CN221181731U - 一种超临界流体萃取烟碱装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超临界流体萃取烟碱装置，采用双层夹套结构设计并采用底吹设计将萃取剂从底部喷出，采用温度压力传感器实时采集超临界流体萃取装置内部的压力和温度。相对于传统的水浴恒温加热，采用双层夹套设计的超临界流体萃取装置允许恒温水流入装置的夹层内部进行恒温水循环，在减小了萃取装置的体积的同时为装置提供一个热量分布均匀的恒温环境。采用底吹设计将萃取剂从装置底部喷出与装置内部的样品充分混合，提高了萃取的效率，不但减小了能源的消耗，同时还保证了超临界流体萃取装置的密闭性。采用温度压力传感器能够实时的对超临界萃取装置内部的温度、压力进行监测。

Description

一种超临界流体萃取烟碱装置

技术领域

本实用新型涉及烟碱萃取技术领域，具体涉及一种超临界流体萃取烟碱装置。

背景技术

在生产烟草的过程中会产生大量的烟草废弃物。在这些废弃烟草中含有大量的烟碱、茄尼醇等源香物。传统的废弃烟草处理方式不但造成了资源的浪费和能源消耗，还会对环境产生污染。

超临界流体萃取技术凭借环保性强、高选择性、保持热敏感物质的活性、无残留、可操控性预计可循环实用性等诸多的优点。尤其是对天然植物中提取药物或天然产物非常有益。但是目前超临界流体装置的问题也是非常明显的，比如说超临界流体萃取的温度和压力的要求，这就需要超临界流体萃取装置需要成本较高的温控系统。萃取剂与样品无法充分混合需要较长的萃取时间，同时受装置密闭性的影响，在萃取过程中装置内部的压力与温度会发生变化对萃取的结果产生影响。

鉴于上述问题，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种超临界流体萃取烟碱装置，使用循环恒温水浴加热的方式极大的简化了装置的结构，可对装置内部的温度与压力进行实时的调控，采用底吹搅拌有效的缩短了萃取的时间。

本实用新型采用的技术方案在于：

提供一种超临界流体萃取烟碱装置，包括：温度压力传感器、密封端盖、萃取釜及多孔喷管；所述萃取釜内形成有中空的萃取腔，所述萃取釜的顶部设有与所述萃取腔连通的开口；所述密封端盖用于密封所述开口，进而使所述萃取腔形成密闭腔体；所述温度压力传感器的测量端位于所述萃取腔内，用于实时监测所述萃取腔内的温度和压力的变化；所述多孔喷管为多根，设置于所述萃取腔的底部，用于向所述萃取腔内注入萃取剂；所述萃取釜的壁体为双层结构，内、外层壁体之间形成恒温水腔，所述萃取釜的外层壁体的上、下部分别设有与所述恒温水腔连通的出水口和入水口，且所述入水口和所述出水口分别设置在所述萃取釜的相对侧。

进一步地，所述多孔喷管为中空直管型，多根多孔喷管分别均匀地沿同一圆的径向延伸排布，每根多孔喷管的周面上沿长度方向均匀地设有多个喷孔。

进一步地，所述多孔喷管呈双层平行布置，两层多孔喷管在水平面的垂直投影上，相邻的多孔喷管之间夹角相同。

进一步地，所述多孔喷管为12根，每层的两根相邻的多孔喷管之间形成60°夹角；两层多孔喷管在水平面的垂直投影上，相邻的多孔喷管之间形成30°夹角。

进一步地，所述萃取腔的底部中心设有与所述萃取釜外部连通的阀孔，所述阀孔由单向阀封闭，所述单向阀由其入口至出口单向导通，所述单向阀的入口与所述阀孔连通，所述单向阀的出口与所述多孔喷管内相连通。

进一步地，超临界流体萃取烟碱装置还包括柱塞泵，设置在所述萃取釜外部，所述柱塞泵与所述阀孔连接。

进一步地，所述温度压力传感器包括显示屏，该显示屏位于所述萃取釜外部。

进一步地，所述密封端盖与所述萃取釜的开口之间采用密封圈进行密封。

进一步地，超临界流体萃取烟碱装置还包括恒温水循环装置，所述恒温水循环装置与所述萃取釜的出、入水口连接，使水在所述恒温水循环装置与恒温水腔之间循环流动并保持恒温。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过双层釜体结构与压力温度传感器，可实现对装置内部的温度、压力的实时监控。通入的可循环恒温水保证了在萃取过程中的温度的恒定。12根多孔喷管代替传统的电极带动叶片搅拌，减小了能源的消耗。能够使得样本与萃取剂进行充分的混合，该装置的结构简单、在减小能源消耗的同时也缩短了萃取的时间。超临界流体萃取烟碱装置对废弃烟草的处理工业化具有重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型的实施方式的超临界流体萃取烟碱装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型的实施方式的超临界流体萃取烟碱装置的俯视剖视结构图；

图3示出了本实用新型的实施方式的超临界流体萃取烟碱装置的侧视剖视结构图；

图4示出了图3中的A部分的放大结构图；

图5示出了本实用新型的实施方式的超临界流体萃取烟碱装置的立体斜剖图。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1～5所示，在本实施例中，提供一种超临界流体萃取烟碱装置，包括温度压力传感器1、密封端盖2、萃取釜3及多孔喷管12。萃取釜3内形成有中空的萃取腔，萃取釜3的顶部设有与萃取腔连通的开口。密封端盖2用于密封开口，进而使萃取腔形成密闭腔体。温度压力传感器1的测量端位于萃取腔内，用于实时监测萃取腔内的温度和压力的变化。多孔喷管12为多根，设置于萃取腔的底部，用于向萃取腔内注入萃取剂。需要说明的是本实施中使用的萃取剂为液态二氧化碳，二氧化碳在低温环境下是成液态的，而超临界流体则是二氧化碳在特定温度和压力下形成的液体，二者虽都是液态的二氧化碳，但萃取剂是还未进行控温控压的液态二氧碳，超临界流体是特定条件下的液态二氧化碳。萃取釜3的壁体11为双层结构，内、外层壁体之间形成恒温水腔，萃取釜的外层壁体的上、下部分别设有与恒温水腔连通的出水口10和入水口14，且入水口14和出水口10分别设置在萃取釜3的相对侧，在萃取釜夹层内部通入循环的恒温水维持装置的内部恒温环境。

萃取釜3的壁体11采用双层不锈钢材，将循环恒温水注入双层不锈钢之间，即恒温水腔，保证在萃取过程中装置温度的恒定。这样极大的简化了装置的结构，节约了成本。在萃取过程中首先放入待萃取的样品，温度压力传感器1的测量端设在萃取釜3的萃取腔内，可对萃取腔内的温度与压力进行实时的调控。萃取剂经过冷却后通过多根多孔喷管12喷出与待萃取样本进行充分的混合，有效的缩短了萃取的时间。

在一些实施例中，温度压力传感器包括显示屏，该显示屏位于萃取釜外部。保证了能够实时监测萃取过程中的温度和压力的变化，并将装置内部的压力与温度状态实时的反应在屏幕上面。

双层不锈钢夹层的萃取釜3在开口处设置有螺纹，密封端盖2中套有密封胶圈与萃取釜3的开口进行螺纹连接保障连接处的密封性。满足不同萃取实验条件中压力恒定、温度恒定的需求。

在一具体的实施例中，如图2、3所示，多孔喷管12为中空直管型，多根多孔喷管12分别均匀地沿同一圆的径向延伸排布，每根多孔喷管的周面上沿长度方向均匀地设有多个喷孔。优选的，多孔喷管12呈双层平行布置，两层多孔喷管在水平面的垂直投影上，相邻的多孔喷管之间夹角相同。更具体的，多孔喷管为12根，每层的两根相邻的多孔喷管之间形成60°夹角。两层多孔喷管在水平面的垂直投影上，相邻的多孔喷管之间形成30°夹角。

萃取釜3的萃取腔的底部中心设有与萃取釜外部连通的阀孔，阀孔由单向阀13封闭，单向阀13由其入口至出口单向导通，单向阀的入口与阀孔连通，单向阀的出口与多孔喷管12内相连通。柱塞泵8设置在萃取釜3外部，柱塞泵8与阀孔连接。在萃取釜3底部设有单向阀13可以防止釜内液体回流到柱塞泵8造成污染。萃取剂通过法兰6后由柱塞泵8将其送入萃取釜内，柱塞泵由电机7带动。参考图4，单向阀13包括阀体、底层挡板15和弹簧16，阀体具有底部开口的阀腔，该开口为入口，与阀孔连通，底层挡板15将阀腔分隔为上、下两部分，底层挡板15通过弹簧16与阀腔顶部连接，阀体上开设与多孔喷管数量相同的通孔(出口)，通孔与阀腔连通，每根多孔喷管的入水端插入通孔。柱塞泵8送入流体时将底层挡板15顶升，使入口与通孔连通；柱塞泵8停止工作，底层挡板15被弹簧顶下，入口与通孔断开。

为保持萃取装置的恒温状态，还设有恒温水循环装置，恒温水循环装置与所述萃取釜的出、入水口连接，使水在恒温水循环装置与恒温水腔之间循环流动并加热保持恒温。采用水浴加热的方式恒温水通过进水口14进入萃取釜夹层后水位上升，最终恒温水到达萃取釜顶端出水口10流出。

本装置在使用时：在待萃取样品加入到萃取釜3内部后将密封端盖2拧紧，在恒温水进水口14通入恒温水，恒温水注满整个萃取釜夹层后通过萃取釜上方的恒温出水口10排出，待升温后进行下一次的循环。并且此时通过单向阀13向装置内部进行加压处理。需要说明的是，釜内加压也是通过多孔喷管12，通入的气体是二氧化碳，加压的动力源可以是柱塞泵8。因为超临界流体萃取压力范围大，为了适应正在高压下能够正常加压，选取柱塞泵8进行加压。等到装置内部的温度与压力达到设定的值之后，经过冷却后的萃取剂通过法兰6后由柱塞泵8将其泵入萃取釜主体3内部经过单向阀13后通过多孔喷管12喷出与待萃取样品充分混合后静置，达到指定的萃取时间后通过萃取液分离管9将混合液抽离釜体并进入分离釜。

在一更具体的实施例中，萃取釜3上还设有萃取液分离管9，萃取液分离管9的一端位于萃取釜内，另一端连接外部的分离釜，用于在萃取后将萃取完成后的混合物通入分离釜进行分离。萃取釜3设置在支架4上，柱塞泵8通过支撑片5与支架4及萃取釜3连接。

本实用新型的超临界流体萃取烟碱装置利用设置在装置内部的传感器将装置内部的压力与温度进行性实时监控以数字的形式显示在显示器上面。通过该数字监控系统可极大的提高对萃取的温度以及萃取的压力的控制精度。使用循环恒温水浴加热的方法对萃取装置进行循环水加热，与传统的加热元件相比水浴加热有着温度恒定、结构简单、维护成本低、萃取装置的受热面更加均匀等优点。在装置底部引用底吹技术，能够使得萃取剂与样品进行充分的混合，有效的错断萃取时间，提高萃取的效率。

超临界流体萃取烟碱装置的具体操作步骤如下：

步骤1：将待萃取样本如废弃烟草粉末或废弃烟草经过热解后的热解液放入萃取装置的内部。

步骤2：检测温度、压力传感器是否可以正常工作，将温度压力从传感器至于室内，检查读数是否与当地室温和压力一致。

步骤3：检查装置内部的气密性，包括柱塞泵与萃取釜的连接部、传感器与萃取釜的连接部。

步骤4：对萃取釜内加压至指定压力。

步骤5：向萃取装置夹层内通入指定温度的恒温水，并开始循环。

步骤6：待传感器中的读数达到指定的数值后，通过柱塞泵向装置内部通入萃取剂进行萃取。

步骤7：将萃取完成后的混合物通入分离釜进行分离提取。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本实用新型中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种超临界流体萃取烟碱装置，其特征在于，包括：温度压力传感器(1)、密封端盖(2)、萃取釜(3)及多孔喷管(12)；所述萃取釜内形成有中空的萃取腔，所述萃取釜的顶部设有与所述萃取腔连通的开口；所述密封端盖用于密封所述开口，进而使所述萃取腔形成密闭腔体；所述温度压力传感器的测量端位于所述萃取腔内，用于实时监测所述萃取腔内的温度和压力的变化；所述多孔喷管为多根，设置于所述萃取腔的底部，用于向所述萃取腔内注入萃取剂；所述萃取釜的壁体(11)为双层结构，内、外层壁体之间形成恒温水腔，所述萃取釜的外层壁体的上、下部分别设有与所述恒温水腔连通的出水口(10)和入水口(14)，且所述入水口和所述出水口分别设置在所述萃取釜的相对侧。

2.如权利要求1所述的一种超临界流体萃取烟碱装置，其特征在于，所述多孔喷管为中空直管型，多根多孔喷管分别均匀地沿同一圆的径向延伸排布，每根多孔喷管的周面上沿长度方向均匀地设有多个喷孔。

3.如权利要求2所述的一种超临界流体萃取烟碱装置，其特征在于，所述多孔喷管呈双层平行布置，两层多孔喷管在水平面的垂直投影上，相邻的多孔喷管之间夹角相同。

4.如权利要求3所述的一种超临界流体萃取烟碱装置，其特征在于，所述多孔喷管为12根，每层的两根相邻的多孔喷管之间形成60°夹角；两层多孔喷管在水平面的垂直投影上，相邻的多孔喷管之间形成30°夹角。

5.如权利要求1或3任一所述的一种超临界流体萃取烟碱装置，其特征在于，所述萃取腔的底部中心设有与所述萃取釜外部连通的阀孔，所述阀孔由单向阀(13)封闭，所述单向阀由其入口至出口单向导通，所述单向阀的入口与所述阀孔连通，所述单向阀的出口与所述多孔喷管内相连通。

6.如权利要求5所述的一种超临界流体萃取烟碱装置，其特征在于，还包括柱塞泵(8)，设置在所述萃取釜外部，所述柱塞泵(8)与所述阀孔连接。

7.如权利要求1所述的一种超临界流体萃取烟碱装置，其特征在于，所述温度压力传感器包括显示屏，该显示屏位于所述萃取釜外部。

8.如权利要求1所述的一种超临界流体萃取烟碱装置，其特征在于，所述密封端盖与所述萃取釜的开口之间采用密封圈进行密封。

9.如权利要求1所述的一种超临界流体萃取烟碱装置，其特征在于，还包括恒温水循环装置，所述恒温水循环装置与所述萃取釜的出、入水口连接，使水在所述恒温水循环装置与恒温水腔之间循环流动并保持恒温。