一種超臨界萃取釜和含有該超臨界萃取釜的萃取系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超臨界萃取裝備領(lǐng)域，具體涉及一種超臨界萃取釜和含有該萃取釜的萃取系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]天然香(辛)料提取物一精油(essential oil)和油樹(shù)脂(oleoresin)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中食品、日化、煙草、醫(yī)藥等行業(yè)的重要原料。天然香辛料傳統(tǒng)提取方法主要是水蒸汽蒸餾法和溶劑萃取法，天然香(辛)料傳統(tǒng)方法提取物由于提取過(guò)程中受熱和溶劑殘留，改變了其天然香氣和風(fēng)味。超臨界流體萃取技術(shù)，是目前國(guó)際上公認(rèn)的最為綠色環(huán)保安全的天然產(chǎn)物提取技術(shù)，該技術(shù)提取溫度低、無(wú)溶劑殘留，提取物保持了原料的純真天然品質(zhì)。業(yè)界為實(shí)現(xiàn)超臨界CO2萃取工業(yè)化歷時(shí)三十余年，最早從德國(guó)克虜伯集團(tuán)伍德(UHDE)公司引進(jìn)的設(shè)備:天津銀廣夏(500立升X 3，1999年引進(jìn))；西安嘉德(500立升X 3，2000年引進(jìn))；安徽蕪湖(1500立升X 3，2002年引進(jìn)，3500立升X 3，2003年引進(jìn))；這些設(shè)備十分昂貴(每立升容積均價(jià)約5-10萬(wàn)元人民幣，實(shí)際投資還要更高)，導(dǎo)致產(chǎn)品成本過(guò)高，市場(chǎng)不能接受而無(wú)法持續(xù)生產(chǎn)，引進(jìn)企業(yè)大多虧損關(guān)閉。近年比較成熟的國(guó)產(chǎn)600升X 3工業(yè)化超臨界CO2萃取設(shè)備，造價(jià)已低至國(guó)外引進(jìn)設(shè)備的五分之一，在天然香(辛)料提取物行業(yè)個(gè)別附加值較高的品種(譬如花椒提取物)上快速發(fā)展。但對(duì)于大宗低值香辛料品種，生產(chǎn)成本高，市場(chǎng)接受程度低，并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種超臨界萃取釜和含有該萃取釜的萃取系統(tǒng)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、生產(chǎn)能力大、造價(jià)低等特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種超臨界萃取釜，包括罐體，所述罐體的頂端和底端分別開(kāi)設(shè)有上開(kāi)口和下開(kāi)口，所述上開(kāi)口和所述下開(kāi)口上分別密封連接有上端蓋和下端蓋;所述萃取釜的上部和下部均開(kāi)設(shè)有成對(duì)布置的進(jìn)口和出口。
[0006]進(jìn)一步的，所述上開(kāi)口和所述下開(kāi)口的直徑均小于所述罐體的內(nèi)徑。
[0007]進(jìn)一步的，所述罐體的上部開(kāi)設(shè)有上進(jìn)口，所述上端蓋上開(kāi)設(shè)有上出口；所述罐體的下部開(kāi)設(shè)有下進(jìn)口，所述下端蓋上開(kāi)設(shè)有下出口。
[0008]進(jìn)一步的，所述罐體內(nèi)還設(shè)置卸料構(gòu)件，所述卸料構(gòu)件包括錨鏈，所述錨鏈的中部固定連接有勾錨。
[0009]進(jìn)一步的，所述罐體內(nèi)還安裝有用于過(guò)濾超臨界流體的過(guò)濾裝置，所述過(guò)濾裝置蓋設(shè)在所述出口上。
[0010]進(jìn)一步的，所述過(guò)濾裝置包括底板和至少一層燒結(jié)板，所述底板與所述燒結(jié)板層疊設(shè)置;所述底板上開(kāi)設(shè)有多道溝槽，多道所述溝槽呈同心圓狀分布。
[0011]—種含有超臨界萃取釜的萃取系統(tǒng)，包括依次循環(huán)連通的第一萃取釜、第二萃取釜和第三萃取釜，所述第一萃取釜、所述第二萃取釜、所述第三萃取釜均與進(jìn)氣管、回收單元和分離單元連通。
[0012]進(jìn)一步的，所述第一萃取釜、所述第二萃取釜和所述第三萃取釜的上進(jìn)口分別通過(guò)上進(jìn)氣閥門(mén)與所述進(jìn)氣管連通，所述第一萃取釜、所述第二萃取釜和所述第三萃取釜的下進(jìn)口分別通過(guò)上下進(jìn)氣閥門(mén)與所述進(jìn)氣管連通。
[0013]進(jìn)一步的，所述第一萃取釜、所述第二萃取釜和所述第三萃取釜的上出口分別通過(guò)上去回收閥門(mén)與所述回收單元連通;所述第一萃取釜、所述第二萃取釜和所述第三萃取釜的下出口分別通過(guò)下去回收閥門(mén)與所述回收單元連通。
[0014]進(jìn)一步的，所述第一萃取釜、所述第二萃取釜和所述第三萃取釜的上出口分別通過(guò)上去分離閥門(mén)與所述分離單元連通;所述第一萃取釜、所述第二萃取釜和所述第三萃取釜的下出口分別通過(guò)下去分離閥門(mén)與所述分離單元連通。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
[0016]1、本發(fā)明的萃取釜容量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有造價(jià)低廉的卸料構(gòu)件，萃取釜內(nèi)設(shè)置錨鏈取代吊籃，錨鏈通過(guò)與萃取釜外設(shè)置的手拉或者電動(dòng)葫蘆配合，卸除萃取后殘?jiān)?，縮短卸料時(shí)間，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，安全可靠，生產(chǎn)能力大，造價(jià)低；
[0017]2、萃取釜與閥門(mén)組組成的萃取系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)便，閥門(mén)間切換靈活，便于實(shí)現(xiàn)上進(jìn)下出和下進(jìn)上出及逆流串聯(lián)萃取工藝過(guò)程，有利于提高超臨界流體溶解力的飽和程度，提高了萃取效率；
[0018]3、降低單位容積超臨界流體流量配置(2.5?5升/每升容積.小時(shí))，降低高壓栗和分離單元、回收單元負(fù)荷，大幅度降低裝置投資，同時(shí)降低動(dòng)力、能源、工時(shí)消耗，降低生產(chǎn)成本；
[0019]本發(fā)明超臨界流體萃取裝置具有造價(jià)低，生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品生產(chǎn)成本低，運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，適用于大宗低值香辛料品種有效成分的規(guī)?；崛　?br>【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是現(xiàn)有超臨界流體萃取裝置萃取釜結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明超臨界流體萃取裝置萃取釜結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明過(guò)濾裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為過(guò)濾裝置的剖視圖；(b)為俯視圖；
[0023]圖4是本發(fā)明萃取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖中:1-1、端蓋;1-2、卡雜;1-3、端部法蘭；1-4、筒體;1_5、吊籃;1-6、吊籃接頭；1-
7、半球封頭;1-8、流體進(jìn)口接管；
[0025]1、上出口； 11、下出口； 2、上進(jìn)口； 21、下進(jìn)口 ；4、上端蓋;41、下端蓋;5、過(guò)濾裝置；
9、罐體;10、卸料構(gòu)件；
[0026]3-1、底板;3-2、燒結(jié)板;3-4、溝槽；
[0027]Gl、進(jìn)口匯流管;G2、分離匯流管;G3、回收匯流管；
[0028]2-1、第一萃取釜;Fl、第一萃取釜上出閥門(mén)F2、第一萃取釜下出閥門(mén)F3、第一萃取釜下進(jìn)下一級(jí)閥門(mén)F4、第一萃取釜下出管之進(jìn)回收管閥門(mén)F5、第一萃取釜上出管之進(jìn)回收管閥門(mén)F6、第一萃取釜下出管之進(jìn)分離管閥門(mén)F7、第一萃取釜上出管之進(jìn)分離管閥門(mén)F8、第一萃取釜下出管之上進(jìn)下一級(jí)管閥門(mén)2-1-1、第一萃取釜上出口 2-1-2、第一萃取釜上進(jìn)口；2-1-3、第一萃取釜下出口；2-1-4、第一萃取釜下進(jìn)口 ；
[0029]2-2、第二萃取釜;F1’、第二萃取釜上出閥門(mén)F2’、第二萃取釜下出閥門(mén)F3’、第二萃取釜下進(jìn)下一級(jí)閥門(mén)F4’、第二萃取釜下出管之進(jìn)回收管閥門(mén)F5’、第二萃取釜上出管之進(jìn)回收管閥門(mén)F6’、第二萃取釜下出管之進(jìn)分離管閥門(mén)F7’、第二萃取釜上出管之進(jìn)分離管閥門(mén)F8’、第二萃取釜下出管之上進(jìn)下一級(jí)管閥門(mén)2-2-1’、第二萃取釜上出口 2-2-2’、第二萃取釜上進(jìn)口；2-2-3’、第二萃取釜下出口；2-2-4’、第二萃取釜下進(jìn)口 ；
[0030]2-3、第三萃取釜;F1”、第三萃取釜上出閥門(mén)F2”、第三萃取釜下出閥門(mén)F3”、第三萃取釜下進(jìn)下一級(jí)閥門(mén)F4”、第三萃取釜下出管之進(jìn)回收管閥門(mén)F5”、第三萃取釜上出管之進(jìn)回收管閥門(mén)F6”、第三萃取釜下出管之進(jìn)分離管閥門(mén)F7”、第三萃取釜上出管之進(jìn)分離管閥門(mén)F8”、第三萃取釜下出管之上進(jìn)下一級(jí)管閥門(mén)2-3-1”、第三萃取釜上出口 2-3-2”、第三萃取釜上進(jìn)口； 2-3-3”、第三萃取釜下出口； 2-3-4”、第三萃取釜下進(jìn)口 ；
【具體實(shí)施方式】
[0031]現(xiàn)有的超臨界流體萃取裝置，如圖1所示，基本上延續(xù)了德國(guó)伍德(UHDE)公司的設(shè)計(jì)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該設(shè)計(jì)存在以下不足:
[0032]1、裝置的核心設(shè)備萃取釜，采取的是萃取釜內(nèi)加吊籃技術(shù)方案，以縮短裝卸物料時(shí)間，該方案為了適應(yīng)吊籃的裝入和取出，需要在萃取釜上口開(kāi)等徑大口，提高了萃取釜造價(jià)。廠房高度也需要成倍加高，增加基建投入。同時(shí)龐大笨重的萃取釜上口端蓋，還需要配備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的，造價(jià)昂貴開(kāi)蓋機(jī)構(gòu)。該方案在加大萃取釜容量時(shí)，會(huì)造成投資大幅度提升和安全運(yùn)轉(zhuǎn)上的風(fēng)險(xiǎn)。該設(shè)計(jì)也沒(méi)有真正意義上降低裝卸物料勞動(dòng)強(qiáng)度，反而增加了拆裝吊籃的工作量。
[0033]2、目前的吊籃為單節(jié)或多節(jié)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)存在的主要問(wèn)題為:萃取過(guò)程中，因流體過(guò)快或固體物料板結(jié)，導(dǎo)致超臨界流體形成溝流、偏流，物料與超臨界流體沒(méi)有充分接觸甚至沒(méi)有接觸，物料的萃取效果不理想。
[0034]3、該裝置配置的超臨界流體流量^lO升/每升容積.小時(shí)，以縮短萃取時(shí)間。由于該配置流量過(guò)大，降低了超臨界流體溶解力的飽和程度，增加了動(dòng)力和能源消耗，造成生產(chǎn)成本的增大，同時(shí)大幅度增加了投資。
[0035]4、現(xiàn)有超臨界流體萃取裝置萃取釜尺寸都較小，萃取容量較小(百升級(jí))，且整套裝置投資比較大(每升萬(wàn)元左右)。現(xiàn)有的超臨界流體萃取裝置限制了超臨界流體萃取技術(shù)在行業(yè)的廣泛應(yīng)用。
[0036]在發(fā)現(xiàn)以上缺陷的基礎(chǔ)上，發(fā)明人提供了一種新的超臨界萃取釜。做為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，如圖2所示，本發(fā)明包括罐體9，罐體9的縱截面的形狀為長(zhǎng)圓形，其由多層包扎筒體和上下等徑半球形封頭組焊而成，筒體和半球形封頭內(nèi)層為不銹鋼材質(zhì)。該反應(yīng)釜易于實(shí)現(xiàn)大容量和容量規(guī)格系列化標(biāo)準(zhǔn)。反應(yīng)釜內(nèi)徑選取1000mm、1100mm、1200mm三個(gè)系列，容器高徑比選取5?8.5，有利于提高萃取效率，這樣可以得到4800升?10500升多個(gè)容量規(guī)格。
[0037]罐體9的頂端和底端分別開(kāi)設(shè)有上開(kāi)口和下開(kāi)口，上開(kāi)口和下開(kāi)口均可用于物料的進(jìn)出，上、下開(kāi)口處焊接有凸緣，再在此凸緣上螺接端蓋(包括上端蓋4、下端蓋41)，端蓋上設(shè)有供安裝O型圈的凸臺(tái)和嵌槽;嵌槽寬和嵌槽深尺寸應(yīng)按特定尺寸加工，這種橡膠O型圈結(jié)構(gòu)及尺寸的安裝方式，使橡膠O型圈不會(huì)被超臨界流體溶脹，密封安全可靠，可在工作壓強(qiáng)下長(zhǎng)期工作，從而達(dá)到密封罐體的目的。需要指出的是，上開(kāi)口和下開(kāi)口的直徑均小于罐體9的內(nèi)徑，上、下開(kāi)口的內(nèi)徑尺寸可選在400?500mm，其中以450mm為宜。開(kāi)口相應(yīng)變小，端蓋的面積、厚度均相應(yīng)減小，與現(xiàn)有設(shè)備的端蓋相比，重量減輕了50倍，一方面降低了設(shè)備的造價(jià);另一方面，重量輕體積小的端蓋無(wú)需使用復(fù)雜的開(kāi)蓋機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了操作流程