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??? 離心萃取機是一種快速、高效的液—液萃取(溶劑萃取)設備,它利用離心力實現液液兩相的萃取和分離[1]。該設備可以實現液液兩相混合、傳質、反應、萃取、洗滌、分離等多種功能。離心萃取機是利用離心沉降原理,將具有密度差的物料加以分離[2]。所以,在液—液萃取(溶劑萃取)工藝使用中,對原料液的要求有以下幾點:(1)兩相互不相溶;(2)兩相密度差至少在0.1以上;(3)分離液中不能含有固體。
??? 在中藥提取生產中,原料液的性質、離心萃取機的高速攪動、溫度變化等因素,使物料體系產生固體沉淀以及乳化現象,造成了萃取效率下降、分離效果變差、生產量減少、設備維護成本增加等問題。以下詳細介紹中藥提取工藝中,離心萃取機固體生成而采取的在線清洗(CIP)及防乳化而采用的套筒裝置。
在線清洗裝置(CIP)
??? 離心萃取過程中產生的固體物主要來自以下幾個方面:
(1)濃縮液中自帶的藥材細微顆粒或絮狀、纖維狀沉淀。因為含量很低,粒徑微小,難以發現,直接隨濃縮液進入了轉鼓。在離心力的作用下,逐漸積累,沉積在轉鼓內壁上。
(2)濃縮液與萃取劑進入萃取機內,互相接觸,某些成分間發生化學反應,產生固體。
(3)濃縮液等進入萃取機內,溫度等條件發生變化而產生的晶體析出。
裝置結構與原理說明
??? CIP在線清洗機構主要由噴嘴、空心軸、旋轉接頭等構成。按一定位置排列的噴嘴安裝在空心軸上,噴嘴排列的位置確保噴射出來的清洗液能完全分布在轉鼓內壁上。
清理工作前,設備停機,把進清洗液軟管和旋轉接頭的接口連接上。清洗液(自來水、溶劑或者堿液等)從軟管通過旋轉接頭入口,以一定壓力進入空心軸,通過一系列的噴嘴,噴射向轉鼓內壁,噴嘴排列的位置和噴射角度完全可以使清洗液覆蓋整個轉鼓內壁。因為轉鼓被堰板分隔成上下兩段,上段空間小,噴嘴采用小噴射角。下段空間大,采用大噴射角噴嘴。以一定壓力噴射出來的清洗液,會將沉積在轉鼓內壁的固體物逐漸剝離,通過放空閥排
出。
防乳化套筒裝置
??? 有些中藥物料體系,其中藥成分或者添加的溶劑對剪切作用非常敏感。在離心萃取機劇烈的攪動下,其產生的機械力會將物料體系中的一相打散成細小顆粒,這些細小顆粒能夠分散到另一相中,使原本不互溶的“油”“水”兩相互相混合,從而產生乳化現象。離心萃取過程中的乳化現象,主要是因為物料進入萃取機內,旋轉的轉鼓與外殼之間,因為轉鼓的強烈攪動,產生了復雜的渦流和湍流區域。物料中抗剪切作用弱的一相液體在經過該區域時,在外機械力的作用下,被打散成細小顆粒分散到另外一相液體中而產生的。
裝置結構與原理說明
??? 離心萃取機的防乳化套筒裝置,是在轉鼓與殼體之間增加一個套筒,套筒與轉鼓底部有異形密封,密封面緊貼轉鼓底部,可以自動補償磨損。防乳化套筒與殼體之間形成了一個靜態混合區域,進入殼體的液體避免了與轉鼓高速旋轉的外表面接觸,直接通過該靜態混合區域,經機器底部,進入轉鼓內部,沿轉鼓向上運動過程中實現分離。該裝置的應用,消除了原來因為轉鼓的強烈攪動而產生的渦流和湍流區域,使得液液兩相或混合相因轉鼓高速攪動而產生的剪切作用降至最小,可有效防止乳化現象的發生。
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??? 利用CIP在線清洗機構和防乳化裝置,可以有效解決中藥提取工藝中的固體生成和乳化問題。這兩種裝置都是在離心萃取機相應部件上進行一些結構改造,即可達到解決問題的目的。改造成本低廉,但切實有效,操作維護也很方便,是比較理想的解決方案。