專利名稱：從液態(tài)或固態(tài)分散體中萃取物質(zhì)的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過使用壓縮萃取劑(例如超臨界狀態(tài)或液態(tài)二氧化碳)從液態(tài)或固態(tài)分散體中萃取組分(特別是異物或雜質(zhì))的方法以及執(zhí)行所述方法的裝置。
背景技術：
使用超臨界氣體進行萃取已經(jīng)在工業(yè)規(guī)模上應用了20多年。主要應用包括在食品工業(yè)中固體的間斷處理。通過超臨界氣體的幫助而分離液體的連續(xù)法也已經(jīng)被提出，其中使用高壓塔的應用領域限于在使用條件下顯示低粘度、沒有固體部分和沒有生成泡沫或固體沉淀物的傾向的液體。當使用粘性液體時可以應用攪拌器，其中溶劑和待萃取的液體盡可能地混合是必要的，并且為了適當?shù)販p小待萃取液體的粘度，通常液體-液體萃取需要許多助劑。從卵磷脂分離油是要求特別苛刻的萃取的實例。為了避免在萃取塔中出現(xiàn)困難，并確保即使使用高粘度的液體萃取流體也能高強烈地以適當?shù)姆绞脚c待萃取液體混合，噴射-萃取方法已經(jīng)被提出，在所述方法中，待萃取材料與作為萃取劑或溶劑的超臨界流體通過以非常細小的小液滴的形式被噴射而接觸。然而，為了確保合適的噴射性，通常需要提高溫度以降低粘性，因此當使用溫度敏感物質(zhì)時，這種類型的方法受到了限制。這也應用于分子蒸汽蒸餾法，所述分子蒸汽蒸餾法能把有用的材料從高粘度介質(zhì)中分離出來。在噴射過程中，液滴傾向于重新聚集成大滴，特別是如果相關的液體是相對粘稠的，因此溶劑足夠強烈的接觸僅發(fā)生在與這種液滴的表面。所以，在液滴的內(nèi)部迅速地形成濃度梯度，因此由于在整個半徑方向上導致的不同的化學成分粘度也可是變化的，從而從這種液滴的相對硬的核心進行有效的萃取不再是可行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在擴大對到目前為止萃取仍很困難的介質(zhì)進行流體萃取的應用領域，特別地，提供處理結構上粘稠的介質(zhì)的可行性，并提供可選擇的方法來處理具有相對高比例的固體部分的原料。特別地，在沒有噴嘴被堵塞的危險下通過噴射方法對具有高比例固體部分的分散系統(tǒng)進行萃取幾乎是不可行的。即使輕微發(fā)泡的產(chǎn)品通過根據(jù)本發(fā)明的方法也是可處理的，并且在所述方法過程中也能夠破壞可能形成的泡沫。
為了達到這個目的，根據(jù)初始確定的本發(fā)明的方法包括液體或分散物在壓力-密封反應器中被施加為薄膜并且薄膜的表面用萃取劑處理，特別地，萃取劑為二氧化碳，因此，通過機械地對所述液體或沉淀物起作用，薄摸的表面在薄膜的層厚的至少一部分上持續(xù)不斷地更新。由于液體或分散體在壓力密封反應器中被施加為薄膜，所以提供需要被萃取劑攻擊的表面和轉(zhuǎn)移至被壓縮的萃取劑的最佳量，在這種情況下，當然象在噴射液滴的萃取中一樣，在層厚的整個尺寸上形成濃度梯度的危險不能被排除。然而，由于薄膜表面持續(xù)不斷地被所述液體或分散物機械處理同時又用萃取劑對薄膜處理，在薄膜上施加剪切力和攪拌力是可行的，從而在薄膜內(nèi)部引起高的擾動，因此持續(xù)不斷地分別將層厚的新的部分區(qū)域輸送至表面。因此，薄膜的薄層完全通過機械而起作用，其中，同時通過這種機械裝置調(diào)節(jié)薄膜各自理想的層厚也是可行的。所以，由于機械處理破壞了可能形成的小塊和聚集體，可以通過機械處理使薄膜內(nèi)可萃取的物質(zhì)持續(xù)不斷地各自均勻分布，并且持續(xù)地確保在薄膜內(nèi)最佳混合。以特別有利的方式，薄膜的表面的更新在擦凈器、輥子和刮粉刀的幫助下而達到，同時調(diào)整層厚，從而立即提供理想的可碾磨性，因此對在薄膜內(nèi)理想地發(fā)生紊亂。
根據(jù)本發(fā)明的用于執(zhí)行所述方法的裝置，包括壓力密封反應器，所述壓力密封反應器具有至少一個待處理的液體或分散物和壓縮萃取劑的進料口以及合適的出料口，并且主要特征在于待處理的液體或分散物的出料口在反應器的內(nèi)殼上打開，轉(zhuǎn)子設置在反應器的內(nèi)部，并且所述轉(zhuǎn)子的徑向臂與在反應器的內(nèi)殼上的液體或分散物薄膜協(xié)作。通過使用具有布置在它的內(nèi)部的轉(zhuǎn)子的反應器，通過額外的離心力作用提供機械作用已成為可能，因此可確保迅速的旋轉(zhuǎn)以施加理想的離心力。通過在反應器內(nèi)部的這種離心力的同時作用，能夠以特別有利的方式處理即使發(fā)泡的產(chǎn)品，并且能夠有效地破壞有選擇地形成的泡沫。同時，反應器提供用于薄膜的機械處理的工具，在最簡單的情況下，所述工具包括擦拭器、輥子和刮粉刀等。在這方面，優(yōu)選地設計構造，從而在旋轉(zhuǎn)軸的方向延伸的方向上徑向臂攜帶桿、刮刀、擦拭器或輥子。特別是在如果反應器包括近似漏斗形、圓錐形的內(nèi)殼的情況下，這種桿、刮刀、擦拭器或輥子也可自然地相對旋轉(zhuǎn)軸稍微傾斜。如果使用近似圓柱的反應器，所述桿、刮刀、擦拭器和/或輥子優(yōu)選地在近似軸的方向延伸。
為了提供簡單的轉(zhuǎn)子驅(qū)動，優(yōu)選地轉(zhuǎn)子軸磁耦合與驅(qū)動機構相連。
為了能夠容易地將這種類型的反應器內(nèi)將承受萃取的介質(zhì)施加在接近反應器壁的內(nèi)表面，以優(yōu)選的方式設計構造，從而進料口設計成徑向和軸向的孔，所述孔設在能夠密封地與管式反應器連接的蓋子內(nèi)，其中密封連接以簡單的方式被保證在于反應器設計成管子，所述管子包括連接至管末端的法蘭，能夠以壓力密封的方式密封地連接的蓋子與所述法蘭是可拆卸的。
具體實施例方式
在下文中，通過執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的本發(fā)明的裝置的實施方案更詳細地說明本發(fā)明，所述裝置在附圖
中示意說明。在圖中，壓力密封反應器由1表示，所述壓力密封反應器設計成園柱形或管式。反應器1能夠在蓋子部分2和底部分3的幫助下以壓力密封的方式被關閉，連接通過法蘭4和5實現(xiàn)。在蓋子部分2中設置攪拌器6，所述攪拌器6包括用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動攪拌器軸7的磁性藕合器。攪拌器軸7順序地與轉(zhuǎn)子8連接，所述轉(zhuǎn)子8安裝在反應器1的內(nèi)部，從而可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線9旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的各自導向或?qū)χ型ㄟ^心軸10而實現(xiàn)，所述心軸10與底部分3牢固地連接。轉(zhuǎn)子8攜帶多個導向桿11，所述導向桿11以圓形分布的方式設置，這使得旋轉(zhuǎn)安裝的輥子12導向成能夠使輥子12在圍繞旋轉(zhuǎn)軸線9旋轉(zhuǎn)時沿反應器1的內(nèi)周邊13向下滾。
用于待處理液體或分散體的出料口14設在蓋子2內(nèi)。出料口開口進入反應器1的內(nèi)周邊的區(qū)域內(nèi)的圓柱反應器空間內(nèi)。通過出料口14擠壓待處理液體或分散體，所述液體或分散體在反應器1的內(nèi)部沿朝向出料口15的方向傳遞，同時在反應器1的內(nèi)周邊13和轉(zhuǎn)子的外周邊之間所確定的環(huán)形間隙內(nèi)向下被擠壓。在這個區(qū)域內(nèi)，待處理液體或分散體通過旋轉(zhuǎn)輥子12被機械地作用，從而引起在旋轉(zhuǎn)輥子12和反應器1的內(nèi)周邊13之間形成非常薄的液體膜。液體膜的厚度由輥子12相對反應器1的內(nèi)殼13的預定距離來確定。輥子12可具有螺旋的輪廓，也可是成圓錐形地、凹入地或凸出地設計，同時所述輪廓在沿液體薄向下滾動的過程中在向出料口15的方向上促進液體膜的向下移動。
優(yōu)選地包括液體或超臨界狀態(tài)二氧化碳的萃取劑以與待處理液體或分散體相反的流動方向被引入反應器，相關的進料口在底部3內(nèi)制成并以16表示。萃取劑在反應器1的內(nèi)部上升并與液體薄膜緊密地接觸，并且液體薄膜表面暴露于萃取劑，所述萃取劑通過由旋轉(zhuǎn)著的輥子12產(chǎn)生的攪拌或捏制工序而持續(xù)不斷地更新。隨后，攜帶萃取成分的萃取劑可通過設在蓋子2內(nèi)的出料口17排出。
額外地提供可關閉的開口18以使在運行過程中取出樣品能或進行多種操作參數(shù)的檢測。另一個這種開口也可設在底部3內(nèi)。
另外，壓力密封反應器1被加熱和/或冷卻外殼19和20包圍，通過這樣，加熱和/或冷卻的液體(特別是水)可分別地與待處理液體或分散體相同或相反的方向流動。
權利要求
1.一種通過使用例如超臨界狀態(tài)或液態(tài)二氧化碳壓縮萃取劑從液體或分散體中萃取組分特別是雜質(zhì)的方法，其特征在于，液體或分散體在壓力密封反應器中被施加為薄膜，所述薄膜表面用萃取劑、特別是二氧化碳處理，從而薄膜的表面通過機械地作用在所述液體或分散體上而在薄膜的層厚的至少一部分上持續(xù)不斷地更新。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜的表面的更新在擦凈器、輥子或者刮粉刀的幫助下而實現(xiàn)，同時調(diào)整層厚。
3.一種用于執(zhí)行根據(jù)權利要求1或2所述方法的裝置，包括壓力密封反應器(1)，所述壓力密封反應器(1)具有至少一個待處理的液體或分散物和壓縮萃取劑的進料口(14、16)以及合適的出料口(15、17)，其特征在于，待處理的液體或分散物的出料口(14)在反應器的內(nèi)殼(13)上開口，轉(zhuǎn)子(8)設置在反應器(1)的內(nèi)部，并且所述轉(zhuǎn)子的徑向臂與在反應器(1)的內(nèi)殼(13)上的液體或分散物薄膜協(xié)作。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述徑向臂攜帶在旋轉(zhuǎn)軸線(9)方向上延伸的桿(11)、刮刀、擦拭器或輥子(12)。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述反應器(1)包括大體圓柱形或漏斗形的圓錐內(nèi)殼(13)。
6.根據(jù)權利要求3、4或5所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軸(7)通過磁性耦合與驅(qū)動機構(6)連接。
7.根據(jù)權利要求3至6任何一個所述的裝置，其特征在于，進料口(14)設計成徑向和軸向孔，所述孔設在能夠被密封地與管狀反應器(1)連接的蓋子(2)內(nèi)。
8.根據(jù)權利要求3至7的任何一個所述的裝置，其特征在于，反應器(1)設計成管，所述管包括連接至管的末端的法蘭(4、5)，并且能夠以壓力密封方式被密封地連接的蓋子(2、3)可安裝至法蘭(4、5)上。
全文摘要
一種通過使用例如超臨界狀態(tài)或液態(tài)二氧化碳壓縮萃取劑從液體或分散體中萃取組分特別是雜質(zhì)的方法，其特征在于，液體或分散體在壓力密封反應器中被施加為薄膜，所述薄膜表面用萃取劑、特別是二氧化碳處理，從而薄膜的表面通過機械地作用在所述液體或分散體上而在薄膜的層厚的至少一部分上持續(xù)不斷地更新。
文檔編號B01D11/04GK1678380SQ03820071
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月26日 優(yōu)先權日2002年8月26日
發(fā)明者赫爾穆特·塞得利茲, 愛德華·萊克 申請人:納泰克斯工藝技術有限公司