一種低成本低耗能二氧化碳超臨界萃取裝置及工藝的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及二氧化碳超臨界萃取裝置及工藝技術領域，具體是涉及一種低成本低耗能二氧化碳超臨界萃取裝置及工藝。
技術背景:
[0002]C02萃取理論和方法的發現已有多年歷史，它是利用C02氣體在超過7.32MPa壓強和31.3°C以上時進入超臨界狀態，具有氣體和液體的雙重特性，對自然界大部分脂類物質溶解度大大提高，而且壓力越高溶解度越大。當壓力降低時溶質析出，完成萃取。由于CO2萃取無毒、無污染、無高溫不破壞溶質物理化學特性，所以被廣泛用于中藥、天然色素、天然精油的加工提煉中。
[0003]由于⑶2萃取工藝中，首先要⑶2制成超低溫液體(_30°C)，再用專用高壓栗給低溫CO2加壓。制取CO2低溫液體時耗能巨大。制冷機、換熱器、高壓栗等設備成本高昂。由于上述原因，目前CO2萃取工藝只在很高的價值物質精煉中使用，如天然色素、辣紅素以及貴重中藥和營養物質。
【發明內容】
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[0004]為了解決【背景技術】中存在的技術問題，本申請提供一種低成本低耗能二氧化碳超臨界萃取裝置及工藝，本申請能夠使CO2萃取工藝降低能耗，降低設備成本，拓寬此工藝應用范圍。
[0005]本發明采用的技術方案是:一種低成本低耗能二氧化碳超臨界萃取裝置包括CO2儲罐、料罐、萃取罐及分離罐，所述的CO2儲罐通過管線與液壓隔膜罐A內的隔膜膠囊A連通，液壓隔膜罐A內的隔膜膠囊A通過管線與萃取罐連通，萃取罐通過管線與液壓隔膜罐B內的隔膜膠囊B連通，液壓隔膜罐B內的隔膜膠囊B通過管線與分離罐連通，所述的隔膜膠囊與液壓隔膜罐A之間的環腔內充有液壓油，所述的隔膜膠囊B與液壓隔膜罐B之間的環腔內充有液壓油。
[0006]上述方案中液壓隔膜罐A底端面設置有電子重量儀，液壓隔膜罐A下部有管線與電控換向閥連通。液壓隔膜罐B的下部有管線與電控換向閥連通，電控換向閥分別有管線與液壓栗入口端和出口端連通。萃取罐與液壓隔膜罐B之間的管線上安裝有電控閥A，液壓隔膜罐B與分離罐之間的管線上安裝有電控閥B。電控閥A、電控閥B、電控換向閥及電子重量儀分別與電子控制器連通并由電子控制器控制。
[0007]—種低成本低耗能二氧化碳超臨界萃取工藝:液壓隔膜罐A、單向閥、電子重量儀、電控換向閥、液壓栗組成CO2液壓隔膜栗系統，通過此系統把CO2儲罐中6?7MPa的低壓CO2升壓進入靜態混合器，同時，被萃取原料由料罐經過進料栗、進料單向閥進入靜態混合器，在靜態混合器的作用下，高壓CO2與原料充分混合，使CO2最大程度溶解溶質。混合物進入萃取罐中后，攜帶溶質的CO2經電控閥A進入液壓隔膜罐B內的隔膜膠囊B，由于液壓隔膜罐B與電控換向閥、液壓栗與液壓隔膜罐A連通，液壓油在液壓隔膜罐B與液壓隔膜罐A之間來回流動。當液壓油從液壓隔膜罐B向液壓隔膜罐A流時，隔膜膠囊A受壓、內中CO2升壓，同時電控閥A打開，帶溶質的高壓CO2進入液壓隔膜罐B的膠囊內，并驅動液壓油進入液壓隔膜罐A。此時液壓栗的入口壓力高于出口壓力。之后電控閥A關閉、電控閥B也是關閉狀態，隨著液壓栗向液壓隔膜罐A栗液，液壓隔膜罐B內壓力降低，液壓隔膜罐A內壓力繼續升高并把CO2壓出。當液壓隔膜罐A內的隔膜膠囊A體積達到設定下限值，電子重量儀輸出電壓，經電子控制器使電控換向閥換向，液壓油從液壓隔膜罐A流向液壓隔膜罐B，同時把電控閥B打開，把液壓隔膜罐B內的隔膜膠囊B中含有溶質的CO2壓入分離罐，此時，由于液壓油從液壓隔膜罐A中流向液壓隔膜罐B，液壓隔膜罐A中壓力降低，CO2儲罐中低壓CO2經單向閥進入液壓隔膜罐A內的隔膜膠囊A中，當隔膜膠囊A體積達到上限值時電子稱重儀4輸出電壓，經電子控制器使電控換向閥換向重復上述步驟。
[0008]上述方案中液壓隔膜罐A的體積為萃取罐體積的1/5?1/7，隔膜膠囊A的最大無伸縮體積為液壓隔膜罐A體積的80%?90%，隔膜膠囊A的最小體積為液壓隔膜罐A體積的1 %?15 %。液壓隔膜罐A的耐壓為出口最高壓力的兩倍。液壓栗變換時間為隔膜膠囊A在最大體積與最小體積之間變化時間為I?3分鐘，液壓栗15最大輸出壓力為C02出口最高壓力的1.5倍。
[0009]本發明所具有的有益效果是:本申請采用液壓隔膜栗系統給CO2加高壓壓力達到20MPa?40MPa，加壓時不用制成超低溫液體，直接對溶質分離后C02(7.32MPa，31.3°C左右)加壓，可省去CO2超低溫(_30°C)制液的昂貴設備和大量能耗。
【附圖說明】
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[0010]圖1是本發明的結構示意圖；
[0011 ]圖2是液壓隔膜栗系統圖。
[0012]圖中:1-CO2儲罐;2-液壓隔膜罐A;3-1單向閥A;3-2-單向閥B;4-電子重量儀;5-靜態混合器;6-萃取罐;7-電控閥A;8-電控閥B;9-液壓隔膜罐B; 10-分離罐;11-產品罐；12-電子控制器；13-渣罐；14-電控換向閥；15-液壓栗；16-進料單向閥；17-進料栗；18-料罐；19-隔膜膠囊A; 20-隔膜膠囊B.【具體實施方式】:
[0013]下面結合具體工藝對本發明進一步說明:
[0014]本申請的低成本低耗能二氧化碳超臨界萃取裝置包括CO2儲罐1、料罐18、萃取罐6及分離罐10，所述的CO2儲罐I通過管線與液壓隔膜罐A2內的隔膜膠囊A19連通，CO2由0)2儲罐I進入到隔膜膠囊A19內被升壓，液壓隔膜罐A2內的隔膜膠囊A19通過管線與萃取罐6連通，升壓后的CO2和原料混合后進入萃取罐6，萃取罐6通過管線與液壓隔膜罐B9內的隔膜膠囊B20連通，液壓隔膜罐B9內的隔膜膠囊B20通過管線與分離罐6連通，溶有溶質的CO2在分離罐10內與溶質分離，所述的隔膜膠囊A19與液壓隔膜罐A2之間的環腔內充有液壓油，所述的隔膜膠囊B20與液壓隔膜罐B9之間的環腔內充有液壓油。液壓油在液壓隔膜罐A2與液壓隔膜罐B9之間來回流動。
[0015]液壓隔膜罐A2底端面設置有電子重量儀4，液壓隔膜罐A2下部有管線與電控換向閥14連通，液壓隔膜罐B9的下部有管線與電控換向閥14連通，電控換向閥14分別有管線與液壓栗15入口端和出口端連通。當液壓隔膜罐A2達到設定的上限值或者下限值時電子重量儀4輸出電壓給電子控制器12信號，電子控制器12輸出信號給電控換向閥14使電控換向閥14換向，進而使液壓油反向流動。
[0016]萃取罐6與液壓隔膜罐B9內的隔膜膠囊B20之間的管線上安裝有電控閥A7，液壓隔膜罐B9內的隔膜膠囊B20與分離罐10之間的管線上安裝有電控閥B8。電控閥A7、電控閥B8、電控換向閥14及電子重量儀4分別由電子控制器12控制。既保障高低壓CO2平穩轉移，又保障隔膜膠囊A19及隔膜膠囊B20的脹縮比例。膠囊的脹縮比例的精確控制可延長膠囊壽命。
[0017]目前技術已有的加壓設備主要分為液壓油水栗、氣體栗，也有專用液固兩相栗。但低壓超臨界C02屬半液半氣狀態，密度介于氣液之間(0.4?0.5g/cm3)，壓縮率大大小于氣體(5?10倍)，只有1.5?2倍。這樣既不能用高速小容積液壓油栗，也不能用中速大容積氣體栗O
[0018]根據低壓超臨界CO2的物理特性，本申請設計了低速中體積的液壓隔膜栗。結構如圖2所示，液壓隔膜罐A2、單向閥A 3-1、單向閥B 3-2、電子重量儀4、電子控制器12、電控換向閥14、液壓栗15組成CO2液壓隔膜栗系統.通過此系統把CO2儲罐中6?7MPa的低壓CO2升壓到壓力為20MPa?40MPa后進入靜態混合器5，同時，被萃取原料由料罐18經過進料栗17、進料單向閥16進入靜態混合器5，在靜態混合器5的作用下，高壓CO2與原料充分混合，使0)2最大程度溶解溶質.混合物進入萃取罐6中后，溶出溶質后的渣料沉入罐底，最后排入渣罐13。攜帶溶質的CO2經電控閥A7進入液壓隔膜罐B9內的隔膜膠囊B20。由于液壓隔膜罐B9與電控換向閥14、液壓栗15與液壓隔膜罐A2連