CN216653473U - 一种含油颗粒状物料直接超临界co2萃取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于物料萃取技术领域，具体公开尤其涉及一种含油颗粒状物料直接超临界CO₂萃取装置，包括原料仓，原料仓出口与管链式进料输送机相连，管链式进料输送机出料口与进料罐相连，进料罐物料出口与卧式多级管式萃取器进料口相连，卧式多级管式萃取器物料出口与出料罐进口相连，出料罐出口与管链式出料输送机相连，萃取器上还设有超临界CO₂进口，超临界CO₂在萃取器内与物料流向逆向设置，萃取器顶部设有萃取混合流体出口，萃取混合流体出口与多级分离回收压缩调温装置相连，本实用新型具不需要对原料进行预处理，操作简单，避免了有机溶剂的使用，保证了天然产物的形状和品质，萃取效率高，减压分离有效的保留了提取物中的热敏性成分等优点。

Description

一种含油颗粒状物料直接超临界CO2萃取装置

技术领域

本实用新型属于物料萃取技术领域，尤其涉及一种含油颗粒状物料直接超临界CO₂萃取装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对于一些含油量高的零食如核桃仁、花生米、坚果等在日常食用时常因为其高的含油量会引起口感发腻或油脂高长期食用会对心血管造成安全隐患，因此需要在保持这些零食外观完整的情况下降低其含油量迫在眉睫，萃取技术可以有效将物料中的油脂进行分离且不破坏物料原有的形态，现有的物料萃取提取工艺主要有: 压榨法、溶剂浸提法、水酶法、亚/超临界萃取法。传统的冷压榨会破坏零食的形状并不适用于保持原有颗粒形状的萃取，溶剂浸提法必须使用有机溶剂，成品中残留溶剂不能全部回收，残留溶剂降低了成品质量，经常食用对人体健康有害。水酶法的酶制剂价格高昂，综合成本高，亚/超临界流体萃取技术是近年来新兴的一种天然产物提取分离技术，亚临界流体萃取法萃取过程压力相对于超临界低一些，但是它的选择性不如超临界。超临界流体萃取通过调节萃取器的温度和压力，可使器内萃取剂处于超临界态，流经器内的物料中提取成分溶解扩散至超临界态萃取剂里，并被带到分离器中，调节分离器的温度和压力，萃取剂最终由超临界态转变为气态流走，液态提取物在分离器内沉降聚集，但超临界提取法想达到很好的萃效果对萃取容器的要求很高，需要萃取器能够耐高压，但现有的耐高压萃取釜的容量较小，且均为间歇式进料，不能满足大规模的工业化要求，而大容量的高压萃取釜不仅制造难度大，且成本也极高，传统的间歇进、出料形式所带来的频繁的萃取器升压萃取、降压放空进料所导致的低效率、升压、降压无效能耗太多，CO₂的损耗严重。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种含油颗粒状物料直接超临界CO₂萃取装置，通过该装置，能够实现将不可压缩物料中的挥发油，油脂及脂肪酸进行提取分离，且整个过程中由于采用超临界二氧化碳作为萃取剂，通过控制器内的压力、温度，使所萃取的成分具有适于的溶解度，得到最有效的提取，且采用常规的卧式多级管式萃取器代替耐高压萃取釜，不仅降低了传统萃取对于高压大容量萃取釜的高成本的要求，且卧式多级管式萃取器可以根据生产规模的需要进行合理调整其级数，高压管的造价与高压釜相比大大降低。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种含油颗粒状物料直接超临界CO₂萃取装置，包括原料仓，原料仓出口与管链式进料输送机相连，管链式进料输送机出料口与进料罐相连，进料罐物料出口管路与卧式多级管式萃取器进料口相连，所述卧式多级管式萃取器物料出口与出料罐进口相连，出料罐出口与管链式出料输送机相连，管链式出料输送机将物料排出收集，所述萃取器上还设有超临界CO₂进口，所述超临界CO₂在萃取器内与物料流向逆向设置，所述萃取器顶部设有萃取混合流体出口，所述萃取混合流体出口与多级分离回收压缩调温装置相连，所述超临界CO₂由超临界CO₂制备装置提供，所述卧式多级管式萃取器由多个管式萃取器串联而成，每个管式萃取器内均设有浆扒式或螺旋带式混合推料器，混合推料器由电磁驱动，电磁驱动的形式可以确保每个萃取器内的密封状态，避免密封不严而导致的泄漏带来的萃取流体的损失萃取效果差的风险，其卧式萃取器可以根据生产能力的要求设置多级，每级卧式萃取器的成本较低，管式萃取器外设有换热夹套，也可以预先对物料进行换热（也可不设加热、靠挤压装置产生的摩擦热），确保萃取效果，通过本申请的逆流萃取装置，能够将原始物料中的油料成分提取并进行回收，且不破坏物料原有的形态，其进料形式和出料形式均能满足萃取器连续化作业，生产效率高。

进一步的，所述管链式进料输送机还设有预热夹套，所述进料罐和出料罐至少为两个，所述进料罐和出料罐顶部均设有一个抽真空管路，抽真空管路与真空缓冲罐联通并通过真空泵抽真空，抽真空管路上设有真空阀，多个进料罐之间设有压力平衡管路，多个出料罐之间也设有压力平衡管路，压力平衡管路上设有平衡阀门，进料罐和出料罐底部均设有超临界CO₂出口，该超临界CO₂出口与CO₂缓冲罐联通并通过增压泵增压后收集备用，这样设置的目的可以保证物料在进料时多个进料罐之间可以控制交替进料，多个出料罐之间可以交替出料，能够保证萃取器内在连续进出料的情况下还能保证其正常的工作压力，不仅工作效率高，而且调节控制容易，降低企业生产成本。

所述进料罐和出料罐分别为两个，分别为第一进料罐和第二进料罐，第一出料罐和第二出料罐，两个进料罐和两个出料罐分别交替进料和出料，且进料罐在进料完成后将罐内的超临界流体通过CO₂缓冲罐收集并通过增压泵增压后备用，出料罐在出料完成后将罐内的超临界流体通过CO₂缓冲罐收集并通过增压泵增压后备用。

具体操作为：进料时，将调温至50~60℃的物料在送至第一进料罐的同时启动真空泵和真空缓冲罐至进料完成且达到要求的压力后关闭进料阀和真空阀，开启设置于第一进料罐和第二进料罐之间平衡管路的平衡阀门至卸完料的第二进料罐两之间压力平衡时关闭，开启第一进料罐底部的出料阀门使超临界流体与物料接触并落入萃取器内压力平衡后，关闭第一进料罐的出料阀门，同时打开第二进料罐的超临界流体阀门将超临界流体流经CO₂缓冲罐后并通过增压泵增压后收集备用，重复以上步骤交替操作第一进料罐和第二进料罐进料即可；出料时：出料前先关闭第一出料罐和第二出料罐的所有阀门，开启真空泵将第一出料罐抽真空至要求压力后关闭真空阀门，打开第一出料罐和第二出料罐之间的平衡阀门至进完料并关闭过进料阀门的第二出料罐与第一出料罐压力平衡后关闭，开启第一出料罐的进料阀门进料完成时，打开第二出料罐的超临界流体出口阀门将超临界流体流经CO₂缓冲罐后并通过增压泵增压后收集备用，打开第二出料罐的出料阀门将物料卸至管链式出料输送机上即可，重复以上步骤交替操作第一出料罐和第二出料罐进料即可。

本实用新型具有的优点是：

1.本实用新型原料采用多个进料罐交替连续进料形式，既保证了萃取器内的工作压力稳定，且两个进料罐之间在交替进料的同时在调整两个进料罐之间压力平衡时也利用了卸完料的进料罐中的压力和超临界流体，同时在其中一个进料罐出来时，另一个进料罐关闭出料阀并对其内部的超临界流体进行回收压缩再利用后，确保其罐内处于常压状态便于进料，这样交替进料抽真空后在回收卸过料以后进料罐内的超临界流体的形式具有操作简单，且保持了物料原有外观结构的前提下，降低了其内部的含油量，对后期食用过程中的口感和健康均有很好的改观；

2.本实用新型卧式多级管式萃取器由多个管式萃取器串联而成，每个管式萃取器内均设有浆扒式或螺旋带式混合推料器，混合推料器由电磁驱动，电磁驱动的形式可以确保每个萃取器内的密封状态，避免密封不严而导致的泄漏带来的萃取流体的损失萃取效果差的风险，其卧式萃取器可以根据生产能力的要求设置多级，每级卧式萃取器的成本较低，管式萃取器外设有换热夹套，也可以预先对物料进行换热（也可不设加热、靠挤压装置产生的摩擦热），确保萃取效果，通过本申请的逆流萃取装置，能够将原始物料中的油料成分提取并进行回收，且不破坏物料原有的形态，其进料形式和出料形式均能满足萃取器连续化作业，生产效率高；

3.本实用新型提供的超临界CO₂萃取工艺可以实现连续进料，打破以往间歇式进料所带来的产量低、能耗高的缺陷，且整个装置适用于很多原料，用途广；

4.本实用新型的进料罐和出料罐在进料完成和出料完成后均对罐内的超临界流体进行回收再利用，降低了超临界CO₂的损耗。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

实施例中以核桃仁或花生米进行连续萃取得到低含油的核桃仁或花生米和高品质核桃油或花生油为例说明。

实施例

如图1所示，一种含油颗粒状物料直接超临界CO₂萃取装置，包括原料仓1，原料仓1出口与管链式进料输送机2相连，管链式进料输送机2出料口与进料罐相连，进料罐物料出口管路与卧式多级管式萃取器5进料口相连，所述卧式多级管式萃取器5物料出口与出料罐进口相连，出料罐出口与管链式出料输送机8相连，管链式出料输送机8将物料排出收集，所述萃取器5上还设有超临界CO₂进口，所述超临界CO₂在萃取器内与物料流向逆向设置，所述萃取器顶部设有萃取混合流体出口，所述萃取混合流体出口与多级分离回收压缩调温装置相连，所述超临界CO₂由超临界CO₂制备装置提供，所述卧式多级管式萃取器由多个管式萃取器串联而成，每个管式萃取器内均设有浆扒式或螺旋带式混合推料器，混合推料器由电磁驱动，电磁驱动的形式可以确保每个萃取器内的密封状态，避免密封不严而导致的泄漏带来的萃取流体的损失萃取效果差的风险，其卧式萃取器可以根据生产能力的要求设置多级，每级卧式萃取器的成本较低，管式萃取器外设有换热夹套，也可以预先对物料进行换热（也可不设加热、靠挤压装置产生的摩擦热），确保萃取效果，通过本申请的逆流萃取装置，能够将原始物料中的油料成分提取并进行回收，且不破坏物料原有的形态，其进料形式和出料形式均能满足萃取器连续化作业，生产效率高，所述管链式进料输送机2还设有预热夹套，所述进料罐和出料罐至少为两个，所述进料罐和出料罐顶部均设有一个抽真空管路，抽真空管路与真空缓冲罐10联通并通过真空泵9抽真空，抽真空管路上设有真空阀，多个进料罐之间设有压力平衡管路，多个出料罐之间也设有压力平衡管路，压力平衡管路上设有平衡阀门，进料罐和出料罐底部均设有超临界CO₂出口，该超临界CO₂出口与CO₂缓冲罐联通并通过增压泵增压后收集备用，这样设置的目的可以保证物料在进料时多个进料罐之间可以控制交替进料，多个出料罐之间可以交替出料，能够保证萃取器内在连续进出料的情况下还能保证其正常的工作压力，不仅工作效率高，而且调节控制容易，降低企业生产成本，所述进料罐和出料罐分别为两个，分别为第一进料罐3和第二进料罐4，第一出料罐6和第二出料罐7，两个进料罐和两个出料罐分别交替进料和出料，且进料罐在进料完成后将罐内的超临界流体通过CO₂缓冲罐收集并通过增压泵增压后备用，出料罐在出料完成后将罐内的超临界流体通过CO₂缓冲罐收集并通过增压泵增压后备用。具体操作为：进料时，将调温至50~60℃的物料在送至第一进料罐3的同时启动真空泵9和真空缓冲罐10至进料完成且达到要求的压力后关闭进料阀和真空阀，开启设置于第一进料罐3和第二进料罐4之间平衡管路的平衡阀门至卸完料的第二进料罐4两之间压力平衡时关闭，开启第一进料罐3底部的出料阀门使超临界流体与物料接触并落入萃取器内压力平衡后，关闭第一进料罐3的出料阀门，同时打开第二进料罐4的超临界流体阀门将超临界流体流经CO₂缓冲罐后并通过增压泵增压后收集备用，重复以上步骤交替操作第一进料罐3和第二进料罐4进料即可；出料时：出料前先关闭第一出料罐6和第二出料罐7的所有阀门，开启真空泵9将第一出料罐6抽真空至要求压力后关闭真空阀门，打开第一出料罐6和第二出料罐7之间的平衡阀门至进完料并关闭过进料阀门的第二出料罐7与第一出料罐6压力平衡后关闭，开启第一出料罐6的进料阀门进料完成时，打开第二出料罐7的超临界流体出口阀门将超临界流体流经CO₂缓冲罐后并通过增压泵增压后收集备用，打开第二出料罐7的出料阀门将物料卸至管链式出料输送机上即可，重复以上步骤交替操作第一出料罐和第二出料罐进料即可。

一种含油颗粒状物料直接超临界CO₂萃取工艺，包括以下步骤：以两个进料罐和两个出料罐为例说明，实际生产中也可以设置多个进料罐和多个进料罐。

1.打开第一进料罐上部的自动控制球阀，将经过精细清选的核桃仁或花生米经过输送机夹套加热，调温到50~60℃后进入第一进料罐，同时开启真空泵和第一进料罐的真空阀门, 一边进料，一边经过空气缓冲罐（空气缓冲罐一方面减少抽气时间，另一方面真空泵压力稳定）抽出罐内和物料带入的空气, 当物料进入第一进料罐达到设定的量（根据产量预先设定每次的进料量）、罐内达到要求的真空度以后，关闭第一进料罐的进料阀和真空阀，打开第一进料罐与第二进料罐之间的平衡阀门，让卸完料关闭了出料阀门的第二进料罐中的高压流体进入使之达到压力平衡，关闭平衡阀门，开启第一进料罐的出料阀门，让萃取器内的高压超临界流体进入第一物料罐内，第一进料罐内物料落入萃取器内，与此同时，打开达到压力平衡的第二进料罐下部的超临界流体出口阀门，超临界流体经过缓冲罐和增压泵,将其内的超临界流体抽出，然后关闭超临界流体出口阀门，打开第二进料罐上部的自动控制球阀，将经过精细清选的核桃仁、花生米经过输送机夹套加热，调温到50~60℃后进入第二进料罐，同时开启真空泵和第二进料罐的真空阀门, 一边进料，一边经过空气缓冲罐（空气缓冲罐一方面减少抽气时间，另一方面真空泵压力稳定）抽出罐内和物料带入的空气, 当物料进入达到设定的量（根据产量预先设定每次的进料量）、罐内达到要求的真空度以后，关闭第二进料罐的进料阀和真空阀，打开第二进料与第一进料罐之间的平衡阀门，让卸完料关闭了出料阀门的第一进料罐的高压流体进入使之达到压力平衡，关闭平衡阀门，开启第二进料罐的出料阀门，让萃取器内的高压超临界流体进入第二进料罐内，第二进料罐内物料落入立式萃取器内，这样通过进料罐交替进出料既保证萃取罐里面物料的连续性, 又保证了物料原有的形状; 进入萃取器的物料，在萃取器下部设置的出料机构的作用下，在萃取器内自上而下的均匀下落（萃取器出料装置的驱动是通过磁力驱动解决密封的问题）；物料在萃取器内自上而下的同时与萃取器下部进入的加热加压，调整好温度55~65℃和压力25~30Mpa的超临界二氧化碳自下而上的进行逆流混合、溶解、萃取核桃仁或花生米当中的油脂，萃取的溶剂比一般在1:2~4，萃取时间50~250分钟；经过与超临界流体逆流萃取后的低脂核桃仁或花生米，由萃取器下部设置的出料机构送入下面的出料罐; 出料罐设置为两个,经过交替出料保证出料的连续性，出料前先关闭两个出料罐上下的所有阀门；开启真空泵和第一出料罐的真空阀门,经过空气缓冲罐（空气缓冲罐一方面减少抽气时间，另一方面真空泵压力稳定）抽出第一出料罐内的空气,罐内达到要求的真空度以后，关闭第一出料罐的真空阀，打开第一出料罐与第二出料罐之间的平衡阀门，让进完料关闭了进料阀门的第二出料罐的高压流体进入使之达到压力平衡，关闭平衡阀门，开启第一出料罐的进料阀门，让萃取器内的物料和高压超临界流体进入第一出料罐内，当物料进入达到设定的量（根据产量预先设定每次的出料量），与此同时，打开达到压力平衡的第二出料罐下部的超超临界流体出口阀门，超临界流体经过平衡罐和增压泵,将其内的超临界流体抽出，然后关超临界流体出口阀门，打开第二出料罐下部的自动控制球阀，将经过萃取后的低脂核桃仁或花生米，落入下面的输送机做为食品原料；这样通过两个出料罐不断的重复交替进出料既保证萃取罐出料的连续性, 又保证了物料原有的形状。

2.外来（或者自制）的二氧化碳低温液体，温度为-30~35℃，压力为5Mpa~7.5Mpa的二氧化碳送入CO₂暂存罐，通过输送泵送入液体二氧化碳调节罐，与生产过程回收的二氧化碳混合、调温到适宜的温度15~35℃、压力5Mpa~7.5Mpa ，调整好温度、压力的二氧化碳液体经过第一增压泵送入加热器调整温度到45~75℃和压力在20~30Mpa，使二氧化碳达到超临界状态，并使其对被提取物核桃仁或花生米有最大的溶解度，然后进入最后一级萃取器，对核桃仁或花生米进行逆流萃取，使得流体当中的油的浓度自下而上逐渐升高，带有高浓度的油超临界混合流体，从第1级萃取器进料端，上面混合器的上部经过过滤后流出，流出的高压超临界混合油，经过第一流体发电机减压，经过第一流体发电机超临界流体的压力降到油分离需要的压力9~15Mpa，通过进压20~30Mpa，背压压力9~15Mpa的压差推动发电机旋转发电进行能量的回收，降压以后的超临界混合油经换热器换热以后，由第一分离回收装置下段进入第一分离器的超临界大豆混合油，通过填料、温度的调整，有效的将油分离回收；流体从第一分离回收器的顶部出来，流出的超临界流体经过第二流体发电机第二次减压，经过第二流体发电机超临界流体的压力降到6~9Mpa，通过压力推动发电机旋转再次发电进行能量的回收；根据对产品的质量、纯度要求不同，可以将部分产物通过循环泵打入第一分离器中部的填料上面进行进一步提纯，部分可以直接作为产品高品质核桃油或花生油，第二次降压以后的超临界流体进入换热器后再进入第二分离回收装置，通过填料、换热温度调整到下段20~35℃，上段50~75℃，有效的分离回收溶解出来的脂肪酸和其他的中轻馏分成分，回收的脂肪酸和中轻馏分成分如果含有油，可以由泵部分回流到第一个分离回收器中部填料的上部，如果含有水可以由泵部分回流到第二分离器顶部填料上部，可以改变油和脂肪酸及轻馏分的得率、纯度和质量，经过第二次分离回收以后的流体，由塔顶流出的超临界流体经过第三流体发电机第三次减压，经过发电机超临界流体的压力降到5~7Mpa，通过压力推动发电机旋转再次发电进行能量的回收；第三次降压以后的流体由上部进入第三分离器，通过填料、将温度调整到40℃以下，有效的回收水和一些轻馏分组分，回收物当中如果含有脂肪酸，可以由泵部分回流到第二分离回收器，可以改变脂肪酸和水的得率、纯度和质量，经过第三次分离回收产物以后的二氧化碳气体，由第三分离回收器下段出来经过压缩机压缩、换热器调温到20~35℃，压力至5~7Mpa，进入二氧化碳调节罐进行循环利用。

Claims (3)

1.一种含油颗粒状物料直接超临界CO₂萃取装置，其特征在于：包括原料仓，原料仓出口与管链式进料输送机进口相连，管链式进料输送机出料口与进料罐相连，进料罐物料出口管路与卧式多级管式萃取器进料口相连，所述卧式多级管式萃取器物料出口与出料罐进口相连，出料罐出口与管链式出料输送机相连，管链式出料输送机将物料排出收集，所述萃取器上还设有超临界CO₂进口，所述超临界CO₂在萃取器内与物料流向逆向设置，所述萃取器顶部设有萃取混合流体出口，所述萃取混合流体出口与多级分离回收压缩调温装置相连，所述超临界CO₂由超临界CO₂制备装置提供，所述卧式多级管式萃取器由多个管式萃取器串联而成，每个管式萃取器内均设有浆扒式或螺旋带式混合推料器，混合推料器由电磁驱动，管式萃取器外设有预热夹套。

2.如权利要求1所述的含油颗粒状物料直接超临界CO₂萃取装置，其特征在于：所述管链式进料输送机还设有预热夹套，所述进料罐和出料罐至少为两个，所述进料罐和出料罐顶部均设有一个抽真空管路，抽真空管路与真空缓冲罐联通并通过真空泵抽真空，抽真空管路上设有真空阀，多个进料罐之间设有压力平衡管路，多个出料罐之间也设有压力平衡管路，压力平衡管路上设有平衡阀门，进料罐和出料罐底部均设有超临界CO₂出口，该超临界CO₂出口与CO₂缓冲罐联通并通过增压泵增压后收集备用。

3.如权利要求2所述的含油颗粒状物料直接超临界CO₂萃取装置，其特征在于：所述进料罐和出料罐分别为两个，分别为第一进料罐和第二进料罐，第一出料罐和第二出料罐，两个进料罐和两个出料罐分别交替进料和出料，且进料罐在进料完成后将罐内的超临界流体通过CO₂缓冲罐收集并通过增压泵增压后备用，出料罐在出料完成后将罐内的超临界流体通过CO₂缓冲罐收集并通过增压泵增压后备用。

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