CN106823448B - 自吸交替式萃取装置、系统及方法 - Google Patents

自吸交替式萃取装置、系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自吸交替式萃取装置、系统及方法，属于萃取装置技术领域，为解决现有装置造价高、难以消除乳化等问题而设计。本发明自吸交替式萃取装置包括驱动装置和混合槽，混合槽用于装有待萃取物和萃取物；混合槽内沿竖向设置有转轴；在混合槽内设置有至少一根呈L形的中空的搅拌器，搅拌器固定在转轴上；搅拌器上靠近转轴的第一端位于待萃取物或萃取物之一中，搅拌器上远离转轴的第二端位于待萃取物或萃取物另一中。本发明自吸交替式萃取装置、系统及方法保证互不相溶的两种待萃取物能互相在对方中均匀分布，萃取率高；结构简单、造价低，不易乳化。

Description

自吸交替式萃取装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及萃取装置技术领域，尤其涉及一种自吸交替式萃取装置、包括多个该自吸交替式萃取装置的自吸交替式萃取系统、以及基于该自吸交替式萃取装置或基于该自吸交替式萃取系统的自吸交替式萃取方法。
背景技术
在冶金、制药、生物发酵等领域的产品分离过程中，萃取工艺过程中容易产生乳化现象。由于生物体系对酸碱、有机溶剂和机械剪切力等都很敏感，使用搅拌浆剧烈混合的萃取方式很容易引起失活和分解。
为了解决生物产品的分离纯化过程中的乳化、混合溶剂的乳化问题，目前工业上通常采用高效的离心萃取器进行离心萃取。该装置的缺陷是：1、造价高，导致投资较大；2、采用离心的办法很难消除乳化，其工艺过程中必须使用破乳剂。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种造价低、消除乳化效果好的自吸交替式萃取装置。
本发明的另一个目的在于提出一种能完成多级逆流萃取的自吸交替式萃取系统。
本发明的再一个目的在于提出一种消除乳化效果好、操作简单的自吸交替式萃取方法。
为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
一种自吸交替式萃取装置，包括驱动装置和用于装待萃取物的混合槽，所述混合槽用于装有互不相溶的待萃取物和萃取物；所述混合槽内沿竖向设置有转轴，所述转轴的一端连接在所述驱动装置上且能在所述驱动装置的带动下旋转；在所述混合槽内设置有至少一根呈L形的中空的搅拌器，所述搅拌器固定在所述转轴上；所述搅拌器上靠近所述转轴的第一端位于所述待萃取物或所述萃取物之一中，所述搅拌器上远离所述转轴的第二端位于所述待萃取物或所述萃取物另一中；当所述转轴旋转时所述待萃取物或所述萃取物之一经由所述第一端进入所述搅拌器中，并经所述第二端进入所述待萃取物或所述萃取物另一中。
特别是，所述自吸交替式萃取装置中包括两根所述搅拌器，其中一根所述搅拌器的所述第一端位于所述待萃取物或所述萃取物之一中、所述第二端位于所述待萃取物或所述萃取物另一中；另一根所述搅拌器的所述第一端和所述第二端与前述之所述搅拌器相反设置。
特别是，所述自吸交替式萃取装置中包括多根所述搅拌器，所述搅拌器为将下相物质吸入上相物质的上吸搅拌器或将上相物质吸入下相物质的下吸搅拌器，所述上吸搅拌器和所述下吸搅拌器间隔设置。
特别是，所述自吸交替式萃取装置中包括至少一组搅拌器组件，每组所述搅拌器组件中包括多根所述搅拌器；多根所述搅拌器相邻设置，全部的所述第一端都位于同一种待萃取物或萃取物中，全部的所述第二端都位于另一种待萃取物或萃取物中且位置依次降低或升高。
特别是，所述混合槽中的所述待萃取物或所述萃取物均为液体，或其中之一为液体、另一为气体。
特别是，所述混合槽上设置有上相入口、上相出口、下相入口和下相出口；所述上相入口和上相出口位于上相物质范围内，所述下相入口和下相出口位于下相物质范围内。
进一步，所述上相入口低于所述上相出口，和/或所述下相入口高于所述下相出口。
特别是，所述自吸交替式萃取装置还包括升降组件，所述升降组件能带动所述转轴在竖直方向上移动。
另一方面，本发明采用以下技术方案：
一种自吸交替式萃取系统，包括多个上述的自吸交替式萃取装置，多个所述自吸交替式萃取装置依次串联，上一级的所述自吸交替式萃取装置中的待萃取物能流入下一级所述自吸交替式萃取装置中。
再一方面，本发明采用以下技术方案：
一种基于上述自吸交替式萃取装置或基于上述自吸交替式萃取系统的自吸交替式萃取方法，所述转轴带动所述搅拌器旋转，从而在靠近所述转轴及其延长线的位置产生负压，待萃取物在所述搅拌器的第一端处被压入所述搅拌器中并从第二端处被甩入萃取物中、和/或萃取物在所述搅拌器的第一端处被压入所述搅拌器中并从第二端处被甩入待萃取物中。
本发明自吸交替式萃取装置包括转轴和搅拌器，转轴带动搅拌器旋转从而在靠近转轴及其延长线的位置上产生负压，待萃取物或萃取物在搅拌器的第一端处被压入搅拌器中并从第二端处被甩入另一物质中，保证互不相溶的待萃取物和萃取物能互相在对方中均匀分布，适用于易乳化体系的萃取，萃取率高；结构简单、造价低，使用成本低；无需使用破乳剂等辅助制剂即可消除乳化。
本发明自吸交替式萃取系统包括多个上述的自吸交替式萃取装置，多个自吸交替式萃取装置依次串联，一个自吸交替式萃取装置中的待萃取物能流入另一个自吸交替式萃取装置中，完成多级逆流萃取。
本发明自吸交替式萃取方法利用转轴和搅拌器旋转时在靠近转轴处产生负压的原理，待萃取物或萃取物在搅拌器的第一端处被压入搅拌器中并从第二端处被甩入另一种物质中，保证互不相溶的待萃取物和萃取物能互相在对方中均匀分布，适用于易乳化体系的萃取，萃取率高。
附图说明
图1是本发明优选实施例提供的自吸交替式萃取装置的结构示意图；
图2是本发明优选实施例提供的自吸交替式萃取装置的俯视图；
图3是本发明优选实施例提供的自吸交替式萃取系统的结构示意图；
图4是本发明优选实施例提供的带有搅拌器组件的自吸交替式萃取装置的结构示意图；
图5是本发明优选实施例提供的自吸交替式萃取装置的结构示意图。
图中：
1、驱动装置；2、混合槽；3、转轴；4、搅拌器；21、上相入口；22、上相出口；23、下相入口；24、下相出口；41、第一端；42、第二端。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
优选实施例：
本优选实施例公开一种自吸交替式萃取装置。如图1所示，该自吸交替式萃取装置包括驱动装置1和用于装待萃取物的混合槽2，混合槽2用于装有互不相溶的待萃取物和萃取物；混合槽2内沿竖向设置有转轴3，转轴3的一端连接在驱动装置1上且能在驱动装置1的带动下旋转；在混合槽2内设置有至少一根呈L形的中空的搅拌器4，搅拌器4固定在转轴3上；搅拌器4上靠近转轴3的第一端41位于待萃取物或萃取物两者中的其一中，搅拌器4上远离转轴3的第二端42则位于待萃取物或萃取物两者中的另一中；当转轴3旋转时待萃取物或萃取物两者中的其一经由第一端41进入搅拌器4中，并经第二端42进入待萃取物或萃取物两者中的另一中。
该自吸交替式萃取装置的转轴3带动搅拌器4旋转，从而在靠近转轴3及其延长线的位置产生负压，待萃取物或萃取物在搅拌器4的第一端41处被压入搅拌器4中并从第二端42处被甩入另一种物质中，保证互不相溶的待萃取物和萃取物能互相在对方中均匀分布，适用于易乳化体系的萃取，萃取率高；结构简单、造价低，使用成本低；无需使用破乳剂等辅助制剂即可消除乳化。
为了增强液面更新、加快萃取速度、增加萃取率，自吸交替式萃取装置中包括两根搅拌器4，其中一根搅拌器4的第一端41位于待萃取物或萃取物两者中的其一中、第二端42位于待萃取物或萃取物两者中的另一中；另一根搅拌器4的第一端41和第二端42与前述之搅拌器4相反设置。即，两根搅拌器4中的一根将待萃取物甩入萃取物，另一根搅拌器4将萃取物甩入待萃取物。轻相分散于重相以及重相分散于轻相这两个步骤同时进行，提高了传质速率和萃取率。
在上述结构的基础上，自吸交替式萃取装置中包括多根搅拌器4，搅拌器4为将下相物质吸入上相物质的上吸搅拌器(图1中左侧的搅拌器4)或将上相物质吸入下相物质的下吸搅拌器(图1中右侧的搅拌器4)，上吸搅拌器和下吸搅拌器间隔设置。图2所示为自吸交替式萃取装置的俯视图，用黑白两色分别表示上吸搅拌器的第二端42和下吸搅拌器的第二端42，保证待萃取物和萃取物能在对方中分布均匀。上相物质和下相物质中不限定哪一者为萃取物、哪一者为待萃取物，根据实际萃取工作中所用萃取物和待萃取物的具体比重情况而定。
可以理解的是，图2中看上去上吸搅拌器的第二端42和下吸搅拌器的第二端42位于同一平面中，但实际情况时上吸搅拌器的第二端42位于轻相的待萃取物或萃取物中、下吸搅拌器的第二端42位于重相的待萃取物或萃取物中。
为了进一步增加液-液界面的更新速度，自吸交替式萃取装置中包括至少一组搅拌器组件，每组搅拌器组件中包括多根搅拌器4；多根搅拌器4相邻设置，全部的第一端41都位于同一种待萃取物或萃取物中，全部的第二端42都位于另一种待萃取物或萃取物中且位置依次降低或升高。如图4所示，包括至少两组搅拌器组件，其中一组为由三根上吸搅拌器依次排列而成，另一组为由三根下吸搅拌器依次排列而成。
如图5所示，混合槽2中的待萃取物和萃取物可以均为液体，也可以其中之一为液体、另一为气体，作为实现气体组分高效吸收的装置。
混合槽2上设置有上相入口21、上相出口22、下相入口23和下相出口24；上相入口21和上相出口22位于上相物质范围内，下相入口23和下相出口24位于下相物质范围内。为了保证萃取效果更好、两相物质混合更均匀，上相入口21低于上相出口22，下相入口23高于下相出口24。
在上述结构的基础上，自吸交替式萃取装置还包括升降组件，升降组件能带动转轴3在竖直方向上移动，从而带动搅拌器4在竖直方向上移动，以适应不同待萃取物或萃取物的液位高度；在发现某种待萃取物或萃取物中分布不均匀时也可以通过调整搅拌器4的上下位置来改变待萃取物或萃取物吸入、甩出的位置，提高均匀性。
多个(两个及两个以上)上述自吸交替式萃取装置可以组成自吸交替式萃取系统，具体的，如图3所示，多个自吸交替式萃取装置依次串联，一个自吸交替式萃取装置中的待萃取物能流入另一个自吸交替式萃取装置中，完成多级逆流萃取。
图3中给出了自吸交替式萃取系统的一种连接方式：上一级自吸交替式萃取装置的上相物质经上相出口22进入下一级自吸交替式萃取装置的上相入口21，下一级自吸交替式萃取装置的下相物质经下相出口24进入上一级自吸交替式萃取装置的下相入口23。自吸交替式萃取系统的连接方式不限于此，可以根据需要而个性化连接。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种自吸交替式萃取装置，其特征在于，包括驱动装置(1)和用于装待萃取物的混合槽(2)，所述混合槽(2)用于装有互不相溶的待萃取物和萃取物；所述混合槽(2)内沿竖向设置有转轴(3)，所述转轴(3)的一端连接在所述驱动装置(1)上且能在所述驱动装置(1)的带动下旋转；在所述混合槽(2)内设置有呈L形的中空的搅拌器(4)，所述搅拌器(4)固定在所述转轴(3)上；所述搅拌器(4)上靠近所述转轴(3)的第一端(41)位于所述待萃取物或所述萃取物之一中，所述搅拌器(4)上远离所述转轴(3)的第二端(42)位于所述待萃取物或所述萃取物另一中；当所述转轴(3)旋转时所述待萃取物或所述萃取物之一经由所述第一端(41)进入所述搅拌器(4)中，并经所述第二端(42)进入所述待萃取物或所述萃取物另一中；
所述自吸交替式萃取装置中包括两根所述搅拌器(4)，其中一根所述搅拌器(4)的所述第一端(41)位于所述待萃取物中或所述萃取物之一、所述第二端(42)位于所述待萃取物或所述萃取物另一中；另一根所述搅拌器(4)的所述第一端(41)和所述第二端(42)与前述之所述搅拌器(4)相反设置。
2.根据权利要求1所述的自吸交替式萃取装置，其特征在于，所述自吸交替式萃取装置中包括多根所述搅拌器(4)，所述搅拌器(4)为将下相物质吸入上相物质的上吸搅拌器或将上相物质吸入下相物质的下吸搅拌器，所述上吸搅拌器和所述下吸搅拌器间隔设置。
3.根据权利要求1所述的自吸交替式萃取装置，其特征在于，所述自吸交替式萃取装置中包括至少两组搅拌器组件，每组所述搅拌器组件中包括多根所述搅拌器(4)；多根所述搅拌器(4)相邻设置，全部的所述第一端(41)都位于同一种待萃取物或萃取物中，全部的所述第二端(42)都位于另一种待萃取物或萃取物中且位置依次降低或升高；两组所述搅拌器组件中的一组所述搅拌器组件的所述搅拌器(4)的所述第一端(41)位于所述待萃取物中或所述萃取物之一、所述第二端(42)位于所述待萃取物或所述萃取物另一中，另一组所述搅拌器组件的所述搅拌器(4)与前述之所述搅拌器组件的所述搅拌器(4)相反设置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的自吸交替式萃取装置，其特征在于，所述混合槽(2)中的所述待萃取物和所述萃取物均为液体，或其中之一为液体、另一为气体。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的自吸交替式萃取装置，其特征在于，所述混合槽(2)上设置有上相入口(21)、上相出口(22)、下相入口(23)和下相出口(24)；所述上相入口(21)和上相出口(22)位于上相物质范围内，所述下相入口(23)和下相出口(24)位于下相物质范围内。
6.根据权利要求5所述的自吸交替式萃取装置，其特征在于，所述上相入口(21)低于所述上相出口(22)，和/或所述下相入口(23)高于所述下相出口(24)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的自吸交替式萃取装置，其特征在于，所述自吸交替式萃取装置还包括升降组件，所述升降组件能带动所述转轴(3)在竖直方向上移动。
8.一种自吸交替式萃取系统，其特征在于，包括多个如权利要求1至7中任一项所述的自吸交替式萃取装置，多个所述自吸交替式萃取装置依次串联，一个所述自吸交替式萃取装置中的待萃取物能流入另一个所述自吸交替式萃取装置中。
9.一种基于如权利要求1至7中任一项所述自吸交替式萃取装置或基于如权利要求8所述自吸交替式萃取系统的自吸交替式萃取方法，其特征在于，所述转轴(3)带动所述搅拌器(4)旋转，从而在靠近所述转轴(3)及其延长线的位置产生负压，待萃取物在所述搅拌器(4)的第一端(41)处被压入所述搅拌器(4)中并从第二端(42)处被甩入萃取物中、和/或萃取物在所述搅拌器(4)的第一端(41)处被压入所述搅拌器(4)中并从第二端(42)处被甩入待萃取物中。
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