一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合工艺和系统

1.本发明涉及天然产物物料萃取领域内的一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合工艺和系统。


背景技术：

2.天然产物的有效成分往往包埋在细胞壁或液泡内，与原料母体之间存在某种物理或化学结合力，而细胞壁的阻力会使萃取速度变慢，萃取难度增加。因而需要通过物理或化学方法消除细胞壁的阻碍，克服待萃取成分与母体间的作用力，使待萃取成分更容易从母体的束缚中释放出来。采用物理“压差”破壁技术可使天然产物的有效物质快速溶出，更易于萃取。但压差破壁法由于出口会因压差大会产生一种喷射气流，若使用开放式收集法，通常会有高挥发性组分流失。当萃取釜加压至一定设定值后，保持该压力一段时间使二氧化碳流体充分渗透到细胞内；然后打开该容器的气体出口阀，使容器内压力急剧下降。由于细胞壁对流体扩散的阻滞作用，在细胞壁内外形成一个瞬间极大的压差；该压差能轻易地击破植物细胞的细胞壁；同时该压差也可存在于颗粒内外，能使物质结构变得疏松，为流体的顺利出入提供通道。
3.二氧化碳是一种不活泼的气体，萃取过程不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒，故安全性好；二氧化碳价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本；压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之固定温度，降低压力也可使萃取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。超临界二氧化碳萃取具有萃取速度高与液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取；在接近常温的条件下操作，能耗低于一般精馏和蒸发，适合于热敏性物质和易氧化物质的分离；传热速率快，温度易于控制；适合于各类挥发性物质的分离；例如，可用于沙棘油、咖啡豆、烟草尼古丁、咖啡香料、啤酒花、星油藤、大豆油等萃取分离。
4.cn210583763 u涉及一种超临界二氧化碳射流破壁萃取系统，包括萃取罐、控温器、增压泵、储罐、气体冷却器等。cn101268815 b公开了用超临界二氧化碳进行蜂花粉破壁的方法，减少了产品的受热变性影响，实现破壁和杀菌过程的统一。cn114405058 a公开了一种可提高物料更换效率的超临界二氧化碳萃取装置，包括工作箱、支柱、搅拌仓、第一转轴、刀片、涡轮盒、压缩机等。cn114164045 a公开了一种超临界二氧化碳萃取系统，包括低温储罐、输送泵、冷凝器、二氧化碳储罐、高压泵、干燥加热器等。cn114317121 a公开了超临界二氧化碳萃取沉香油提取分离系统，包括二氧化碳输送装置、高压泵、萃取加热器、分子蒸馏器等。cn115501641 a涉及一种用于高压下连续进出料的超临界二氧化碳萃取系统及萃取分离工艺，包括进料器、萃取器、过滤器、多级分离回收装置等。上述所有专利的超临界二氧化碳破壁或萃取均与本发明完全不同，有着很明显的区别。
5.从技术经济角度考虑，本发明提出了一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合工艺和系统，不仅可以实现二氧化碳、携带剂和物料的混合，而且可以实现超临界二氧化碳破壁与
萃取的高效耦合，从而提高物料的萃取率，增加其可利用度。该工艺和系统解决了二氧化碳的高效循环利用问题，对二氧化碳利用与减排具有重要的意义。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足，为提高待萃取物料的萃取率，增加其可利用度，提高萃取物的品质，减少二氧化碳的消耗，强化物料的破壁与萃取过程，提出了一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合工艺和系统。
8.(二)技术方案
9.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
10.本发明提供了一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，系统的设备主要包括净化器、制冷蒸发器、制冷压缩机、制冷冷凝器、携带剂罐、多管喷射器、萃取罐、转动刀片粉碎器、混合器、分离器i、分离器ii以及二氧化碳压缩装置，上述设备通过管道、控制阀门、泵体组成二氧化碳净化单元、二氧化碳预冷单元、二氧化碳压缩单元、携带剂进出料单元、物料进料单元、二氧化碳破壁单元、二氧化碳萃取单元和二氧化碳循环利用单元；其中，二氧化碳净化单元通过净化器将二氧化碳进行净化；二氧化碳预冷单元通过由制冷蒸发器、制冷压缩机、制冷冷凝器所组成的制冷系统将净化后的二氧化碳进行预冷，降低其温度；二氧化碳压缩单元通过二氧化碳压缩装置将预冷后的二氧化碳进行压缩并输送至混合器；携带剂进出料单元用于将携带剂罐内的携带剂输送至混合器；物料进料单元用于初步破碎的物料输送至混合器；二氧化碳破壁单元通过多管喷射器和转动刀片粉碎器将混合器处理后的混料进行破壁粉碎；二氧化碳萃取单元通过萃取罐、分离器i、分离器ii将破壁粉碎的混料依次进行萃取、固-液、气-液分离；二氧化碳循环利用单元用于分离器ii气-液分离后的二氧化碳进行回收。
11.进一步地，所述二氧化碳净化单元分别与二氧化碳压缩单元、二氧化碳循环利用单元相连接，并都交叉于净化器；
12.所述二氧化碳预冷单元与二氧化碳压缩单元相连接，并交叉于制冷蒸发器；
13.所述二氧化碳压缩单元分别与携带剂进出料单元、物料进料单元、二氧化碳破壁单元相连接，并都交叉于混合器；
14.所述二氧化碳破壁单元与二氧化碳萃取单元相连接，并交叉于萃取罐；
15.所述二氧化碳萃取单元与二氧化碳循环利用单元相连接，并交叉于分离器ii。
16.进一步地，二氧化碳净化单元包括依次连接的二氧化碳进口管道、净化器和净化器出口管道；二氧化碳进口管道和净化器出口管道分别安装二氧化碳进口阀和净化器出口阀；所述净化器为带有过滤装置的设备。
17.进一步地，二氧化碳预冷单元包括循环相接的制冷蒸发器、制冷压缩机、制冷冷凝器，制冷冷凝器与空气进口管道和空气进口管道相连通，制冷冷凝器与制冷蒸发器相接的管道上设置节流阀，净化后的二氧化碳从净化器输送至制冷蒸发器，然后依次流经制冷压缩机、制冷冷凝器、节流阀后循环至制冷蒸发器，从而实现二氧化碳预冷。
18.进一步地，二氧化碳压缩单元包括依次连接的二氧化碳压缩装置、混合器、以及连接二者的管道、设置在该管道上的单向阀i，二氧化碳压缩装置的入口与制冷蒸发器相连
接。
19.进一步地，携带剂进出料单元包括存储携带剂的携带剂罐、将携带剂罐内携带剂抽出的携带剂泵、将携带剂泵抽出的携带剂输送至混合器的输液管道、安装在输液管道上的携带剂进口阀和单向阀ii、将携带剂罐内携带剂排出的出口管道、安装在出口管道上携带剂出口阀；
20.所述物料进料部分包括为物料传送提供动力的进料泵、进料泵抽出的物料输送至混合器的输料管道、安装在输料管道上的进料阀和单向阀iii。
21.进一步地，二氧化碳破壁单元包括多管喷射器、将混合器混合后的混料抽出输送至多管喷射器的混合器泵、与多管喷射器一体式设置的转动刀片粉碎器。
22.进一步地，多管喷射器为带有多个高速喷射装置的设备，所述多管喷射器以高速对转动刀片粉碎器进行喷射冲击；所述转动刀片粉碎器为带有多组立式刀片的高速转动装置。
23.进一步地，二氧化碳萃取单元包括依次连接的萃取罐、分离器i、分离器ii，萃取罐与分离器i之间通过分离泵、安装了分离阀的管道相接，萃取罐、分离器i、分离器ii的排液口与分别设置了排液阀i、排液阀ii、排液阀iii的排液管相接，用于排出萃取液和分离液；分离器i、分离器ii的排液管可以合并共用同一套管道；萃取罐的排气口与安装了排空阀的二氧化碳出口管道相接；所述二氧化碳循环利用单元包括依次连接的分离器ii、二氧化碳循环阀、净化器具体为分离器ii的排气口通过安装了二氧化碳循环阀的管道与净化器的二氧化碳进口管道相接。
24.本发明还提供了利用上述系统进行超临界二氧化碳破壁与萃取耦合的工艺，其该工艺的方法包括如下步骤：
25.s1、二氧化碳预处理，通过所述二氧化碳净化单元、二氧化碳预冷单元、二氧化碳压缩单元依次对二氧化碳进行净化、制冷、压缩处理；
26.s2、固液气混合，将步骤s1预处理的二氧化碳气体、携带剂进出料单元输送的液态携带剂、物料进料部单元输送的固态物料送入混合器，进行搅拌混合；
27.s3、混料破壁粉碎，通过多管喷射器和转动刀片粉碎器将混合器处理后的混料进行破壁粉碎；
28.s4、萃取和分离，通过萃取罐、分离器i、分离器ii将破壁粉碎的混料依次进行萃取、固-液、气-液分离；并将分离器ii气-液分离后的二氧化碳进行回收。
29.(三)有益效果
30.采用了上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：
31.(1)该工艺和系统不仅实现了二氧化碳、携带剂和物料的混合，而且实现了超临界二氧化碳破壁与萃取的高效耦合，大大提高了物料的萃取率，也增加了其可利用度；
32.(2)该工艺和系统解决了二氧化碳的高效循环利用问题；
33.(3)与其他破壁与萃取工艺和系统相比，该工艺和系统的萃取率更高，萃取物的品质更佳，应用范围更广，大大减少了二氧化碳的消耗，最终降低了生产成本，且具有良好的环境效益。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
35.图1为本发明的一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统的结构示意图。
36.图中代号分别表示如下：
37.1-净化器，2-制冷蒸发器，3-净化器出口阀，4-制冷压缩机，5-节流阀，6-制冷冷凝器，7-单向阀ii，8-携带剂罐，9-携带剂出口阀，10-携带剂进口阀，11-携带剂泵，12-进料阀，13-进料泵，14-单向阀iii，15-分离泵，16-分离阀，17-混合器泵，18-排液阀i，19-多管喷射器，20-萃取罐，21-排空阀，22-转动刀片粉碎器，23-混合器，24-排液阀iii，25-排液阀ii，26-分离器c，27-二氧化碳循环阀，28-分离器i，29-单向阀i，30-二氧化碳压缩装置，31-二氧化碳进口阀。
具体实施方式
38.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
39.如图1所示，一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，所述系统设备主要包括净化器1、制冷蒸发器2、制冷压缩机4、制冷冷凝器6、携带剂罐8、多管喷射器19、萃取罐20、转动刀片粉碎器22、混合器23、分离器i 26、分离器ii 28以及二氧化碳压缩装置30，上述设备通过管道、控制阀门、泵体组成二氧化碳净化单元、二氧化碳预冷单元、二氧化碳压缩单元、携带剂进出料单元、物料进料单元、二氧化碳破壁单元、二氧化碳萃取单元和二氧化碳循环利用单元；
40.所述二氧化碳净化单元分别与二氧化碳压缩、二氧化碳循环利用部分相连接，并都交叉于净化器1；
41.所述二氧化碳预冷单元与二氧化碳压缩单元相连接，并交叉于制冷蒸发器2；
42.所述二氧化碳压缩单元分别与携带剂进出料单元、物料进料单元、二氧化碳破壁单元相连接，并都交叉于混合器23；
43.所述二氧化碳破壁单元与二氧化碳萃取单元相连接，并交叉于萃取罐20；
44.所述二氧化碳萃取单元与二氧化碳循环利用单元相连接，并交叉于分离器ii26。
45.优选地，如图1所示，所述二氧化碳净化单元包括依次连接的二氧化碳进口管道、净化器1和净化器出口管道；二氧化碳进口管道和净化器出口管道分别安装二氧化碳进口阀31和净化器出口阀3。
46.所述二氧化碳进口阀31为用于二氧化碳输送的特种阀门；
47.所述净化器1为带有过滤装置的设备；
48.所述二氧化碳净化单元的工作流程具体如下：
49.首先，二氧化碳从二氧化碳进口管道进入二氧化碳进口阀31；然后，再进入净化器1)中进行气体净化处理；最后，净化器1)中的残液可以经净化器出口阀3从净化器出口管道排出，从而完成二氧化碳净化工作过程。
50.优选地，如图1所示，所述二氧化碳预冷单元包括循环相接的制冷蒸发器2、制冷压缩机4、制冷冷凝器6，制冷冷凝器6与空气进口管道和空气进口管道相连通，制冷冷凝器6与制冷蒸发器2相接的管道上设置节流阀5，净化后的二氧化碳从净化器1输送至制冷蒸发器2，然后依次流经制冷压缩机4、制冷冷凝器6、节流阀5后循环至制冷蒸发器2，从而实现二氧化碳预冷。
51.所述制冷蒸发器2、制冷压缩机4、制冷冷凝器6、节流阀5所组成的制冷系统共同对二氧化碳进行预冷，降低其温度；
52.所述二氧化碳预冷单元的工作流程具体如下：
53.首先，来自大气环境中的空气经空气进口管道进入制冷冷凝器6中，空气被制冷冷凝器6加热后经空气出口(管道排出，向环境排放多余的热量；其次，制冷系统中制冷冷凝器6的制冷剂发生冷凝而液化，经节流阀5节流后制冷剂发生汽化；再次，经汽化后的制冷剂进入制冷蒸发器2对二氧化碳进行预冷处理，吸收二氧化碳的热量，降低其工作温度；然后，经预冷后的制冷剂进入制冷压缩机4进行压缩处理；最后，经压缩后的制冷剂再进入制冷冷凝器6，从而完成二氧化碳预冷工作过程。
54.优选地，如图1所示，所述二氧化碳压缩单元包括依次连接的二氧化碳压缩装置30、混合器23、以及连接二者的管道、设置在该管道上的单向阀i 29，二氧化碳压缩装置30的入口与制冷蒸发器2相连接。
55.所述二氧化碳压缩装置30的对象是经二氧化碳预冷单元预冷处理后的二氧化碳；二氧化碳压缩装置30可采用二氧化碳压缩机或二氧化碳高压泵，需要根据具体的工作条件进行合理地选择；
56.所述单向阀i 29为用于二氧化碳输送的特种单向阀门；
57.所述二氧化碳压缩单元的工作流程具体如下：
58.首先，经二氧化碳预冷单元冷却后的二氧化碳再进入二氧化碳压缩机/二氧化碳高压泵进行压缩；最后，经压缩后的二氧化碳再经单向阀i 29进入混合器23(hhq)，与混合器23中的携带剂和物料进行均匀混合，从而完成二氧化碳压缩工作过程。
59.优选地，如图1所示，所述携带剂进出料单元包括存储携带剂的携带剂罐8、将携带剂罐8内携带剂抽出的携带剂泵11、将携带剂泵11抽出的携带剂输送至混合器23的输液管道、安装在输液管道上的携带剂进口阀10和单向阀ii 7、将携带剂罐8内携带剂排出的出口管道、安装在出口管道上携带剂出口阀9。
60.所述携带剂进出料单元的携带剂可以是甲醇、乙醇等多种单一形式或混合的萃取溶剂；
61.所述携带剂进出料单元的工作流程具体如下：
62.首先，携带剂罐8中的携带剂经携带剂泵11进入输液管道，依次经过携带剂进口阀10、单向阀ii 7；最后，直接进入混合器23中与二氧化碳和物料进行均匀混合；此外，携带剂罐(xdjg)的携带剂也可经携带剂出口阀8并由携带剂出口管道排出，从而完成携带剂进出料工作过程。
63.优选地，如图1所示，所述物料进料单元包括为物料传送提供动力的进料泵13、进料泵13抽出的物料输送至混合器23的输料管道、安装在输料管道上的进料阀12和单向阀iii14。
64.所述混合器23是二氧化碳压缩部分、携带剂进出料部分和物料进料部分的各物料均匀混合，也可以是带有搅拌装置的设备；
65.所述物料进料单元的工作流程具体如下：
66.首先，经初步粉碎后的物料经物料进口(管道输入进料泵13中；然后，经进料阀12再进入单向阀iii14；最后，直接进入混合器23中与二氧化碳和携带剂进行均匀混合，从而完成物料进料工作过程。
67.优选地，如图1所示，所述二氧化碳破壁单元包括多管喷射器19、将混合器23混合后的混料抽出输送至多管喷射器19的混合器泵17、与多管喷射器19一体式设置的转动刀片粉碎器22。
68.所述混合器泵17需要适用于液态二氧化碳、液态萃取溶剂和物料粉末的输送；
69.所述多管喷射器19为带有多个高速喷射装置的设备，使其以很高的速度对转动刀片粉碎器22进行冲击；
70.所述转动刀片粉碎器22为带有多组立式刀片的高速转动装置，用于对混合物料粉末进行二次粉碎；
71.所述二氧化碳破壁单元的工作流程具体如下：
72.首先，经混合器23混合后的二氧化碳、携带剂和物料进入混合器泵17；其次，输送至多管喷射器19中进行多管高速射流喷射；然后，经喷射的二氧化碳、携带剂和物料以很高的速度撞击转动刀片粉碎器22进行高效破壁过程；最后，经破壁后再进入萃取罐20中，从而完成二氧化碳破壁工作过程。
73.优选地，如图1所示，所述二氧化碳萃取单元包括依次连接的萃取罐20、分离器i28、分离器ii26，萃取罐20与分离器i 28之间通过分离泵15、安装了分离阀16的管道相接，萃取罐20、分离器i 28、分离器ii26的排液口与分别设置了排液阀i18、排液阀ii25、排液阀iii24的排液管相接，用于排出萃取液和分离液；分离器i 28、分离器ii26的排液管可以合并共用同一套管道；萃取罐20的排气口与安装了排空阀21的二氧化碳出口管道相接。
74.所述萃取罐20主要用于液态二氧化碳和液态萃取溶剂对物料粉末进行萃取过程；
75.所述分离器i 28主要用于将萃取物和液态二氧化碳进行一次分离；
76.所述分离器ii 26主要用于将萃取物和气态二氧化碳进行二次分离；
77.所述二氧化碳萃取单元的工作流程具体如下：
78.首先，萃取罐20中的液态二氧化碳经分离泵15)进入分离阀16，再进入分离器i 28进行一次分离；其次，从分离器i2顶部出来的二氧化碳再进入分离器ii 26进行二次分离；再次，来自萃取罐20顶部的二氧化碳或空气可经排空阀21并由二氧化碳出口管道排出；然后，萃取罐20底部的萃取液可经排液阀i18并由排液出口排出；最后，分离器i 28和分离器ii26底部的萃取液可分别经排液阀ii25、排液阀iii24排出，两者排液管道合并后再由分离液出口排出，从而完成二氧化碳萃取工作过程。
79.优选地，如图1所示，所述二氧化碳循环利用单元包括依次连接的分离器ii26、二氧化碳循环阀27、净化器1具体为分离器ii 26的排气口通过安装了二氧化碳循环阀27的管道与净化器1的二氧化碳进口管道相接。
80.所述二氧化碳循环利用单元中二氧化碳可以进行全部循环利用，但存在少量的不可避免的损失，需要补加少量的新鲜二氧化碳；
81.所述二氧化碳循环利用单元的工作流程具体如下：
82.首先，经分离器ii26分离的二氧化碳进入二氧化碳循环阀27；最后，再进入净化器1中进行气体净化处理，从而完成二氧化碳循环利用工作过程。
83.以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，其特征在于：所述系统的设备主要包括净化器(1)、制冷蒸发器(2)、制冷压缩机(4)、制冷冷凝器(6)、携带剂罐(8)、多管喷射器(19)、萃取罐(20)、转动刀片粉碎器(22)、混合器(23)、分离器i(26)、分离器ii(28)以及二氧化碳压缩装置(30)；上述设备通过管道、控制阀门、泵体组成二氧化碳净化单元、二氧化碳预冷单元、二氧化碳压缩单元、携带剂进出料单元、物料进料单元、二氧化碳破壁单元、二氧化碳萃取单元和二氧化碳循环利用单元；其中，所述二氧化碳净化单元通过净化器(1)将二氧化碳进行净化；所述二氧化碳预冷单元通过由制冷蒸发器(2)、制冷压缩机(4)、制冷冷凝器(6)所组成的制冷系统将净化后的二氧化碳进行预冷，降低其温度；所述二氧化碳压缩单元通过二氧化碳压缩装置(30)将预冷后的二氧化碳进行压缩并输送至混合器(23)；所述携带剂进出料单元用于将携带剂罐(8)内的携带剂输送至混合器(23)；所述物料进料单元用于初步破碎的物料输送至混合器(23)；所述二氧化碳破壁单元通过多管喷射器(19)和转动刀片粉碎器(22)将混合器(23)混合后的混料进行破壁粉碎；所述二氧化碳萃取单元通过萃取罐(20)、分离器i(28)、分离器ii(26)将破壁粉碎的混料依次进行萃取、固-液、气-液分离；所述二氧化碳循环利用单元用于分离器ii(26)气-液分离后的二氧化碳进行回收。2.根据权利要求1所述一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，其特征在于：所述二氧化碳净化单元分别与所述二氧化碳压缩单元、所述二氧化碳循环利用单元相连接，并都交叉于净化器(1)；所述二氧化碳预冷单元与所述二氧化碳压缩单元相连接，并交叉于所述制冷蒸发器(2)：所述二氧化碳压缩单元分别与所述携带剂进出料单元、所述物料进料单元、所述二氧化碳破壁单元相连接，并都交叉所述于混合器(23)；所述二氧化碳破壁单元与所述二氧化碳萃取单元相连接，并交叉于所述萃取罐(20)；所述二氧化碳萃取单元与所述二氧化碳循环利用单元相连接，并交叉于所述分离器ii(26)。3.根据权利要求1或2所述一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，其特征在于：所述二氧化碳净化单元包括依次连接的二氧化碳进口管道、净化器(1)和净化器出口管道；二氧化碳进口管道和净化器出口管道分别安装二氧化碳进口阀(31)和净化器出口阀(3)；所述净化器(1)为带有过滤装置的设备。4.根据权利要求1或2所述一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，其特征在于：所述二氧化碳预冷单元包括循环相接的制冷蒸发器(2)、制冷压缩机(4)、制冷冷凝器(6)，制冷冷凝器(6)与空气进口管道和空气进口管道相连通，所述制冷冷凝器(6)与所述制冷蒸发器(2)相接的管道上设置节流阀(5)，所述净化器(1)的出口与所述制冷蒸发器(2)相接。5.根据权利要求1或2所述一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，其特征在于：所述二氧化碳压缩单元包括依次连接的二氧化碳压缩装置(30)、混合器(23)、以及连接二者的管道、设置在该管道上的单向阀i(29)，所述二氧化碳压缩装置(30)的入口与所述制冷蒸发器(2)相连接。6.根据权利要求1或2所述一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，其特征在于：所
述携带剂进出料单元包括存储携带剂的携带剂罐(8)、将所述携带剂罐(8)内携带剂抽出的携带剂泵(11)、将所述携带剂泵(11)抽出的携带剂输送至所述混合器(23)的输液管道、安装在所述输液管道上的携带剂进口阀(10)和单向阀ii(7)、将所述携带剂罐(8)内携带剂排出的出口管道、安装在所述出口管道上携带剂出口阀(9)；所述物料进料部分包括为物料传送提供动力的进料泵(13)、所述进料泵(13)抽出的物料输送至混合器(23)的输料管道、安装在输料管道上的进料阀(12)和单向阀iii(14)。7.根据权利要求1或2所述一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，其特征在于：所述二氧化碳破壁单元包括多管喷射器(19)、将所述混合器(23)混合后的混料抽出输送至所述多管喷射器(19)的混合器泵(17)、与所述多管喷射器(19)一体式设置的转动刀片粉碎器(22)。8.根据权利要求7所述一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，其特征在于：所述多管喷射器(19)为带有多个高速喷射装置的设备，所述多管喷射器(19)以高速对转动刀片粉碎器(22)进行喷射冲击；所述转动刀片粉碎器(22)为带有多组立式刀片的高速转动装置。9.根据权利要求1或2所述一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合系统，其特征在于：所述二氧化碳萃取单元包括依次连接的萃取罐(20)、分离器i(28)、分离器ii(26)，所述萃取罐(20)与所述分离器i(28)之间通过分离泵(15)和安装了分离阀(16)的管道相接，所述萃取罐(20)、所述分离器i(28)、所述分离器ii(26)的排液口与分别设置了排液阀i(18)、排液阀ii(25)、排液阀iii(24)的排液管相接；所述萃取罐(20)的排气口与安装了排空阀(21)的二氧化碳出口管道相接；所述二氧化碳循环利用单元包括依次连接的分离器ii(26)、二氧化碳循环阀(27)、净化器(1)，具体为所述分离器ii(26)的排气口通过安装了所述二氧化碳循环阀(27)的管道与所述净化器(1)的二氧化碳进口管道相接。10.采用权利1至9任一项所述系统进行超临界二氧化碳破壁与萃取耦合的工艺，其特征在于，所述工艺的方法包括如下步骤：s1、二氧化碳预处理，通过所述二氧化碳净化单元、二氧化碳预冷单元、二氧化碳压缩单元依次对二氧化碳进行净化、制冷、压缩处理；s2、固液气混合，将步骤s1预处理的二氧化碳气体、携带剂进出料单元输送的液态携带剂、物料进料部单元输送的固态物料送入混合器(23)，进行搅拌混合；s3、混料破壁粉碎，通过多管喷射器(19)和转动刀片粉碎器(22)将混合器(23)处理后的混料进行破壁粉碎；s4、萃取和分离，通过萃取罐(20)、分离器i(28)、分离器ii(26)将破壁粉碎的混料依次进行萃取、固-液、气-液分离；并将分离器ii(26)气-液分离后的二氧化碳进行回收。

技术总结
本发明公开了一种超临界二氧化碳破壁与萃取耦合工艺和系统，包括净化器、制冷蒸发器、制冷压缩机、制冷冷凝器、携带剂罐、多管喷射器、萃取罐、转动刀片粉碎器、混合器、分离器I、分离器II以及二氧化碳压缩装置，上述设备通过管道、阀门、泵体组成CO2净化、预冷及压缩单元和携带剂进出料、物料进料和CO2破壁、萃取及循环利用单元。本发明不仅实现了CO2、携带剂和物料的混合，还实现了超临界CO2破壁与萃取的高效耦合，提高了物料的萃取率，增加了其可利用度；强化了物料的破壁与萃取过程；并解决了CO2的高效循环利用问题；与现有技术相比，萃取率更高，萃取物的品质更佳，应用范围更广，减少了CO2的消耗，最终降低了生产成本，具有良好的环境效益。境效益。境效益。


技术研发人员：刘军 涂文锋 胡兆吉 邓腾 汪小志 唐广
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/16