温度为45℃，萃取压力为1.6MPa,其余同实施例1；

3)油与溶剂的分离：溶剂在沉降罐中沉降时的温度为5℃,压力为0.15MPa；

4)油和物料残溶脱除：同实施例1。

因此该方法及系统可显著提高亚临界流体萃取的安全性。该方法的大部分混合溶剂回收都是在呈液态回收的，其萃取过程也是在液体状态进行的，因此不存在相变过程，可大幅度降低能量消耗至常规相变回收过程的1/2左右。

应用实施例3(葵花籽中萃取油脂)：

1)一种萃取油料中油脂的系统的准备：同上；

2)物料萃取：物料为轧胚的葵花籽，混合溶剂中R134a与丁烷混合的质量比为2：1，溶剂在萃取罐中的萃取温度为55℃，萃取压力为2MPa,其余同上；

3)油与溶剂的分离：溶剂在沉降罐中沉降时的温度为-10℃,压力为0.05MPa；

4)油和物料残溶脱除：同上。

因此该方法及系统可显著提高亚临界流体萃取的安全性。该方法的大部分混合溶剂回收都是在呈液态回收的，其萃取过程也是在液体状态进行的，因此不存在相变过程，可大幅度降低能量消耗至常规相变回收过程的1/2左右。

应用实施例4(蓖麻中萃取油脂)：

1)一种萃取油料中油脂的系统的准备：同上；

2)物料萃取：物料为粉碎的蓖麻籽，混合溶剂中R134a与丁烷混合的质量比为9：1，溶剂在萃取罐中的萃取温度为35℃，萃取压力为1.0MPa,其余同上；

3)油与溶剂的分离：溶剂在沉降罐中沉降时的温度为20℃,压力为0.5MPa；

4)油和物料残溶脱除：同上。

因此该方法及系统可显著提高亚临界流体萃取的安全性。该方法的大部分混合溶剂回收都是在呈液态回收的，其萃取过程也是在液体状态进行的，因此不存在相变过程，可大幅度降低能量消耗至常规相变回收过程的1/2左右。