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(duì)離子對(duì)(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(guò)程見(jiàn)演示萃取過(guò)程見(jiàn)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(jí)錯(cuò)流萃取流程多級(jí)錯(cuò)流萃取流程 特點(diǎn)：萃取理論收率高，萃取完全但

3、多級(jí)萃取流程長(zhǎng)，特點(diǎn)：萃取理論收率高，萃取完全但多級(jí)萃取流程長(zhǎng)， 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(jí)錯(cuò)流萃取多級(jí)錯(cuò)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(jí)逆流萃取流程多級(jí)逆流萃取流程 由于只在最后一級(jí)中加入萃取劑，故與錯(cuò)流萃取相比，萃取由于只在最后一級(jí)中加入萃取劑，故與錯(cuò)流萃取相比，萃取 劑用量少，因而萃取液濃度高。多級(jí)逆流萃取與同級(jí)錯(cuò)流萃取相劑用量少，因而萃

4、取液濃度高。多級(jí)逆流萃取與同級(jí)錯(cuò)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(shí)間約時(shí)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(shí)間，并使流動(dòng)呈完全夠的停留時(shí)間，并使流動(dòng)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(shí)間在管

6、內(nèi)平均停留時(shí)間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 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(jiàn)的噴射式混合器示意圖。其中（兩種常見(jiàn)的噴射式混合器示意圖。其中（a）為器內(nèi)混合過(guò)）為器內(nèi)混合過(guò) 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(gè)不同直個(gè)不同直 徑的同心圓筒組成的轉(zhuǎn)鼓，每個(gè)圓筒上均在一端徑的同心圓筒組成的轉(zhuǎn)鼓，每個(gè)圓筒上均在一端 開孔，作為料液和萃取劑流動(dòng)

8、的通道，由于相鄰開孔，作為料液和萃取劑流動(dòng)的通道，由于相鄰 轉(zhuǎn)鼓之間開孔位置上下錯(cuò)開，使液體上下曲折流轉(zhuǎn)鼓之間開孔位置上下錯(cuò)開，使液體上下曲折流 動(dòng)。從中心向外數(shù)第動(dòng)。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(gè)液相的流動(dòng)路程加長(zhǎng)，延長(zhǎng)兩形導(dǎo)流板，使兩個(gè)液相的流動(dòng)路程加長(zhǎng)，延長(zhǎng)兩 液相的混合與分離時(shí)間，在螺旋形導(dǎo)流板上又開液相的混合與分離時(shí)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(zhǎng)通道中形成很多設(shè)大小不同的缺口，使螺旋形長(zhǎng)通道中形成很多 短路，增加了兩液相之間的接觸機(jī)會(huì)。短路，增加了兩液相之間的接觸機(jī)會(huì)。 操作時(shí)，重液相（料液）由底部軸周圍的

9、套操作時(shí)，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(guò)各轉(zhuǎn)鼓，最后從中心經(jīng)出口排出。內(nèi)順次流過(guò)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(dòng)；向外移動(dòng)； 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(dòng)，輕

10、重液逆流接觸。內(nèi)移動(dòng)，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?jiān)?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(dòng)裝置 5-固體進(jìn)料口 6-蓋 7-罐 8-上下移動(dòng)軸 9-料叉 10-夾層 11-帶篩板的活

11、底 5 6 7 4 3 2 1 11 殘?jiān)?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(jí)固液萃取罐級(jí)操作轉(zhuǎn)示意圖 （a）6號(hào)輪空卸渣打裝料 （b）1號(hào)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?jiān)鼩堅(jiān)?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(shí)驗(yàn)室用超臨界萃取設(shè)備實(shí)驗(yàn)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(jí)分離 (b)兩級(jí)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(guò)濾器過(guò)濾器 7-7-流量計(jì)流量計(jì) 8-8-膜泵膜泵 9-9-計(jì)量閥計(jì)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(gè)耐壓的堅(jiān)固鋼制外殼和一個(gè)可以裝萃取物的內(nèi)萃取器由一個(gè)耐壓的堅(jiān)固鋼制外殼和一個(gè)可以裝萃取物的內(nèi) 膽組成。內(nèi)膽上部有六到八個(gè)小孔，允許膽組成。內(nèi)膽上部有六到八個(gè)小孔，允許CO2自由出入，還有一個(gè)自由出入，還有一個(gè) 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(jiàn)演示（裝卸料見(jiàn)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