第4章萃取设备

1、生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 萃取 溶媒萃取 双水相萃取 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 杂质 溶质 原溶剂 萃取剂 Light phase Heavy phase 萃取原理萃取原理 生物工程设备第4章 萃取设备 ACNHRHACNR 33 HACNRHACNR 33 离子对离子对(ion-pair) 氢键氢键(H-bonding) ACNHRACClNHR 33 离子交换离子交换(ion exchange) 调节调节PHPH至酸性，从新得到醋酸。至酸性，从新得到醋酸。 化学萃取原理化学萃取原理 生物工程设

2、备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 F F为待处理液；为待处理液； S S为萃取剂；为萃取剂； E E萃取相；萃取相； R R为萃余相；为萃余相； E E 为萃取液（目标产物）为萃取液（目标产物） R R为萃余液。为萃余液。 （萃取过程见演示萃取过程见演示） 生物工程设备第4章 萃取设备 S F V EK V 式中 E萃取因素。 1 1E 1 1 E E 由E可求得未被萃取的分率 和理论收得率1- ： 理论萃取率 未被萃取分率 K-分配系数，即萃取相中溶质浓度与萃余相中溶质浓度的比值 生物工程设备第4章 萃取设备 多级错流萃取流程多级错流萃取流程 特点：萃取理论收率高，萃取完全但

3、多级萃取流程长，特点：萃取理论收率高，萃取完全但多级萃取流程长， 一般情况下，萃取剂用量大，因而得到的萃取液浓度低。一般情况下，萃取剂用量大，因而得到的萃取液浓度低。 生物工程设备第4章 萃取设备 多级错流萃取多级错流萃取 1 1 1E 1 1 1E 1 22 1 (1)E n 1 (1) nn E (1)1 1 11 (1)(1) n nnn E EE 生物工程设备第4章 萃取设备 多级逆流萃取流程多级逆流萃取流程 由于只在最后一级中加入萃取剂，故与错流萃取相比，萃取由于只在最后一级中加入萃取剂，故与错流萃取相比，萃取 剂用量少，因而萃取液浓度高。多级逆流萃取与同级错流萃取相剂用量少，因而萃

4、取液浓度高。多级逆流萃取与同级错流萃取相 比，在相同的萃取剂用量下，可获得更高的产品得率。比，在相同的萃取剂用量下，可获得更高的产品得率。 萃取相萃取相 萃取相萃取相 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 萃取设备分类：萃取设备分类： 生物工程设备第4章 萃取设备 （1 1）. .混合罐混合罐 混合罐的结构与机械搅拌的密闭式反混合罐的结构与机械搅拌的密闭式反 应罐类似。为防止中心液面下凹，在罐壁应罐类似。为防止中心液面下凹，在罐壁 设置挡板，罐顶上有萃取剂、料液、调节设置挡板，罐顶上有萃取剂、料液、调节 pHpH的酸（碱）液及去乳化剂的进口管，底的酸（碱）液及去乳化剂的进

5、口管，底 部有排料管。料液在罐内的平均混合停留部有排料管。料液在罐内的平均混合停留 时间约时间约1 12min2min。 生物工程设备第4章 萃取设备 混合排管，萃取剂及料液在一定混合排管，萃取剂及料液在一定 流速下进入管道一端，混合后从流速下进入管道一端，混合后从 另一端导出，为了保证较高的萃另一端导出，为了保证较高的萃 取效果，料液在管道内应维持足取效果，料液在管道内应维持足 够的停留时间，并使流动呈完全够的停留时间，并使流动呈完全 涡流状态，强迫料液充分混合。涡流状态，强迫料液充分混合。 一般要求一般要求 Re=(510)Re=(510)10104 4，流体，流体 在管内平均停留时间在管

6、内平均停留时间101020s20s。混。混 合管的萃取效果高于混合罐，且合管的萃取效果高于混合罐，且 为连续操作。为连续操作。 生物工程设备第4章 萃取设备 两种常见的喷射式混合器示意图。其中（两种常见的喷射式混合器示意图。其中（a）为器内混合过）为器内混合过 程，即萃取剂及料液由各自导管进入器内进行混合；（程，即萃取剂及料液由各自导管进入器内进行混合；（b）则）则 为两液相已在器外汇合，后经喷嘴或孔板进入器内，从而加强为两液相已在器外汇合，后经喷嘴或孔板进入器内，从而加强 了湍流程度，提高了萃取效率。喷射式混合柱是一种体积小效了湍流程度，提高了萃取效率。喷射式混合柱是一种体积小效 率高的混合

7、装置，特别适用于低黏度、易分散的料液。这种设率高的混合装置，特别适用于低黏度、易分散的料液。这种设 备投资小，但需要料液在较高的压力下进入混合器。备投资小，但需要料液在较高的压力下进入混合器。 吸入口 出口 料液 扩大管 喷嘴 图9-5 喷嘴式混合器 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 将萃取剂与料液在逆流情况下进行多次接触和多将萃取剂与料液在逆流情况下进行多次接触和多 次分离的萃取设备。其主要部件为由次分离的萃取设备。其主要部件为由1010个不同直个不同直 径的同心圆筒组成的转鼓，每个圆筒上均在一端径的同心圆筒组成的转鼓，每个圆筒上均在一端 开孔，作为料液和萃取剂流动

8、的通道，由于相邻开孔，作为料液和萃取剂流动的通道，由于相邻 转鼓之间开孔位置上下错开，使液体上下曲折流转鼓之间开孔位置上下错开，使液体上下曲折流 动。从中心向外数第动。从中心向外数第4 49 9筒的外壁上均焊有螺旋筒的外壁上均焊有螺旋 形导流板，使两个液相的流动路程加长，延长两形导流板，使两个液相的流动路程加长，延长两 液相的混合与分离时间，在螺旋形导流板上又开液相的混合与分离时间，在螺旋形导流板上又开 设大小不同的缺口，使螺旋形长通道中形成很多设大小不同的缺口，使螺旋形长通道中形成很多 短路，增加了两液相之间的接触机会。短路，增加了两液相之间的接触机会。 操作时，重液相（料液）由底部轴周围的

9、套操作时，重液相（料液）由底部轴周围的套 管进入转鼓后，沿螺旋形通道由内向外顺次流经管进入转鼓后，沿螺旋形通道由内向外顺次流经 各转鼓，最后由外筒经溢流环到向心泵室被排出。各转鼓，最后由外筒经溢流环到向心泵室被排出。 轻液（萃取剂）则由底部的中心管进入转鼓，流轻液（萃取剂）则由底部的中心管进入转鼓，流 入最外层转鼓，从下端进入螺旋形通道，由外向入最外层转鼓，从下端进入螺旋形通道，由外向 内顺次流过各转鼓，最后从中心经出口排出。内顺次流过各转鼓，最后从中心经出口排出。 重液在重液在1010层转鼓中心由内层转鼓中心由内 向外移动；向外移动； 轻液由中心管进入由外向轻液由中心管进入由外向 内移动，轻

10、重液逆流接触。内移动，轻重液逆流接触。 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 物料 萃取液 残渣 图9-16 夹套加热间隙萃取装置 -溶剂 -冷却盐水 -萃取液 -蒸汽或热水 -真空 生物工程设备第4章 萃取设备 真空 蒸汽 含挥发油的水 固体物料 图9-17 多功能提取罐及萃取流程 1-冷凝器 2-冷却器 3-油水分离器 4-上气动装置 5-固体进料口 6-盖 7-罐 8-上下移动轴 9-料叉 10-夹层 11-带筛板的活

11、底 5 6 7 4 3 2 1 11 残渣 油油 水水 食品工厂设备第4章 原料分离机械与设备 1 2 3 4 5 6 6 5 4 3 2 1 新鲜溶剂 浓溶液 卸渣装料 新鲜渣剂 卸渣装料 浓溶液 (a)(b) 图9-19 逆流多级固液萃取罐级操作转示意图 （a）6号轮空卸渣打装料 （b）1号轮空卸渣装料 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 残渣残渣 溶剂溶剂 原料原料 浸取物浸取物 加热夹套 螺旋 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 实验室用超临界萃取设备实验室用超临界萃取设备 生物

12、工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 萃取调节剂 生物工程设备第4章 萃取设备 超临界超临界CO2流体萃取分离工艺流程方框图流体萃取分离工艺流程方框图 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 COCO2 2 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 生物工程设备第4章 萃取设备 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1-截止阀 2-冷却 3-压力表 4-O型环 5-冷凝器 6-玻璃索氏提取器 7-样品 8-沸腾的液态CO2 9-传热盘 10-加热水浴 图9-23 高压索氏提取器

13、高压容器 生物工程设备第4章 萃取设备 1 2 3 4 5 5 1 2 4 3 6 5 2 4 3 2 7 2 (a) (b)(c) (a)单级分离 (b)两级分离 (c)精馏+分离 1-萃取釜 2-减压阀 3-分离釜 4-换热器 5-压缩机 6-分离釜 7-精馏柱 图9-24 几种典型的间歇式萃取系统 生物工程设备第4章 萃取设备 1-1-压力调节阀压力调节阀 2-2-热交换器热交换器 3-3-萃取器萃取器 4-4-分离器分离器 5-5-防爆片防爆片 6-6-过滤器过滤器 7-7-流量计流量计 8-8-膜泵膜泵 9-9-计量阀计量阀 10-10-减压阀减压阀 11-11-阀门阀门 12-12

14、-二氧化碳气瓶二氧化碳气瓶 生物工程设备第4章 萃取设备 萃取器由一个耐压的坚固钢制外壳和一个可以装萃取物的内萃取器由一个耐压的坚固钢制外壳和一个可以装萃取物的内 胆组成。内胆上部有六到八个小孔，允许胆组成。内胆上部有六到八个小孔，允许CO2自由出入，还有一个自由出入，还有一个 摄像头，这样我们就可以看到摄像头，这样我们就可以看到CO2超临界流体的存在，并且观察到超临界流体的存在，并且观察到 由于压力的变化而引起的待萃取物溶解度的变化。由于压力的变化而引起的待萃取物溶解度的变化。 （装卸料见演示（装卸料见演示1、2） 生物工程设备第4章 萃取设备 大型超临界流体萃取装置大型超临界流体萃取装置 中试规模超临界萃取车间中试规模超临界萃取车间 工业化超临界萃取车间工业化超临界萃取车间 萃取釜 压缩机 分离釜 萃取物 3 2 补充CO2 CO2循环 图9-26 固体物料的半连续萃取工艺流程 生物工程设备第4章 萃取设备 2 3 4 5 6 图9-27 固体连续加料装置 1油籽进口 2螺旋加料器 3挤出油出 4夹套式萃取器 5螺旋卸料器 6油饼出口 生物工程设备第4章 萃取