第4章萃取設(shè)備

1、生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 萃取 溶媒萃取 雙水相萃取 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 雜質(zhì) 溶質(zhì) 原溶劑 萃取劑 Light phase Heavy phase 萃取原理萃取原理 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 ACNHRHACNR 33 HACNRHACNR 33 離子對離子對(ion-pair) 氫鍵氫鍵(H-bonding) ACNHRACClNHR 33 離子交換離子交換(ion exchange) 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)PHPH至酸性，從新得到醋酸。至酸性，從新得到醋酸。 化學(xué)萃取原理化學(xué)萃取原理 生物工程設(shè)

2、備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 F F為待處理液；為待處理液； S S為萃取劑；為萃取劑； E E萃取相；萃取相； R R為萃余相；為萃余相； E E 為萃取液（目標(biāo)產(chǎn)物）為萃取液（目標(biāo)產(chǎn)物） R R為萃余液。為萃余液。 （萃取過程見演示萃取過程見演示） 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 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 和理論收得率1- ： 理論萃取率 未被萃取分率 K-分配系數(shù)，即萃取相中溶質(zhì)濃度與萃余相中溶質(zhì)濃度的比值 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 多級錯流萃取流程多級錯流萃取流程 特點：萃取理論收率高，萃取完全但

3、多級萃取流程長，特點：萃取理論收率高，萃取完全但多級萃取流程長， 一般情況下，萃取劑用量大，因而得到的萃取液濃度低。一般情況下，萃取劑用量大，因而得到的萃取液濃度低。 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 多級錯流萃取多級錯流萃取 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 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 多級逆流萃取流程多級逆流萃取流程 由于只在最后一級中加入萃取劑，故與錯流萃取相比，萃取由于只在最后一級中加入萃取劑，故與錯流萃取相比，萃取 劑用量少，因而萃取液濃度高。多級逆流萃取與同級錯流萃取相劑用量少，因而萃

4、取液濃度高。多級逆流萃取與同級錯流萃取相 比，在相同的萃取劑用量下，可獲得更高的產(chǎn)品得率。比，在相同的萃取劑用量下，可獲得更高的產(chǎn)品得率。 萃取相萃取相 萃取相萃取相 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 萃取設(shè)備分類：萃取設(shè)備分類： 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 （1 1）. .混合罐混合罐 混合罐的結(jié)構(gòu)與機(jī)械攪拌的密閉式反混合罐的結(jié)構(gòu)與機(jī)械攪拌的密閉式反 應(yīng)罐類似。為防止中心液面下凹，在罐壁應(yīng)罐類似。為防止中心液面下凹，在罐壁 設(shè)置擋板，罐頂上有萃取劑、料液、調(diào)節(jié)設(shè)置擋板，罐頂上有萃取劑、料液、調(diào)節(jié) pHpH的酸（堿）液及去乳化劑的進(jìn)口管，底的酸（堿）液及去乳化劑的進(jìn)

5、口管，底 部有排料管。料液在罐內(nèi)的平均混合停留部有排料管。料液在罐內(nèi)的平均混合停留 時間約時間約1 12min2min。 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 混合排管，萃取劑及料液在一定混合排管，萃取劑及料液在一定 流速下進(jìn)入管道一端，混合后從流速下進(jìn)入管道一端，混合后從 另一端導(dǎo)出，為了保證較高的萃另一端導(dǎo)出，為了保證較高的萃 取效果，料液在管道內(nèi)應(yīng)維持足取效果，料液在管道內(nèi)應(yīng)維持足 夠的停留時間，并使流動呈完全夠的停留時間，并使流動呈完全 渦流狀態(tài)，強(qiáng)迫料液充分混合。渦流狀態(tài)，強(qiáng)迫料液充分混合。 一般要求一般要求 Re=(510)Re=(510)10104 4，流體，流體 在管內(nèi)平均停留時間在管

6、內(nèi)平均停留時間101020s20s?；??；?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 為連續(xù)操作。為連續(xù)操作。 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 兩種常見的噴射式混合器示意圖。其中（兩種常見的噴射式混合器示意圖。其中（a）為器內(nèi)混合過）為器內(nèi)混合過 程，即萃取劑及料液由各自導(dǎo)管進(jìn)入器內(nèi)進(jìn)行混合；（程，即萃取劑及料液由各自導(dǎo)管進(jìn)入器內(nèi)進(jìn)行混合；（b）則）則 為兩液相已在器外匯合，后經(jīng)噴嘴或孔板進(jìn)入器內(nèi)，從而加強(qiáng)為兩液相已在器外匯合，后經(jīng)噴嘴或孔板進(jìn)入器內(nèi)，從而加強(qiáng) 了湍流程度，提高了萃取效率。噴射式混合柱是一種體積小效了湍流程度，提高了萃取效率。噴射式混合柱是一種體積小效 率高的混合

7、裝置，特別適用于低黏度、易分散的料液。這種設(shè)率高的混合裝置，特別適用于低黏度、易分散的料液。這種設(shè) 備投資小，但需要料液在較高的壓力下進(jìn)入混合器。備投資小，但需要料液在較高的壓力下進(jìn)入混合器。 吸入口 出口 料液 擴(kuò)大管 噴嘴 圖9-5 噴嘴式混合器 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 將萃取劑與料液在逆流情況下進(jìn)行多次接觸和多將萃取劑與料液在逆流情況下進(jìn)行多次接觸和多 次分離的萃取設(shè)備。其主要部件為由次分離的萃取設(shè)備。其主要部件為由1010個不同直個不同直 徑的同心圓筒組成的轉(zhuǎn)鼓，每個圓筒上均在一端徑的同心圓筒組成的轉(zhuǎn)鼓，每個圓筒上均在一端 開孔，作為料液和萃取劑流動

8、的通道，由于相鄰開孔，作為料液和萃取劑流動的通道，由于相鄰 轉(zhuǎn)鼓之間開孔位置上下錯開，使液體上下曲折流轉(zhuǎn)鼓之間開孔位置上下錯開，使液體上下曲折流 動。從中心向外數(shù)第動。從中心向外數(shù)第4 49 9筒的外壁上均焊有螺旋筒的外壁上均焊有螺旋 形導(dǎo)流板，使兩個液相的流動路程加長，延長兩形導(dǎo)流板，使兩個液相的流動路程加長，延長兩 液相的混合與分離時間，在螺旋形導(dǎo)流板上又開液相的混合與分離時間，在螺旋形導(dǎo)流板上又開 設(shè)大小不同的缺口，使螺旋形長通道中形成很多設(shè)大小不同的缺口，使螺旋形長通道中形成很多 短路，增加了兩液相之間的接觸機(jī)會。短路，增加了兩液相之間的接觸機(jī)會。 操作時，重液相（料液）由底部軸周圍的

9、套操作時，重液相（料液）由底部軸周圍的套 管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓后，沿螺旋形通道由內(nèi)向外順次流經(jīng)管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓后，沿螺旋形通道由內(nèi)向外順次流經(jīng) 各轉(zhuǎn)鼓，最后由外筒經(jīng)溢流環(huán)到向心泵室被排出。各轉(zhuǎn)鼓，最后由外筒經(jīng)溢流環(huán)到向心泵室被排出。 輕液（萃取劑）則由底部的中心管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，流輕液（萃取劑）則由底部的中心管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，流 入最外層轉(zhuǎn)鼓，從下端進(jìn)入螺旋形通道，由外向入最外層轉(zhuǎn)鼓，從下端進(jìn)入螺旋形通道，由外向 內(nèi)順次流過各轉(zhuǎn)鼓，最后從中心經(jīng)出口排出。內(nèi)順次流過各轉(zhuǎn)鼓，最后從中心經(jīng)出口排出。 重液在重液在1010層轉(zhuǎn)鼓中心由內(nèi)層轉(zhuǎn)鼓中心由內(nèi) 向外移動；向外移動； 輕液由中心管進(jìn)入由外向輕液由中心管進(jìn)入由外向 內(nèi)移動，輕

10、重液逆流接觸。內(nèi)移動，輕重液逆流接觸。 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 物料 萃取液 殘渣 圖9-16 夾套加熱間隙萃取裝置 -溶劑 -冷卻鹽水 -萃取液 -蒸汽或熱水 -真空 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 真空 蒸汽 含揮發(fā)油的水 固體物料 圖9-17 多功能提取罐及萃取流程 1-冷凝器 2-冷卻器 3-油水分離器 4-上氣動裝置 5-固體進(jìn)料口 6-蓋 7-罐 8-上下移動軸 9-料叉 10-夾層 11-帶篩板的活

11、底 5 6 7 4 3 2 1 11 殘渣 油油 水水 食品工廠設(shè)備第4章 原料分離機(jī)械與設(shè)備 1 2 3 4 5 6 6 5 4 3 2 1 新鮮溶劑 濃溶液 卸渣裝料 新鮮渣劑 卸渣裝料 濃溶液 (a)(b) 圖9-19 逆流多級固液萃取罐級操作轉(zhuǎn)示意圖 （a）6號輪空卸渣打裝料 （b）1號輪空卸渣裝料 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 殘渣殘渣 溶劑溶劑 原料原料 浸取物浸取物 加熱夾套 螺旋 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 實驗室用超臨界萃取設(shè)備實驗室用超臨界萃取設(shè)備 生物

12、工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 萃取調(diào)節(jié)劑 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 超臨界超臨界CO2流體萃取分離工藝流程方框圖流體萃取分離工藝流程方框圖 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 COCO2 2 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1-截止閥 2-冷卻 3-壓力表 4-O型環(huán) 5-冷凝器 6-玻璃索氏提取器 7-樣品 8-沸騰的液態(tài)CO2 9-傳熱盤 10-加熱水浴 圖9-23 高壓索氏提取器

13、高壓容器 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 1 2 3 4 5 5 1 2 4 3 6 5 2 4 3 2 7 2 (a) (b)(c) (a)單級分離 (b)兩級分離 (c)精餾+分離 1-萃取釜 2-減壓閥 3-分離釜 4-換熱器 5-壓縮機(jī) 6-分離釜 7-精餾柱 圖9-24 幾種典型的間歇式萃取系統(tǒng) 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 1-1-壓力調(diào)節(jié)閥壓力調(diào)節(jié)閥 2-2-熱交換器熱交換器 3-3-萃取器萃取器 4-4-分離器分離器 5-5-防爆片防爆片 6-6-過濾器過濾器 7-7-流量計流量計 8-8-膜泵膜泵 9-9-計量閥計量閥 10-10-減壓閥減壓閥 11-11-閥門閥門 12-12

14、-二氧化碳?xì)馄慷趸細(xì)馄?生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 萃取器由一個耐壓的堅固鋼制外殼和一個可以裝萃取物的內(nèi)萃取器由一個耐壓的堅固鋼制外殼和一個可以裝萃取物的內(nèi) 膽組成。內(nèi)膽上部有六到八個小孔，允許膽組成。內(nèi)膽上部有六到八個小孔，允許CO2自由出入，還有一個自由出入，還有一個 攝像頭，這樣我們就可以看到攝像頭，這樣我們就可以看到CO2超臨界流體的存在，并且觀察到超臨界流體的存在，并且觀察到 由于壓力的變化而引起的待萃取物溶解度的變化。由于壓力的變化而引起的待萃取物溶解度的變化。 （裝卸料見演示（裝卸料見演示1、2） 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 大型超臨界流體萃取裝置大型超臨界流體萃取裝置 中試規(guī)模超臨界萃取車間中試規(guī)模超臨界萃取車間 工業(yè)化超臨界萃取車間工業(yè)化超臨界萃取車間 萃取釜 壓縮機(jī) 分離釜 萃取物 3 2 補(bǔ)充CO2 CO2循環(huán) 圖9-26 固體物料的半連續(xù)萃取工藝流程 生物工程設(shè)備第4章 萃取設(shè)備 2 3 4 5 6 圖9-27 固體連續(xù)加料裝置 1油籽進(jìn)口 2螺旋加料器 3擠出油出 4夾套式萃取器 5螺旋卸料器 6油餅出口 生物工程設(shè)備第4章 萃取