专利名称：一种提取植物油的方法以及实现所述方法的逆向流动装置的制作方法 以冷榨和热压的方法来生产植物油的方法，已是众所周知，现时使用十分广泛。热压的方法可以提取最大量的油，但热压的油含有许多伴生物质。以冷榨方法从种子中提取油，相应收得的油数量较少，不过这样的油含有的伴生物质要少些。所有以压榨方法生产的油，都含有大量的混合物，需要经过一定的净化处理。使用挥发性有机溶剂(常常是通过苯的低沸点馏分)提取植物油，并且随后蒸馏掉该溶剂，这类方法属于化学方法的范围。人们已经知道一些借助于有机溶剂提取植物原料的方法，这些方法提供了一种制备来供利用溶剂蒸汽提取之原料的处理方法，然后在一个带有溶剂的逆向流动中，以反复喷淋油水混合物到从中提取油之材料的方法，初步提取油，并且在一个垂直的圆柱中通过喷淋油水混合物来完成这一提取过程。在从中提取油之材料里蒸馏出溶剂，是以溶剂过热蒸汽的作用来完成，这过热蒸汽没有离开该装置，但在粗料上凝结后，再返回到提取过程中(参阅俄罗斯专利No.2,166,533，CI IB 1/10，1999)。根据该专利的装置包括一个装载圆柱，带有多个接口，以输入接受提取之材料和经净化的气体和空气混合物，以及另一个输出经净化的空气接口；一个带有油水混合物循环装置的横向装置，以及一个内有螺杆的垂直提取圆柱，带有输入接受提取之材料和溶剂过热蒸汽的多个接口和输出粗料的接口。该工艺的垂直提取圆柱是以逆向流动方式工作。该方法和实施装置的主要缺点，以及该提取器本身的缺点，在于提取过程中的质量交换速度低，它要求相当高的溶剂—接受提取之材料比例，结果得到的油水混合物浓度很低。各种已知的植物油提取方法，包含有从中提取油之材料的装载，在浸入型逆向流动提取器通过溶剂提取油，抽出溶剂蒸汽、使之冷凝并将其返回到流程中，以及取出粗粉和油水混合物。从中提取油之材料在提取前要注入该有机溶剂的饱和蒸汽，通过该溶剂提取油的过程是在浸入型逆向流动提取器和垂直逆向流动提取器中执行。在该工艺中配置了抽出溶剂蒸汽、使之冷凝并将其返回到提取流程中的部分。从提取后的粗粉中抽出溶剂，是通过过热溶剂蒸汽影响它并在释放带里加热粗粉而完成。(参阅俄罗斯专利No.2,210,589，CI IB1/10，2001)同样，已经知道了实施该已知方法的装置。它包含有一个给料圆柱，圆柱有一接口以输入从中进行提取的材料，多个输入带有溶剂蒸汽之经处理之空气的接口以及输出经净化空气的接口，还含有一根定量给料螺杆，一只冷凝器，一台浸入型逆向流动提取器，提取器带有多个接口以便将溶剂蒸汽从提取器输出到冷凝器中以及将溶剂蒸汽冷凝后的液体送回到提取器去，还含有一台加热粗粉的装置，以及让溶剂输入进该装置和油水混合物从该装置输出的多个接口。浸入型逆向流动提取器是该装置的一部分，水平放置。这些方法、装置和提取器是最接近于本发明所提出的技术方案的现有技术。这一方法及实施这些方法的装置，以及对应的提取器，如同前面所谈到的那些一样，由于工艺温度相对较低(40~50℃)，使得在提取过程中的质量交换强度低。此外，在这些装置中配置了向提取原材料喷淋溶剂使之冷却的部分，这导致所得到的粗粉中的含油量增大；它使用泵来进行油水混合物循环，这使得其使用条件变得十分苛刻(由于在油水混合物中存在有大量具有高磨损性的颗粒)，导致在取出的油水混合物中存有机械混合物。


本发明的目的，就是要提供一种提取植物油的方法及提供实施这一方法的装置，以及作为这一装置一部分的浸入型逆向流动提取器，它们可以增大提取阶段的质量交换强度，提高所得到之油水混合物的浓度和纯度，从而增大提取之油的产出量，改善其品质，此外还得到相当优质之脱脂的粗粉，适合于进一步加工。
这一目的由以下技术方案来实现与已知的利用有机溶剂提取植物油之方法相同的是，包括提取原材料的装载，在浸入型逆向流动提取器中用溶剂提取油，收集溶剂蒸汽、冷凝蒸汽，并将冷凝后的蒸汽返回到提取流程中使用，还包括粗粉和油水混合物的分离，本发明方法的特征在于，提取过程是在有机溶剂由液态转变为气态阶段的温度条件下于气穴现象状态中进行的。
用于实现本发明用有机溶剂提取植物油的方法的装置，它包括一个装载柱，一根定量给料螺杆，一个冷凝器，一台浸入型逆向流动提取器，一套加热粗粉的装置和输入有机溶剂的口和输出油水混合物的口；所述的装载柱上设有一个放入提取原材料的输入口和输入经过处理混有溶剂蒸汽的空气输入口及排出提纯空气的输出口；所述的浸入型逆向流动提取器上设有将溶剂蒸汽从提取器抽取到冷凝器的口、将冷凝后的溶剂蒸汽送回到提取器中的口；其浸入型逆向流动提取器配备有加热元件，它能够保持其内部处于有机溶剂由液态转变为气态阶段的温度，浸入型逆向流动提取器被做成一段或几段的形式，位于第一段逆向流动提取器之前有一只油水分离器，这个油水分离器有一个底部加宽的装载管，以形成一个气密密封。
浸入型逆向流动提取器的各段可以制成水平式、倾斜式、垂直式或者复合式。提取植物油装置的一种最优方案，是使浸入型逆向流动提取器的每一段对接受提取原材料的装载柱侧面形成一倾斜角度。
浸入型逆向流动提取器的另一种实施方案，是使沿着提取原材料移动走向的第一段做成倾斜状，其下一段则做成水平状。
为了达到前述的目的，用于通过有机溶剂提取植物油的浸入型逆向流动提取器，包含有一个容器，容器上有一些接口，以输入提取原材料、输入溶剂以及输出溶剂的蒸汽、油水混合物和粗料；它也包含有加热元件，保持提取器内部处于有机溶剂由液态转变为气态阶段的温度；它由一段或几段组成。
本发明人大量的调查，成为本发明的基础。它们证实，用有机溶剂提取植物油之工艺，其最佳温度是溶剂在对应于提取器内之压力下的沸腾温度。例如，对于溶剂“Nephras”，这一温度是在68~72℃范围内。在这一温度下的油脂提取，是在“液体—蒸汽”相变状态下进行，并且伴随有由溶剂沸腾和在提取原材料层里可提取物质的强烈搅动而引起的“气穴现象”过程。过程的流体力学过程如下未搅动材料层里的每一颗粒都强烈而反复地受到可提取物质的冲洗。所有这些导致热量和质量交换剧烈增加，相应地，强化了提取过程。
所提出的方法的实施过程，以及该装置和逆向流动反应器的工作过程如下提取原材料进入到装载柱中，在那里随经处理之空气进入的溶剂饱和蒸汽注入到材料中。之后材料被定量给料螺杆转移到油水分离器，纯化逆向流动带来的油水混合物，除掉粗糙的混合物。然后材料进入各段装有加热元件的浸入型逆向流动提取器。提取过程是在“液体—蒸汽”相变温度下在“气穴现象”状态中进行。生成的溶剂蒸汽被移出提取器进行冷凝。经冷凝后温度接近于沸腾温度的溶剂返回进入提取器，以这一方式进行溶剂循环使用。这可以减少须供应给该装置的新鲜溶剂量，相应地增大了成品油水混合物的浓度。油提取的完成阶段如下实际上脱脂的粗料到达逆向流动提取器的最后一段，在那里通过供给过热的溶剂蒸汽并加热粗料本身而将溶剂抽出。


图1是植物油提取装置的总体图，包括浸入型逆向流动提取器在内；图2是植物油提取装置的另一个具体实施方案。

下面将给出实现这一方法的例子，但不应将它看成是对本发明的任何限制。
以大豆屑作为提取油的原材料进入到装载圆柱，在那里随经处理之空气进入的溶剂饱和蒸汽注入到材料中。之后材料被定量给料螺杆移动到油水分离器，纯化逆向流动带来的油水混合物，除去粗糙的混合物。之后材料进入浸入型逆向流动提取器。该提取器有六段，向装载侧倾斜，配备有加热元件。加热元件制成气套形状；它使这些段内部温度保持在68~72℃范围内。提取过程是在“液体—蒸汽”相变和“气穴现象”状态中进行。生成的溶剂蒸汽被移出各段提取器进行冷凝。经冷凝后温度接近于沸腾温度的溶剂返回进入(沿提取原材料的路径)提取器的最后一段，以这样方式实现溶剂循环使用。粗料进入逆向流动提取器的最后一段，即第七段，进行最后的提取和蒸馏出溶剂，油含量为0.7-1.0％。提取时间为21分钟。最终油水混合物浓度高达50-70％。
参照图1，提取植物油的装置包括带有一些接口的装载柱1，接口2用以装入从中进行提取的材料，接口3是让带有溶剂蒸汽之经处理的空气进入，接口4用以取出经纯化的空气；定量给料螺杆5使装载柱1中的提取原材料料面保持稳定，油水分离器6对油水混合物进行初步纯化，除去粗糙的混合物，并在浸入型逆向流动提取器中保持被提取物质有恒定的液面。
浸入型逆向流动提取器以几个倾斜的段7、8、9、10、11和12构成，各段彼此间以过荷装置13、14、15、16和17连接。这些倾斜的段7、8、9、10、11和12中的每一段，内部都有一根螺杆18和加热元件，螺杆18是用以运输从中进行提取的原材料，加热元件可制成(例如)气套19的形式。这些倾斜的段7、8、9、10、11和12中的每一段，都设置有接口20、21、22、23、24和25，以释放在提取过程中产生的溶剂蒸汽，通过液滴收集器26、27、28、29、30和31到冷凝器32，并且通过接口33、34、35、36、37和38，在搅动油水混合物时让它返回到提取器的各段中。逆向流动提取器的最后一段是制成倾斜圆柱39的形式，内部带有螺杆(图中未表示出)。
倾斜圆柱39装置有接口40，以从中释放溶剂蒸汽到冷凝器41，并且通过接口42让来自冷凝器32和41之经冷凝后的溶剂返回；通过接口43，用来自反向系统的溶剂补充给提取器。倾斜圆柱39上还有接口44，用以从装置中卸下粗粉；装置45安置于该圆柱的上部，用以加热粗粉，而滑槽46用以在必要时排空该倾斜圆柱39。通过接口47配置了油水分离器6，用于从装置输出的油水混合物。接口47的位置，决定了在倾斜段7、8、9、10、11、12和39中的油水混合物液面的高度。装载管48在油水分离器6内，由上至下变宽。接受提取的原材料来自定量给料螺杆5处，通过这一管下降。这一装载管可以构成一个气封，阻止来自油水分离器6的溶剂饱和蒸汽通过到装载柱1中去。接口49位于油水分离器6的上部。这一接口将油水分离器6的气体空间与倾斜段的气体空间连通起来(图中未表示出)。接口50、51、52、53、54和55位于每一倾斜段7、8、9、10、11和12的下部；这些接口用以在必要时排空这些段。
图2所示是装置的一种变型。它包括装载柱56，装载柱56带有接口57用以引入从中进行提取的原材料，接口58是引入带有溶剂蒸汽之经处理的空气，接口59用以输出经纯化的空气；还包括定量给料螺杆60、油水分离器61和浸入型逆向流动提取器；逆向流动提取器具有倾斜段62和水平段63，其内部相应地配备了螺杆64和65，还相应地安装了气套形式的加热元件66和67。这一浸入型逆向流动提取器有另一垂直段68，用于油的最终提取；这一段中内置有螺杆69，外面配备了气套形式的加热元件70。垂直段68的上部有用以卸下粗料之接口71和加热粗料的装置72。垂直段68的下部有接口73将溶剂蒸汽转向冷凝器74，接口75接受返回的溶剂蒸汽经冷凝后的液体，接口76用以向提取器补充溶剂，而接口77用以排空垂直段68。接口78是配备来排空倾斜段62和油水分离器61。油水分离器61上有接口79，以便从装置输出油水混合物。装载管80在油水分离器61内，由上至下变宽。这一装载管可以构成一个气封，阻止来自油水分离器61的溶剂饱和蒸汽通过到装载柱56中去。从中进行提取的材料来自定量给料螺杆60处，通过这一管下降。接口81位于油水分离器61的上部，将油水分离器的气体空间与段63的气体空间连通起来(图中未表示出)。
图1所示之该装置和其部分，即浸入型逆向流动提取器，其工作过程如下述。准备好供进行提取的材料通过接口2进入装载圆柱1里。之后，定量给料螺杆5将该材料传送到油水分离器6的装载管48中，在这里材料通过油水混合物层，油水混合物使其饱和，自行去掉其中的空气，这些空气经过接口49进入各倾斜段的气体空间。经油水混合物达到饱和并去掉了空气的材料，下行进入倾斜段7并由螺杆(图中未表示出)运送通过传送装置13到段8。该材料在传送过程中，到达沸腾油水混合物区，使之含油达到饱和。
这一过程在浸入型逆向流动提取器的倾斜段8、9、10、11和12中重复进行。油水混合物的强度(溶剂中油的含量)在随后的每一倾斜段中都在增大，而在从中进行提取之材料的硬颗粒中的油含量减少。这一含量在段12输出处为1-1.5％。
段39中的纯溶剂对材料进行冲洗。之后，一根螺杆(图中未表示出)将材料从溶剂加深带运送到溶剂蒸发带。清除了溶剂的被提取材料通过接口44卸下。
在段7、8、9、10、11和12中油水混合物沸腾产生的溶剂蒸汽，移动通过液滴收集器26、27、28、29、30和31，净化清除了蒸汽带出的泡沫和液滴，再在冷凝器32中冷凝。段39中溶剂蒸发所产生的溶剂蒸汽在冷凝器41中冷凝。溶剂蒸汽冷凝后通过接口42倒入到段39中，沿油水分离器方向通过倾斜段12、11、10、9、8和7对着从中进行提取之材料的流动方向移动。
来自循环系统的溶剂，通过接口43送入段39，补充提取器中的损耗，其数量对应于通过油水分离器6之接口47流出提取器之所得油水混合物中溶剂的含量。蒸汽—空气混合物由附加的装置从冷凝器32和41通过接口3输送到装载圆柱1，经净化去掉了溶剂蒸汽(通过从中进行提取之材料里所含的油来吸收溶剂)，然后通过接口4送出。
图2所示之该装置和其逆向流动提取器之工作过程如下所述。准备进行提取的材料通过接口57进入装载圆柱56里。之后，定量给料螺杆60将该材料传送到油水分离器61的装载管80中，在这里材料通过油水混合物层，油水混合物使其饱和，自行去掉其中的空气，这些空气经过接口81进入段68的气体空间。经油水混合物达到饱和并去掉了空气的材料，下行进入倾斜段62并由螺杆64运送进入逆向流动提取器之水平段63。该材料在传送过程中，到达沸腾油水混合物区，使之含油达到饱和。
纯溶剂在逆向流动提取器之垂直段68内对材料进行冲洗。之后，将材料从溶剂浸没带运送到溶剂蒸发带。清除了溶剂的被提取材料通过接口71卸下。
在逆向流动提取器之段62和63以及在段68中因油水混合物沸腾而产生的溶剂蒸汽，在冷凝装置74中冷凝。溶剂蒸汽冷凝后通过接口75倒入到段68中，沿油水分离器方向通过逆向流动提取器之水平段63和倾斜段62对着从中进行提取之材料的流动方向移动。
来自循环系统的溶剂，通过接口76送入段68，补充提取器中的损耗，其数量对应于通过油水分离器61之接口19流出提取器之所得油水混合物中溶剂的含量。
蒸汽—空气混合物由附加的装置从冷凝器74通过接口58输送到装载圆柱56，经净化去掉了溶剂蒸汽(通过从中进行提取之材料里所含的油来吸收溶剂)，然后通过接口59送出。
申请人的调查证实，用有机溶剂提取植物油之工艺，其最佳温度是等于在对应于提取器内之压力下溶剂沸腾的温度。这些调查表明，在这一温度下的油脂提取，是在“液体—蒸汽”相变状态下发生，并且伴随有由溶剂沸腾和在从中进行提取的原材料层里可提取物质的强烈搅动而引起的“气穴现象”过程。这一工艺的流体力学过程如下末搅动材料层里的每一颗粒都强烈而反复地受到提取物质的冲洗。所有这些导致热量和质量交换剧烈增加，相应地，强化了提取过程。以这一方式，本提交的发明可以增大提取阶段质量交换的强度，提高所得到这油水混合物的浓度和纯度，增加所提取油的产出并改善其质量，同时还得到优质的脱脂粗粉。


本发明涉及一种油脂行业，具体是以有机溶剂提取方法来生产植物油。本发明的目的是提供提取植物油的这种方法，实施这一方法的装置，以及作为这一装置一部分的浸入型提取器。它可以提高提取级的质量交换强度，提高生产出之油水混合物的浓度和纯度，增加被提取之植物油的产出量，改善其质量，并且还得到适合于进一步加工的脱脂粗粉。要达到这一目的，这一过程要在“液－气”相变温度下在气穴现象状态中进行，并在提取材料固相非混合环境中强力混合该溶剂，在这过程中产生的溶剂蒸气被取出，经冷凝后再返回到提取过程中，实现溶剂的循环使用。