CN107824152A - 一种多功能反应罐 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制取沙蒿胶/油的多功能反应罐，包括一锥筒形罐体，罐体外设有加热夹套，罐体内设有滤网、搅拌器和轴架，罐体与上、下封头相连接。上封头设有进料口、冷凝口、泄压口和驱动器；下封头设有出液口和进气口；所述搅拌器为单轴双螺旋结构；电机经减速器、联轴器带动搅拌器转动，使物料快速混合反应，并在罐内进行固液分离，滤液供进一步精制成沙蒿胶/油成品；脱胶脱脂后的料粕经通入蒸汽或热空气烘干、回收溶剂后排出。本发明兼具双螺旋搅拌、气动搅拌、固液分离、夹套调温、料粕烘干、溶剂回收、安全泄压等功能，一机多用，可显著提高产品得率，降低溶耗和生产成本，适用于高料液比反应的食品、医药、化工等生产领域。

Description

一种多功能反应罐

技术领域

本发明涉及医药化工机械领域，具体涉及一种用于制取沙蒿胶和沙蒿油产品的多功能反应罐。

背景技术

沙蒿是一种广泛分布于我国北部沙漠地区的防风固沙先锋植物。研究表明，沙蒿种子中含有多量沙蒿胶和沙蒿油，具有很高的药理、营养价值，现已有科研和生产部门进行规模性的研究试生产。沙蒿胶又称沙蒿籽多糖，是一种以胶膜形式存在于白沙蒿种子表皮层的高吸水植物树胶，含量达22-35%。沙蒿籽籽粒细小，粒径长约2.05mm，宽约1.06mm，千粒重仅有0.661g，其外层胶膜很难用物理方法剥离。现有的方法是，将沙蒿籽置于酸性酒精溶媒中与氧化剂反应，经搅拌磨擦使表层胶膜粉末化崩解，形成淤浆状悬浮液，其后经过滤、洗涤、干燥等步骤制得成品。反应物固液比接近1：1，要求搅拌器的剪切磨擦力足够强大，并严格控制反应温度，才能保证脱胶完全。反应生成的萃取液还需及时滤除，以免酸解过度影响产品得率和品质；此外还应尽量减少溶剂挥发，以保障安全和降低生产成本。经脱胶后的沙蒿籽粕中尚含有25-35%的沙蒿油，其不饱和脂肪酸和维生素E的含量极高，但限于现有油脂浸出设备太过庞大（日产量50t/d以上）和复杂，无法直接用于小批量的沙蒿籽油萃取，故而脱胶后的沙蒿籽粕多用作动物饲料，浪费了可贵的沙蒿油资源。

现有的中药萃取设备多为静态的罐式渗漉筒，没有机械搅拌和固液分离装置，不能进行罐内过滤、料粕蒸烘干燥和溶剂回收；无法直接用于制取沙蒿胶/油。现有的化工反应罐，仅有适用于低料液比液相反应的简单桨式搅拌，反应物需移出反应罐进行固液分离，生产环节多，设备投资大，溶耗大、生产安全性差。而现有的双轴双螺旋式混合机不仅结构复杂，且也仅适用于固态物料的搅拌混合，也无法满足沙蒿胶/油生产工艺要求。故此，长期以来沙蒿籽加工业因缺乏适用的反应设备，所致沙蒿油基本废弃，沙蒿胶得率仅为17-20%，相当于原料含胶量的70%左右，而且产品中酸解蛋白等杂质含量高达10%（见GB1886.70-2015沙蒿胶国家标准）。即便按最新的公开号CN106977613A沙蒿胶专利，其胶质产品的得率也仅有19.2%，而酒精溶耗却达原料的14.5倍，沙蒿胶生产成本奇高，难于满足市场要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于沙蒿胶/油制取工艺的多功能反应罐，特别是一种兼具双螺旋搅拌、气动搅拌、固液分离、夹套调温、料粕烘干、溶剂回收、安全泄压、脱胶脱脂八项功能，适用于高料液比反应或植物成份萃取的生产设备。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于制取沙蒿胶/油的多功能反应罐，包括罐体，上封头，下封头，驱动器，搅拌器，轴架，内置滤网，加热夹套和出料阀；其特征在于：。

所述罐体是一锥筒形压力容器，罐体外设有加热夹套，罐体内设有搅拌器、轴架、内置滤网；罐体上端连接上封头，罐体下端连接下封头；优选的是，所述的罐体是由不锈钢板制成的锥筒形压力容器，锥筒上半部为圆柱体，锥筒下半部为圆锥体。圆柱体形罐体容积率大，圆锥形罐体便于物料过滤和自流出料。

所述上封头设有进料口，冷凝口，泄压口，上封头中心部位安装有驱动器；所述驱动器包括电机，减速器，联轴器；电机主轴连接减速器，减速器主轴经联轴器与罐体内搅拌器主轴连接，电机启动后经减速器、联轴器带动搅拌器转动。

所述搅拌器为单轴双螺旋结构，包括主轴，内螺带，支架，外螺带；所述内螺带直接固定于主轴上构成内螺旋，所述外螺带通过支架与主轴连接固定，构成外螺旋；所述内螺旋可以是满面式绞龙和/或扇叶式螺旋；所述外螺旋由1-4条外螺带经支架与主轴连接组成，外螺旋外缘与内置滤网间间距10mm-25mm；所述内螺带与外螺带旋向相反，且具有相等的物料推送量；所述搅拌器上端与联轴器连接，下端插入轴架中心的轴套内；所述轴架固定于内置滤网下端颈线部位，轴架上设有与罐体同圆心的轴套。优选的是，所述内螺旋系由若干扇形叶片与搅拌器主轴螺旋向连接组成，所述外螺旋由3条外螺带经支架与主轴连接组成。这种单轴双螺旋搅拌器结构简单，运转平稳且具有强大的剪切摩擦力，适于高料液比物料的搅拌混合。在搅拌器运转时，其内、外螺旋推动物料作径向与轴向的全方位错流混合，由此实现均相快速的传质传热，可使沙蒿籽皮层胶膜快速崩解脱落。

所述内置滤网为锥篮式结构，由梯形横截面的不锈钢条栅板卷制成型；滤网上端经法兰圈与罐体内壁连接, 下端插入下封头内，并经胶垫与下封头内壁密合；内置滤网与罐体内壁间距10mm-20mm，作为滤液排出通道。优选的是，所述内置滤网由梯形横截面的不锈钢栅条卷绕成型并与垂向设置的一组加强钢筋焊接固定，栅条宽边面朝向滤网内侧，栅条间距0.3mm-0.8mm。这种滤网制作容易，结构强度高、过滤面积大且滤孔不易堵塞，竖列的加强筋还有利于滤液排放。内置滤网用以罐内固液分离，可减少工艺环节，节省设备投资，降低溶剂损耗，并防止反应生成物酸解过度，提高产品品质。

所述下封头为圆柱形筒体，下封头上缘与罐体下端连接，下缘经法兰盘与出料阀连接；下封头上设有用于排放滤液的出液口和进气口，下封头内设有喷气管；所述喷气管为不锈钢管盘制成的钢圈，其上均布有若干喷射气孔；所述进气口与喷气管连通，从进气口通入蒸汽或压缩空气，可对罐内物料进行气动搅拌，温度调节，蒸烘干燥和溶剂回收。利用气动搅拌既可调控反应温度，将底部物料吹浮上升以消除反应死角，还可利用比重与悬浮性差异将原料中的砂土杂质分离出来；在脱胶完成后还可对罐内料粕进行蒸烘干燥和溶剂回收。

所述加热夹套设有加热/冷却介质的进口和出口，可通入导热油，蒸汽或冷水以调节罐内物料反应温度；加热夹套外包裹有保温层。

采用上述技术方案时，原料和溶剂从进料口加入反应罐；电机启动后经减速器、联轴器带动搅拌器转动，推动罐内物料作径向和轴向的全方位错流混合，同时从下部进气口通入蒸汽或压缩空气对罐内物料加热和/或气动搅拌，加之螺旋叶片的强烈剪切磨擦，使原料沙蒿籽皮层上的胶膜快速崩解剥离形成淤浆状混合液，经内置滤网过滤排出反应罐，以供进一步精制成沙蒿胶产品。料粕在罐内沥干溶剂后移出罐外，经压片或膨化处理后再次加入反应罐内用溶剂萃取油脂成分，萃取液经内置滤网过滤后排出罐外以供进一步提纯制取沙蒿油。脱脂料粕通入蒸汽汽提、烘干，回收溶剂后排出反应罐，可供制取沙蒿蛋白粉，或作动物饲料。本发明通过以上技术方案有效解决了沙蒿籽脱胶反应和油脂提取中存在的各种技术问题，大大降低了制取沙蒿胶/油的溶剂消耗和生产成本，同时也促进了沙蒿籽资源的开发利用和沙漠的治理改造，俾使其变废为宝、造福人类。

附图说明

图1是本发明多功能反应罐的结构示意图。

图2是本发明二种内置滤网的结构示意图。其中（a）为栅板滤网的外形图；（b）为栅板滤网横切剖面图，（c）为栅格结构图，（d）为栅条剖面图, 其中51为加强钢筋，52为栅条；（e）为栅条滤网外形图，（f）为栅条滤网的螺旋形盘绕示意图。

图3（a）是一种三螺带外螺旋的俯视示意图；图3（b）是扇叶式内螺旋示意图，其中，（b1）为扇形叶片的投影图；（b2）为扇叶式内螺旋侧视图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，现结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图延伸得出其他的衍生性设计方案。

实施例一。

图1给出了一种本发明多功能反应罐的具体组成方式。包括罐体1，上封头2，驱动器3，搅拌器4，内置滤网5，加热夹套6，轴架7，下封头8和出料阀9。

所述罐体1是以不锈钢板卷制成的锥筒形压力容器，耐压不小于0.2MPa。其上半部为圆柱体，下半部为圆锥体。罐体1外设有加热夹套6，罐体1内设有搅拌器4、轴架7、内置滤网5；罐体上端连接上封头2，罐体下端连接下封头8，下封头下端经法兰盘连接出料阀9。

所述上封头2为圆弧形封头，其优点是耐压强度大，可增加罐体容积率。上封头2上设有进料口21，冷凝口22，泄压口23，上封头中心部位安装有驱动器3。

所述驱动器3包括电机31，减速器32，联轴器33；电机31主轴连接减速器32，减速器32主轴经联轴器33与罐体内搅拌器4的主轴43连接，电机31启动后经减速器32、联轴器33带动搅拌器4转动。

所述搅拌器4为单轴双螺旋结构，包括主轴43，支架42，内螺带44、外螺带41；搅拌器4上端与联轴器33连接，下端插入轴架7中心轴孔内。本发明鉴于高料液比反应的物料搅拌阻力极大，很容易造成搅拌桨晃动甚至断裂，为此设置一个轴架7对主轴提供支撑和保护。具体是将轴架7固定于内置滤网5下端的颈线部位，轴架7上设有与主轴43匹配的轴承或轴套，且与罐体保持同圆心。搅拌器转速根据罐体容积和物料搅拌阻力而定，在实施例1沙蒿脱胶反应时取罐体容积1M³，电机轴功率4 KW/h，搅拌器转速25rmp/min-75rmp/min。

图3（a）是一种优选的外螺旋示意图。其由3根螺带按轴向错位120º圆周角的间距，通过支架42与搅拌器主轴43连接固定。 所述支架42一端连接外螺带41，另一端连接固定于搅拌器主轴43上。该种外螺旋具有较好的运转稳定性和剪切搅拌强度。

图3（b）是一种优选的内螺旋示意图。所述内螺带44直接固定于主轴43上，具体是在主轴43上每圈螺旋（360º弧度）等距离设置3个60º弧度的扇形叶片，由此组成齿轮状的内螺旋；在开动搅拌器时，这些扇形叶片插入物料，可增大对物料的剪切接触面和磨擦力。相对于常规的满面式绞龙叶片，所使用的钢材减少将近40%，既简单轻便，又很好的满足了沙蒿脱胶反应所需的高强度搅拌剪切要求。

为确保物料均匀混合，要求内、外螺旋旋向相反，物料推送量相等。外螺带41旋转外缘与内置滤网5留有间距a=15mm-30mm，以免刮擦滤网造成设备故障。

所述内置滤网5为锥筒形网篮式结构，可由梯形横截面的不锈钢条栅板卷制成型，这种不锈钢条栅板市场上有售；其优点是结构强度大，便于固液分离，且不易堵塞。所述滤网5上端经法兰圈与罐体1内壁连接, 下端插入下封头8内，并经胶垫与下封头8内壁密合；内置滤网与罐体内壁间距b=10mm-20mm，作为滤液排出通道。

图2是本发明内置滤网5的两种构型示意图。其中图（a）、（b）为栅板滤网的外形图和剖面图，（c）、（d）为栅板结构图和剖面图, 51为加强钢筋，52为栅条；其中图（e）、（f）为本发明实施例1优选的螺旋形栅条滤网示意图，（e）为栅条滤网外形图，（f）为栅条盘绕示意图。如图所示，由一组梯形横截面的不锈钢栅条52在锥形胎具上螺旋形盘绕成型，并与垂向设置的一组加强钢筋51焊接固定，加强筋垂向设置有利于滤液排放。栅条52宽边面朝向滤网内侧以构成内小外大的滤隙，便于固液分离且不易造成滤孔堵塞；所述栅条间距0.3mm-0.8mm，以原料籽粒不漏出为限；栅条52的梯形横截面上、下底宽和高分别取1mm-5mm，5mm-10mm，5mm-10mm，可根据罐体容积和物料颗粒大小通过试验选定。

所述下封头8为圆柱形筒体，下封头8上缘与罐体1下端连接，下缘经法兰盘与出料阀9连接；下封头8上设有用于排放滤液的出液口81和进气口82，下封头内设有喷气管83；所述喷气管83 是由不锈钢管盘制而成的钢圈，其上均布有若干喷射气孔；所述进气口82与喷气管83连通，从进气口通入蒸汽或压缩空气，可对罐内物料进行温度调节、气动搅拌、清除砂粒、蒸烘干燥、溶剂回收等单元操作，一机多用，充分发挥设备的潜力，简化工艺环节，减少设备投资和能耗、溶耗等生产成本。反应过程中，含胶滤液在搅拌离心力作用下穿过内置滤网5，由滤液出口81及时排出反应罐，由此完成罐内固液分离。

所述加热夹套6设有加热/冷却介质的进口61和出口62，可通入导热油，蒸汽或冷水以调节罐内物料反应温度；加热夹套外包裹有保温层。加热夹套为化工反应罐的常规组件，故此不作赘述。

上述结构部件的规格尺寸可根据反应罐的容积、结构和反应物料性质灵活设计，这些参数均可通过公式计算和实验测试取得。

实施例二。

使用本发明实施例1的多功能反应罐制取沙蒿胶，具体生产过程如下。

1）将300Kg沙蒿籽原料与预热至65℃-75℃的75%含量的食用酒精450Kg和10Kg脱胶剂，分别由进料口21加入反应罐1，反应罐经加热夹套6内导热油控温在75℃左右。

2）启动电机31，驱动搅拌器4对罐内物料进行65rmp/min的强力搅拌混合和剪切磨擦，同时从下封头8的进气管82通入压缩空气，将沉积在罐体底部的物料吹浮上升，在气动搅拌与机械搅拌的双重搅拌磨擦下，原料与脱胶剂快速均相的传质传热，在15min-30min的短时间内完成脱胶反应，使沙蒿籽表皮上的胶膜粉末化崩解脱落，形成淤浆状的黄色悬浮液。

3）反应生成物在搅拌离心力作用下，经内置滤网5过滤，含胶滤液从出液口81排出罐外，经离心脱溶，中和、洗涤干燥，最终制得粉末状高纯度沙蒿胶。成品得率25% -30%，胶质脱净率达95%以上，较现有生产设备提高出胶率20-40%，溶耗减少50-70%，综合生产成本下降40-50%。

4）在低速搅拌状态下，从进气口82通入过热空气或蒸汽，对罐内料粕进行预蒸干燥，溶剂蒸汽由冷凝口22连接外接冷凝器冷却回收溶剂。之后切换搅拌器旋转方向，开启出料阀9，将烘干的料粕排出反应罐，以供进一步制取沙蒿油。

实施例三。

使用本发明实施例1的多功能反应罐，其制取沙蒿油产品的具体生产过程如下。

将实施例2脱胶后的沙蒿籽粕约220kg，经预烘脱溶后排出罐外，进行压片或膨化处理，其后与等量馏程为65℃-90℃的石油醚或正己烷（轻汽油）一起加入反应罐，在常温下循环浸提1-2小时，经内置滤网5进行固液分离，混合油从出液口81排出，供进一步精制成沙蒿油；脱脂料粕经从进气口82通入蒸汽干燥后从出料阀9排出罐外，供进一步制取沙蒿蛋白粉，或作动物饲料。料粕蒸烘过程中排出的溶剂蒸汽经上封头2冷凝口22连接的冷凝器冷凝后回收利用。上述反应过程平时通过冷凝器排空管保持常压或微负压工作状态，如遇罐内压力意外增高至限定值时，上封头上的泄压口阀板则自动开启释压，由此确保生产安全。

本发明针对现有沙蒿胶生产设备存在的问题，提供了一种同时兼具双螺旋搅拌、气动搅拌、内置过滤、夹套调温、料粕烘干、溶剂回收、安全泄压、脱胶脱脂等多种功能的反应设备，所取得的积极效果是：1）采用单轴双螺旋搅拌器，其理论混合均匀度可达98%，较之现有的化工反应釜和双轴双桨式混合机，具有结构简单，运行稳定，维修方便，搅拌剪切力大等优点。2）通过改进型扇形叶片和带式外螺旋的错流式强力剪切搅拌，使高料液比物料快速完成均相传质反应，产品得率高，酸解副产物少。3）通过反应罐内置滤网进行固液分离，缩短工艺流程，减少设备投资和溶剂损耗。4）利用压缩空气，蒸汽或加热空气从罐底反吹，既可进行气动搅拌以消除反应不全的生料，清除砂土杂质，又可调节反应温度，并对料粕进行蒸烘脱溶，一机多用，可大幅度减少能耗、溶耗及生产成本。5）通过外接冷凝器排空管和安全泄压阀，维持罐内常压或负压状态，确保生产安全。6）通过在加热夹套中通入热媒或冷水的方法，精确控制罐内物料反应温度，操作灵活性强。

本发明多功能反应罐也适用于类似高粘度、高料液比物料的搅拌混合，萃取或合成反应，可广泛应用于化工、医药、食品加工等领域。

Claims (5)

1.一种用于制取沙蒿胶/油的多功能反应罐，包括罐体，上封头，下封头，驱动器，搅拌器，轴架，内置滤网，加热夹套和出料阀；其特征在于：

所述罐体是一锥筒形压力容器，罐体外设有加热夹套，罐体内设有搅拌器、轴架、内置滤网；罐体上端连接上封头，罐体下端连接下封头；

所述上封头设有进料口，冷凝口，泄压口，上封头中心部位安装有驱动器；所述驱动器包括电机，减速器，联轴器；电机主轴连接减速器，减速器主轴经联轴器与罐体内搅拌器主轴连接，电机启动后经减速器、联轴器带动搅拌器转动；

所述搅拌器为单轴双螺旋结构，包括主轴，内螺带，支架，外螺带；所述内螺带直接固定于主轴上构成内螺旋，所述外螺带通过支架与主轴连接固定，构成外螺旋；所述内螺旋可以是满面式绞龙和/或扇叶式螺旋；所述外螺旋由1-4条外螺带经支架与主轴连接组成，外螺旋外缘与内置滤网间间距10mm-25mm；所述内螺带与外螺带旋向相反，且具有相等的物料推送量；所述搅拌器上端与联轴器连接，下端插入轴架中心的轴套内；

所述轴架固定于内置滤网下端颈线部位，轴架上设有与罐体同圆心的轴套；

所述内置滤网为锥篮式结构，由梯形横截面的不锈钢条栅板卷制成型；滤网上端经法兰圈与罐体内壁连接, 下端插入下封头内，并经胶垫与下封头内壁密合；内置滤网与罐体内壁间距10mm-20mm，作为滤液排出通道；

所述下封头为圆柱形筒体，下封头上缘与罐体下端连接，下缘经法兰盘与出料阀连接；下封头上设有用于排放滤液的出液口和进气口，下封头内设有喷气管；所述喷气管为不锈钢管盘制成的钢圈，其上均布有若干喷射气孔；所述进气口与喷气管连通，从进气口通入蒸汽或压缩空气，可对罐内物料进行气动搅拌，温度调节，蒸烘干燥和溶剂回收；

所述加热夹套设有加热/冷却介质的进口和出口，可通入导热油，蒸汽或冷水以调节罐内物料反应温度；加热夹套外包裹有保温层。

2.根据权利要求1所述的一种多功能反应罐，其特征在于：所述的罐体是由不锈钢板制成的锥筒形压力容器，锥筒上半部为圆柱体，锥筒下半部为圆锥体。

3.根据权利要求1所述的一种多功能反应罐，其特征在于：所述内螺旋系由若干扇形叶片与搅拌器主轴螺旋向连接组成，所述外螺旋由3条外螺带经支架与主轴连接组成。

4.根据权利要求1所述的一种多功能反应罐,其特征在于：所述内置滤网由梯形横截面的不锈钢栅条卷绕成型并与垂向设置的一组加强钢筋焊接固定，栅条宽边面朝向滤网内侧，栅条间距0.3mm-0.8mm。

5.根据权利要求1所述的一种多功能反应罐,其特征在于：所述多功能反应罐兼具双螺旋搅拌、气动搅拌、固液分离、夹套调温、料粕烘干、溶剂回收、安全泄压、脱胶脱脂八项功能，适用于高料液比反应或植物成份的萃取。