專利名稱：用于提取油和脂肪的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用溶劑提取油和脂肪的裝置和方法。更具體地，本發(fā)明涉及從含油物質(zhì)中提取油和脂肪，而不使物質(zhì)、油或脂肪暴露于降解溫度。
背景技術(shù)：
大多數(shù)材料，無論合成的還是天然生成的，都包含一定量的油和脂肪。當(dāng)從材料中提取時(shí)，這些油和脂肪經(jīng)常具有可用于許多目的的有用特性。例如，從谷物中提取的油可用于烹飪或作為生物柴油的來源，而從各種天然生成的物質(zhì)中提取的脂肪可用于諸如唇膏的化妝品。各種溶劑可用于從含油物質(zhì)中提取油和脂肪。一些方法使用超臨界相的二氧化碳從各種天然產(chǎn)品中提取油。然而，由于二氧化碳提取的高成本，通常僅用于昂貴的項(xiàng)目或大量生產(chǎn)中，諸如醫(yī)藥品和速溶咖啡。用于提取油的其它通常使用的溶劑是例如在美國(guó)專利1，802，533,2, 254，245, 5，1041，245,5, 980，964和6，225，483中所述的烴類，諸如丁烷、異丁烷和丙烷。在上述出版物中所述的提取工藝中，用溶劑對(duì)原材料浸浴或潤(rùn)濕足夠長(zhǎng)的時(shí)間， 以使油和脂肪能夠溶解在溶劑中，或者以在溶劑上形成油水混合漂浮物，接著通過加熱來移除溶劑和/或借助于真空使溶劑汽化(boil off)。對(duì)已提取的溶劑和油混合物進(jìn)行加熱是不利的，這是因?yàn)樗茐牧艘烟崛∮偷囊恍┵|(zhì)量，從而影響例如它的味道、嗅覺分布、維他命含量和其它熱敏成分。在美國(guó)專利2，254，245,5, 980，964和6，225，483中所述的提取工藝建議使用冷溶劑來進(jìn)行提取。但冷溶劑或原材料被冷卻系統(tǒng)冷凍，這是耗能的且因此操作起來相當(dāng)貴。已知的提取工藝的另一缺點(diǎn)是它們使用大量的溶劑。處理次數(shù)相對(duì)較多，這是因?yàn)橛斜匾乖牧显谌軇┲薪≥^長(zhǎng)時(shí)間段以及還有必要后續(xù)從已提取的油和脂肪中移除溶劑。已知的提取方法還難以不經(jīng)過多重提取途徑就從原材料中獲得非常高產(chǎn)量的油。 除了時(shí)間和費(fèi)用，讓材料經(jīng)受多道提取輪次也不利地影響已提取油的質(zhì)量、油的嗅覺分布及產(chǎn)量。這對(duì)于任何被認(rèn)為相對(duì)稀少、油含量較低的物質(zhì)來說是尤其不期望的。在美國(guó)專利7，002, 029中所述的一種已知的提取工藝使用絕熱冷卻，以使用最小量的溶劑從原材料中提取油。然而，這種工藝具有使材料顯著冷卻的缺點(diǎn)，這會(huì)改變材料及其油或脂肪的特性。此外，這可引起在提取過程中材料在集油腔中凍結(jié)。因此，有必要不具有現(xiàn)有技術(shù)的問題和限制地改進(jìn)從含油物質(zhì)中提取油和脂肪。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于從含油物質(zhì)提取油和脂肪，而不使用會(huì)損壞或破壞所提取的油和/或脂肪內(nèi)的超臨界妥平醇(turpines)的降解溫度的裝置和方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的裝置可包括用于包含含油物質(zhì)的提取腔、集油腔、回收泵、與提取腔的至少一部分相鄰的第一腔套以及與集油腔的至少一部分相鄰的第二腔套。裝置還可包括用于加熱溶劑(諸如壓縮氣體)的換熱器、溶劑儲(chǔ)存箱、多個(gè)過濾器以及用于從裝置的各部件傳遞溶劑、脂肪和/或油或?qū)⑷軇?、脂肪?或油傳送到裝置的各部件中的多根管子或?qū)Ч?。裝置可以是氣密的并被抽真空，以在運(yùn)行前去除其中的至少一部分大氣。來自溶劑儲(chǔ)存箱、呈壓縮液體形式的溶劑可被換熱器加熱到溶劑的大致沸點(diǎn)，并且被泵入提取腔以溶解來自含油物質(zhì)的油和脂肪。溶劑的溫度和提取腔內(nèi)的低壓會(huì)引起溶劑在提取腔內(nèi)沸騰，由此使含油物質(zhì)混合并將物質(zhì)的不同表面暴露于溶劑，因而油和/或脂肪可比現(xiàn)有技術(shù)的方法更快地溶解。提取腔內(nèi)的沸騰在此被稱為低溫真空沸騰。溶劑的低溫真空沸騰允許呈蒸汽形式的溶劑通過回收泵被泵出提取腔的頂部和集油腔，而較重的油和脂肪落入集油腔。同時(shí)，回收泵減小提取腔和集油腔內(nèi)的壓力，便于上述低溫真空沸騰。另外，由回收泵接收的溶劑蒸汽可通過由回收泵施加于其的壓力進(jìn)行加熱，并且然后可以泵出到第一腔套和第二腔套內(nèi)，這些腔套構(gòu)造成向提取腔和集油腔提供每個(gè)腔套接收的來自溶劑的熱量。因此，即使當(dāng)各腔內(nèi)部的一部分加熱溶劑蒸汽被持續(xù)地泵出各腔時(shí)，腔套也可有助于保持各腔內(nèi)部的溶劑的低溫真空沸騰的熱量。因此，作為運(yùn)行回收泵的副產(chǎn)品形成的熱量通過被傳送到腔套而進(jìn)行循環(huán)利用，由此使裝置自調(diào)節(jié)對(duì)提取腔和集油腔的加熱。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法涉及將溶劑加熱到可便于低溫真空沸騰，但不會(huì)引起被提取的油和/或脂肪的質(zhì)量劣化的溫度；將已加熱的溶劑傳送到提取腔內(nèi)，用回收泵將至少一些溶劑泵出提取腔；將在提取腔內(nèi)提取的油和脂肪送到集油腔；用回收泵將溶劑泵出集油腔；以及將由回收泵接收的溶劑送到第一腔套和第二腔套。另外，該方法可包括將溶劑從第一腔套和第二腔套傳送到溶劑儲(chǔ)存箱，以再次被傳送到提取腔。在以下詳細(xì)說明書中更完整地描述本發(fā)明的這些和其它重要方面。


以下參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例構(gòu)造的油提取裝置的示意圖；圖2是圖1裝置的提取腔和集油腔的橫剖視示意圖；圖3是圖1的油提取裝置的示意圖，其示出在裝置內(nèi)各個(gè)點(diǎn)處物質(zhì)的狀態(tài)；圖4是使用圖1裝置從含油物質(zhì)中提取油和/或脂肪的方法的流程圖；圖5是油提取裝置的可替代實(shí)施例的局部橫剖視示意圖；圖6是圖5的螺旋導(dǎo)管的橫剖視示意圖；以及圖7是圖5的螺旋導(dǎo)管的局部立體圖。這些附圖并不將本發(fā)明限于本文所揭示和描述的具體實(shí)施例。這些附圖不一定是按比例繪制的，重點(diǎn)在于清楚地說明本發(fā)明的原理。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的以下詳細(xì)說明參照說明可實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例的附圖。這些實(shí)施例意在足夠詳細(xì)地描述本發(fā)明的各方面以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明?？衫闷渌鼘?shí)施例并進(jìn)行更改而不偏離本發(fā)明的范圍。因此，以下詳細(xì)說明沒有限制的意義。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書、以及這些權(quán)利要求所涵蓋的等同物的全部范圍所限定。
圖1至3示出用于從含油物質(zhì)14中提取油和脂肪12的油和脂肪提取裝置10。含油物質(zhì)14可以是含有油和/或脂肪的合成或天然生成的任何物質(zhì)或物質(zhì)的組合。例如，含油物質(zhì)14可以是任何生物質(zhì)，諸如種子、谷物、草地、樹皮、動(dòng)物副產(chǎn)品等，或者它可以是橡膠、塑料、礦物、灰塵等。附加地，含油物質(zhì)14可以是多種含油或脂肪的物質(zhì)的任何組合。裝置10可包括用于保持溶劑18的溶劑儲(chǔ)存箱16、換熱器20、提取腔22、集油腔 24、回收泵沈、用于向提取腔22和集油腔M供熱的第一腔套觀和第二腔套30、過濾器32、 34,36和多根管子38和多個(gè)閥40。裝置10的部件可由不銹鋼或由任何其它足夠剛性、耐久的材料制成。溶劑儲(chǔ)存箱16可以呈任何尺寸、形狀和構(gòu)造以儲(chǔ)存期望量的、用于從含油物質(zhì)14 中移除油和脂肪12的溶劑。溶劑18可以是具有沸點(diǎn)比大多數(shù)油和脂肪12足夠低的任何溶劑。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，溶劑18可具有在室溫下從華氏35到200°之間的沸點(diǎn)。例如，溶劑18可具有腔22、24內(nèi)足夠低的壓力下大約華氏80°或室溫下的沸點(diǎn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，溶劑18可以是異丁烷、丙烷和正丁烷的混合物。例如，溶劑可含有33 %的異丁烷、0. 5%的丙烷和66. 5%的正丁烷。然而，可使用用于從含油物質(zhì)中溶解油和脂肪的其它溶劑。溶劑儲(chǔ)存箱16可包括輸入口 42、輸出口 44和用于釋放其中任何氧氣的排出閥 (未示出)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，溶劑儲(chǔ)存箱可包括或聯(lián)接到用于輔助溶劑流經(jīng)裝置的一個(gè)或多個(gè)輔助泵(未示出)。然而，對(duì)于裝置10的操作來說不需要輔助泵。換熱器20可包括用于使溶劑18的溫度增加到便于提取腔22內(nèi)溶劑的低溫真空沸騰的理想溫度的熱源46。該溫度可以例如略微低于溶劑18的沸點(diǎn)。注意到，溶劑18的沸點(diǎn)與溶劑18所處的壓力相關(guān)。熱源46可以是輻射足以加熱溶劑18的熱量的任何物。例如，熱量可作為熱水、水蒸汽、蒸汽或其它不可燃燒的裝置對(duì)溶劑18加熱而提供給換熱器 20。提取腔22可具有頂部48、底部50和至少一個(gè)側(cè)部52，這些部分形成位于其間的封閉空間的預(yù)定容積。提取腔頂部、底部和側(cè)部48-52還可包括至少一個(gè)內(nèi)壁部M和至少一個(gè)外壁部56。提取腔22可包含含油物質(zhì)14。另外，提取腔22可包括輸入口 58、溶劑回收輸出口 60和油輸出口 62。提取腔22 的輸入口 58可包括噴灑裝置64，該噴灑裝置用于使溶劑18分布到提取腔22內(nèi)，且噴灑裝置64還可包括諸如文丘利噴嘴的噴嘴66。溶劑回收輸出口 60通過多根管子38中的一根連接到回收泵26，因而，回收泵沈可提供用于降低提取腔22內(nèi)壓力的真空或吸力，從而為提取腔22內(nèi)的溶劑18進(jìn)行低溫真空沸騰提供合適的條件。另外，真空或吸力還可使至少一部分溶劑18以蒸汽形式經(jīng)溶劑回收輸出口 60從提取腔22移除。油輸出口 62允許油和脂肪離開提取腔22。盡管可使用其它形狀，提取腔22可具有漏斗狀的形狀、具有從頂部48到底部50 減小的容積。漏斗狀的形狀可有助于將油和脂肪12聚集在用于收集的底部50中，并可防止所謂的“溝道作用”現(xiàn)象，該現(xiàn)象會(huì)阻止完全提取腔22中的所有材料。此外，已發(fā)現(xiàn)漏斗形狀對(duì)于在提取腔22中形成溶劑18的低溫氣體沸騰是有益的。提取腔22還可包括第一安全釋放閥68，如果提取腔22內(nèi)部壓力或內(nèi)容物的量變得太大，該第一安全釋放閥用于釋放提取腔22內(nèi)至少一部分內(nèi)容物。另外，提取腔22可包括底部50處的提取過濾器70，該提取過濾器在油和脂肪經(jīng)由油輸出口 62離開提取腔22之前從油和脂肪12中過濾出/分離至少一部分水、濕氣和/或溶劑。提取過濾器70可包括分子篩或其它任何合適的過濾物質(zhì)或裝置。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，第一傳感器72會(huì)在提取腔22充滿含油物質(zhì)14和/或溶劑18時(shí)發(fā)出信號(hào)。例如，第一傳感器72可以是音叉，該音叉構(gòu)造成在提取腔22充滿含油物質(zhì)14和/或溶劑18時(shí)經(jīng)歷振動(dòng)變化，或者構(gòu)造成當(dāng)音叉在經(jīng)歷這種振動(dòng)變化時(shí)引發(fā)溶劑停止流動(dòng)到提取腔22。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，提取腔22可聯(lián)接到真空泵(未示出)，以在含油物質(zhì) 14置于提取腔22中之后去除提取腔22內(nèi)的大氣。例如，提取腔22可以抽真空到10微米。 提取腔22的這種抽真空還可在通過裝置10完成油和脂肪的提取之后發(fā)生，因而，提取腔22 可在另一種含油物質(zhì)14置于提取腔22中之前被完全排空。在提取過程中，如本文所述的回收泵沈的真空或吸力可減小提取腔22內(nèi)的壓力， 從而允許溶劑18經(jīng)歷低溫真空沸騰。例如，回收泵沈可使提取腔22內(nèi)的壓力不以每平方英寸250磅增長(zhǎng)。通過降低提取腔22中的壓力，溶劑在提取腔22中沸騰的溫度也降低。例如，溶劑18可通過換熱器20加熱到約華氏80°，這會(huì)引起溶劑18由于回收泵沈所造成的壓力降低而開始在提取腔22內(nèi)沸騰。因此，提取腔22內(nèi)的溫度和壓力會(huì)引起溶劑的低溫真空沸騰，但不會(huì)足以引起從含油物質(zhì)14中提取的油或脂肪沸騰或加熱到破壞性的溫度。 這是有益的，因?yàn)楫?dāng)油和/或脂肪沸騰時(shí)，它們的超臨界妥平醇(turpines)會(huì)遭破壞或損毀。例如，高溫會(huì)負(fù)面地影響各種油和/或脂肪的味道、嗅覺分布、維他命含量和其它熱敏成分。溶劑18的低溫真空沸騰會(huì)使含油物質(zhì)14四處運(yùn)動(dòng)，以將物質(zhì)的新表面暴露于新溶劑，從而實(shí)現(xiàn)在比現(xiàn)有技術(shù)的提取方法更短的時(shí)間內(nèi)從物質(zhì)14中完全捕獲油。同樣，提取腔22的內(nèi)壁部M可包括較小的凹入部和/或凸起部，這些凹入部和/或凸起部也可使溶劑18能夠劇烈氣穴沸騰并有助于從提取腔22局部回收氣體形式的溶劑18。另外，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，小攪拌螺旋槳(未示出)可用于提取腔22中，以除了低溫真空沸騰外增加含油物質(zhì)14表面的暴露。集油腔M可構(gòu)造成接收來自提取腔22的油輸出口 62排放的材料，諸如油和脂肪 12。集油腔M可以是給定的用途所需的任何尺寸和形狀，并可包括第一端74、第二端76、 內(nèi)壁部78、外壁部80、輸入口 82、輸出口 84和第二安全釋放閥86，如果集油腔M內(nèi)部壓力或內(nèi)容物的量變得太大，則該第二安全釋放閥用于釋放集油腔M內(nèi)的至少一部分內(nèi)容物。輸出口 84可起到類似于提取腔22的溶劑回收輸出口 60的功能，將至少一根管子 38連接到回收泵26，以減小集油腔M內(nèi)的壓力并從集油腔M中移除至少一部分呈蒸汽形式的溶劑18。內(nèi)壁部78還可包括小的凹入部和/或凸起部，這些凹入部和/或凸起部也可使溶劑18能劇烈氣穴沸騰并有助于從提取腔22局部回收氣體形式的溶劑18。集油腔M可包括用于在集油腔M滿時(shí)發(fā)出信號(hào)的第二傳感器88。例如，第二傳感器88可以是音叉，該音叉構(gòu)造成在集油腔M充滿溶劑、油和/或脂肪時(shí)經(jīng)歷振動(dòng)變化， 并構(gòu)造成當(dāng)音叉經(jīng)歷這種振動(dòng)變化時(shí)引發(fā)油、脂肪和/或溶劑停止從提取腔22流動(dòng)到集油腔24?；厥毡蒙蚩梢允翘囟ㄓ猛舅璧娜魏纬叽绾托螤睿⒖砂ㄝ斎肟?90和輸出口92?；厥毡蒙蚩刹僮鞒蓮奶崛∏?2的溶劑回收輸出口 60和集油腔M的輸出口 84中的一個(gè)或兩個(gè)接收和/或提取蒸汽形式的溶劑18。然后，溶劑18可經(jīng)輸出口 92被泵出回收泵沈。可能需要?jiǎng)恿υ?未示出)以致動(dòng)回收泵沈的泵作用。動(dòng)力源可以是提供足以使回收泵沈運(yùn)作的、現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何動(dòng)力源。通過回收泵沈施加到溶劑18的壓力會(huì)對(duì)溶劑18加熱，因而，經(jīng)由回收泵沈的輸出口 92離開的溶劑比經(jīng)由回收泵沈的輸入口 90 進(jìn)入的溶劑18熱。第一腔套和第二腔套觀、30各自具有用于接收來自回收泵的溶劑的輸入口 94、96 以及用于將溶劑送到溶劑儲(chǔ)存箱16的輸出口 98、100。第一腔套和第二腔套觀、30可各自包括外層102、104和內(nèi)層106、108，這些層構(gòu)造成溶劑和/或溶劑蒸汽可從它們之間流動(dòng)。 例如，外層102、104和內(nèi)層106、108可沿內(nèi)層和外層102-108的邊緣部110彼此附連或彼此集成，以形成兩者之間的空間，在該空間內(nèi)，溶劑可從腔套觀、30的輸入口 94、96流動(dòng)到腔套觀、30的輸出口 98、100。此外，腔套觀、30可在腔套觀、30的內(nèi)層和/或外層102-108 上包含小的凹入部或凸起部，以使溶劑18可均勻地在內(nèi)層和外層102-108之間的整個(gè)腔套 28,30上流動(dòng)或分布。第一腔套28可接近于并大體遵循提取腔22的至少一部分的外部形狀。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，第一腔套觀可包圍在提取腔22的側(cè)壁52的大多數(shù)部分周圍。替代地， 第一腔套28可包括外層102，但不包括內(nèi)層106，且第一腔套28的外層102的邊緣部110 可密封抵靠提取腔22的外壁部56或與其成一體，因而，溶劑18可在提取腔22的外壁部56 和第一腔套觀的外層102之間流動(dòng)。第二腔套30可接近于并大體遵循集油腔M的至少一部分的外部形狀。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，第二腔套30可包圍在集油腔M的外壁部80的大多數(shù)部分周圍。替代地， 第二腔套30可包括外層104，但不包括內(nèi)層108，且第二腔套30的外層104的邊緣部110 可密封抵靠集油腔M的外壁部80或與其成一體，因而，溶劑18可在集油腔M的外壁部80 和第二腔套30的外層104之間流動(dòng)。裝置10的過濾器32-36可包括預(yù)提取過濾器32、預(yù)回收過濾器34和油分離器36。 這些過濾器可以是用于過濾溶劑18的任何過濾器。預(yù)提取過濾器32和預(yù)回收過濾器34可包括一部分分子篩和一部分活性木炭，以過濾出溶劑18中的任何油、脂肪或其它雜質(zhì)。例如，預(yù)提取和預(yù)回收過濾器32-34可包括50%活性木炭和50%分子篩。預(yù)提取過濾器32可以位于溶劑儲(chǔ)存箱16和換熱器20和/或提取腔22之間，以在溶劑18進(jìn)入提取腔22之前從離開溶劑儲(chǔ)存箱16的溶劑18中過濾雜質(zhì)、油和脂肪。預(yù)回收過濾器34可位于集油腔M、提取腔22和回收泵沈之間，以在溶劑18進(jìn)入回收泵沈之前從離開集油腔輸出口 84和提取腔溶劑回收輸出口 60的溶劑18中過濾雜質(zhì)、油和脂肪。油分離器36可位于集油腔M和預(yù)回收過濾器34之間，并可操作成攪動(dòng)離開集油腔24、呈蒸汽形式的溶劑18，因而，與溶劑蒸汽混合的任何油和/或脂肪將運(yùn)動(dòng)到油分離器 36之外，然后，油和/或脂肪可滴回到集油腔M中，而溶劑18 (比油和脂肪12輕)繼續(xù)被吸入預(yù)回收過濾器；34和回收泵沈中。多根管子38可以是包含在裝置10中的溶劑、脂肪和油經(jīng)其可從裝置10部件的各個(gè)輸出口傳送到裝置10部件的各個(gè)輸入口的任何導(dǎo)管。多根管子39還可各自具有一個(gè)或多個(gè)用于打開和關(guān)閉管子的閥40，由此使油、脂肪、溶劑或其它物質(zhì)可以流經(jīng)裝置10或使這種流動(dòng)停止。如上所述，某些控制裝置，諸如第一傳感器和第二傳感器72、88可與各個(gè)截流閥40聯(lián)接，因而，如特定用途所需那樣，會(huì)發(fā)生特定閥40的自動(dòng)截?cái)唷Ｔ趫D1和3中用箭頭示出裝置10的整個(gè)管子38中的溶劑、油和脂肪的流動(dòng)方向。 具體而言，溶劑18可從溶劑儲(chǔ)存箱16流動(dòng)到預(yù)提取過濾器32，從預(yù)提取過濾器32流動(dòng)到換熱器20，并且從換熱器20流動(dòng)到提取腔22。此外，油和脂肪12可從提取腔22流出并流入集油腔M。溶劑蒸汽還可從提取腔22的溶劑回收輸出口 60和從集油腔M的輸出口 84流動(dòng)到預(yù)回收過濾器34，且溶劑18可從預(yù)回收過濾器34流動(dòng)到回收泵沈。替代地，溶劑18可從集油腔M流動(dòng)到油分離器36，并且從油分離器32流動(dòng)到預(yù)回收過濾器34。最后，溶劑 18或溶劑蒸汽可從回收泵沈流動(dòng)到每個(gè)腔套觀、30，且然后從腔套觀、30流回到溶劑儲(chǔ)存箱16。圖3示出流經(jīng)多根管子38的材料的各種物質(zhì)狀態(tài)。具體地，液態(tài)的溶劑可從溶劑儲(chǔ)存箱16流動(dòng)到預(yù)提取過濾器32，并然后流動(dòng)到換熱器20。換熱器20可加熱溶劑18，接著該溶劑可作為已加熱液體被傳送到提取腔22。在提取腔22內(nèi)，溶劑18可經(jīng)歷低溫真空沸騰。從提取腔22流入集油腔M的油和脂肪12可以呈液態(tài)。從提取腔22流到預(yù)回收過濾器34并從集油腔M流到油分離器36、然后流到預(yù)回收過濾器34的溶劑18可呈蒸汽氣態(tài)。從預(yù)回收過濾器34流到回收泵沈的溶劑18可以呈蒸汽氣態(tài)?；厥毡蒙騼?nèi)的溶劑18被壓縮/加熱，因而離開回收泵沈的溶劑18可以在其流入腔套觀、30時(shí)呈被壓縮/被加熱的氣態(tài)。當(dāng)溶劑18流經(jīng)腔套觀、30時(shí)，熱量被傳遞到提取腔和集油腔22、24，且從腔套觀、30流到溶劑儲(chǔ)存箱16的溶劑18可以呈液態(tài)。圖4示出使用上述裝置10從含油物質(zhì)中提取油和脂肪的示例性方法200中的一些步驟。首先，含油物質(zhì)14可被插入提取腔22，提取裝置10可氣密密封，并且如步驟202 中所述，通過真空力可從裝置10中去除至少一部分大氣。然后，溶劑18可經(jīng)由提取腔22 的輸入口 58被傳送到提取腔22中。具體來說，溶劑18可如步驟204中所述從溶劑儲(chǔ)存箱 16被泵出，如步驟206中所述，經(jīng)過預(yù)提取過濾器32，被換熱器20加熱，且然后如步驟208 中所述被泵入提取腔22。已加熱的溶劑可通過來自回收泵沈的力和/或借助于一個(gè)或多個(gè)輔助泵(未示出)而被持續(xù)泵入提取腔22，直到實(shí)現(xiàn)油和/或脂肪完全產(chǎn)出或直到提取腔22過滿，在該位置，第一傳感器72會(huì)觸發(fā)閥40中的一個(gè)致動(dòng)，以阻止溶劑流入提取腔22。提取腔22內(nèi)已加熱的溶劑會(huì)由于來自換熱器20和第一腔套觀的熱量和低壓而沸騰?；厥毡蒙蚩山档吞崛∏?2內(nèi)的壓力，因此，如上所述允許溶劑在低溫沸騰。低溫真空沸騰會(huì)使含油物質(zhì) 14四處運(yùn)動(dòng)，以將物質(zhì)14的新表面暴露于新溶劑，以實(shí)現(xiàn)在比現(xiàn)有技術(shù)的方法短的時(shí)間內(nèi)和以比現(xiàn)有技術(shù)的方法大的產(chǎn)量從物質(zhì)14完全捕獲油。當(dāng)溶劑18從含油物質(zhì)14中去除油和脂肪12時(shí)，油和脂肪12會(huì)落到提取腔22的底部50并經(jīng)過提取過濾器70流入集油腔24，如步驟210中所述。由回收泵沈如步驟212 中所述從提取腔22以及如步驟214中所述從集油腔M中泵出呈蒸汽和/或氣態(tài)形式的溶劑。如上所述，油分離器36和預(yù)回收過濾器34可用于從溶劑18中分離油和脂肪12，并且使大多數(shù)或所有油和脂肪12保持在集油腔M中。由此，回收泵沈內(nèi)的溶劑18 (呈氣態(tài)形式)的壓縮可對(duì)溶劑18加熱，如步驟216中所述。當(dāng)工藝接近完成且較少的呈氣態(tài)形式的溶劑18被回收時(shí)，通過壓縮回收泵沈內(nèi)的溶劑18將產(chǎn)生較少的熱量，由此使較少的熱量被泵入腔套觀、30。如步驟218中所述，來自回收泵沈的溶劑18可被引向腔套觀、30，以加熱提取腔 22和集油腔M，從而使腔22J4加熱到保持溶劑18沸騰，因而可從通過裝置10提取的油和脂肪12中去除溶劑18。腔套觀、30通過使用來自回收泵沈的壓縮加熱溶劑18使溶劑回收過程中的熱量損失可回收，以向各腔22、M供熱。如步驟220中所述，溶劑18可從腔套觀、30被引回溶劑儲(chǔ)存箱16以再使用。當(dāng)集油腔M滿時(shí)，第二傳感器88可觸發(fā)各個(gè)閥40關(guān)閉，因而，沒有附加的油、脂肪或溶劑會(huì)進(jìn)入集油腔對(duì)。提取腔22內(nèi)剩余的含油物質(zhì)14在其油和脂肪12已被提取之后可從提取腔22中排空。另外，為了確保所有材料在提取工藝完成后從提取腔22中被去除，可使用真空力。例如，提取腔22可以抽真空成10微米。在圖5至7中所示的本發(fā)明的可替代實(shí)施例中，裝置可使用一個(gè)或多個(gè)漏斗112、 114和螺旋器116、118來基本上持續(xù)地運(yùn)作，漏斗和螺旋器用于將在溶劑18中浸浴的含油物質(zhì)14饋送到提取腔22，并用于將剩余的含油物質(zhì)14在其油和脂肪12已被提取之后從提取腔22饋送到補(bǔ)充裝置122的補(bǔ)充提取腔120中。在此，僅布局示出補(bǔ)充裝置122，但可具有與裝置10相似或相同的部件并以與裝置10以基本上相同的方式進(jìn)行運(yùn)作，由此附加地從含油物質(zhì)14中提取油和脂肪12。例如，補(bǔ)充裝置122可包括具有輸入口 9 和輸出口 98a的第一腔套^a，除了別的部件以外，補(bǔ)充提取腔120具有輸入口 58a、油輸出口 62a、溶劑回收輸出口 60a、噴灑裝置 64a以及提取過濾器70a。在各個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)充提取腔120可如通過提取腔22所用那樣將其油和脂肪14放空到相同的集油腔M中。例如，經(jīng)油輸出口 6 離開的油和脂肪可經(jīng)開口 8 進(jìn)入集油腔24。為了使用可由裝置10和補(bǔ)充裝置122集成裝置10的其它各個(gè)部件。漏斗112、114可各自通過一根或多根氣密導(dǎo)管IM連接到提取腔22內(nèi)的含油物質(zhì)開口 126。每個(gè)漏斗112、114都可將其內(nèi)容物，諸如在溶劑中浸浴的含油物質(zhì)，通過一個(gè)或多個(gè)漏斗閥128的打開和關(guān)閉而被放空到提取腔22內(nèi)。在打開漏斗的閥1 之前，漏斗 112或114可抽真空成其內(nèi)部壓力與提取腔22的內(nèi)部壓力相匹配。這樣，一個(gè)漏斗112可在填充溶劑18和含油物質(zhì)14的過程中并被抽真空，而另一個(gè)漏斗114使其閥1 處于打開位置并在將其內(nèi)容物放空到提取腔中的過程中。該過程可半連續(xù)地運(yùn)行，而每個(gè)閥1 在與另一閥128的不同時(shí)刻在打開和關(guān)閉位置之間交替。如上所述，一個(gè)螺旋器116可將浸浴在溶劑18中的含油物質(zhì)14饋送到提取腔22。 另一螺旋器118可將含油物質(zhì)14在油和脂肪12的期望產(chǎn)量已經(jīng)從含油物質(zhì)14中被提取之后的剩余物饋送到提取腔22之外。如圖5至7中所示，螺旋器118可在具有多個(gè)噴嘴132 和多根排出管134的螺旋導(dǎo)管130中居中，其中，噴嘴132可將附加的溶劑18添加到通過螺旋器118饋送的含油物質(zhì)14。此外，排出管134可用于將通過附加的溶劑18溶解的任何附加的油和/或脂肪釋放到螺旋導(dǎo)管130的捕油部136，然后捕油部可將它接收的油和/ 或脂肪引到集油腔M中。包括分子篩的絲網(wǎng)和/或其它類型的過濾器可用于從被過濾到螺旋導(dǎo)管130的捕油部136中的油和/或脂肪中過濾任何的水、濕氣和/或溶劑。一旦含油物質(zhì)14離開螺旋導(dǎo)管130，含油物質(zhì)14可進(jìn)入儲(chǔ)存單元138或進(jìn)入補(bǔ)充裝置122的補(bǔ)充提取腔120，并然后最終進(jìn)入儲(chǔ)存單元138。補(bǔ)充裝置122還將油和脂肪送到集油腔M并且可允許較高的油和/或脂肪產(chǎn)出。盡管已參照附圖所示的較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)注意也可采用等同物和在此進(jìn)行代替而不偏離權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的范圍。例如，可在裝置10內(nèi)使用附加的過濾器，或者過濾器可置于相對(duì)于裝置10的其它部件的不同位置。另外，裝置10可包括在此未涉及的各種開口和/或艙口(hatch)，以能夠觸及裝置10的各部件的內(nèi)部。最后，在此所述的管子、導(dǎo)管、輸入口和輸出口可具有與在此所示不同的位置和構(gòu)造或遵循到達(dá)目的地的不同路徑，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，描述完本發(fā)明的較佳實(shí)施例后，新的和期望由權(quán)利要求書保護(hù)的權(quán)利要求包括如下
權(quán)利要求
1.一種用于從含油物質(zhì)提取油和脂肪中至少一項(xiàng)的裝置，所述裝置包括提取腔，所述提取腔包括頂部和底部，包含含油物質(zhì)，并且構(gòu)造成用于接收溶劑和便于所述溶劑在所述提取腔內(nèi)進(jìn)行低溫真空沸騰；集油腔，所述集油腔構(gòu)造成用于接收來自所述提取腔的油和脂肪中至少一項(xiàng)；回收泵，所述回收泵構(gòu)造成用于從所述提取腔和所述集油腔中至少一個(gè)提取呈蒸汽形式的溶劑；以及與所述提取腔的至少一部分相鄰的第一腔套和與所述集油腔的至少一部分相鄰的第二腔套中的至少一個(gè)腔套，所述第一腔套和所述第二腔套構(gòu)造成接收由所述回收泵壓縮的溶劑。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括構(gòu)造成在進(jìn)入所述提取腔之前或在離開所述提取腔之后中的至少一種情況下從所述溶劑中去除雜質(zhì)的過濾器。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括溶劑儲(chǔ)存箱，所述溶劑儲(chǔ)存箱構(gòu)造成接收來自所述第一腔套和所述第二腔套中的至少一個(gè)腔套的溶劑，并且構(gòu)造成將溶劑輸出到所述提取腔。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括油分離器，所述油分離器構(gòu)造成使來自所述集油腔的溶劑在進(jìn)入所述回收泵之前流經(jīng)所述分離器并能操作成使所述油與所述溶劑分開。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括用于從所述裝置的各個(gè)部件中運(yùn)送油、脂肪和溶劑中的至少一項(xiàng)或者將所述至少一項(xiàng)傳送到所述各個(gè)部件的多根管子。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括熱源，所述熱源構(gòu)造成在所述溶劑進(jìn)入所述提取腔之前將所述溶劑加熱至足夠高到便于當(dāng)所述溶劑進(jìn)入所述提取腔時(shí)對(duì)所述溶劑進(jìn)行低溫真空沸騰、但并不高到引起油和脂肪沸騰的溫度。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括音叉，所述音叉構(gòu)造成在所述提取腔充滿溶劑時(shí)經(jīng)歷振動(dòng)變化，并且構(gòu)造成在所述音叉經(jīng)歷所述振動(dòng)變化時(shí)引發(fā)溶劑停止流動(dòng)到所述提取腔。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括音叉，所述音叉構(gòu)造成在所述集油腔充滿油和脂肪中的至少一項(xiàng)時(shí)經(jīng)歷振動(dòng)變化，并且構(gòu)造成在所述音叉經(jīng)歷所述振動(dòng)變化時(shí)引發(fā)油、脂肪和溶劑中的至少一項(xiàng)停止流動(dòng)到所述集油腔。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述提取腔具有漏斗狀形狀，并具有從所述提取腔的頂部到所述提取腔的底部逐步減少的容積。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述提取腔還包括接近所述提取腔的所述底部的過濾器，并且構(gòu)造成過濾出水和溶劑中的至少一項(xiàng)并允許油和脂肪流過。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括螺旋器，一旦所述提取腔已完成油提取過程，所述螺旋器用于將所述含油物質(zhì)從所述提取腔傳送到儲(chǔ)存單元和補(bǔ)充提取腔中的一個(gè)，所述補(bǔ)充提取腔用于從所述含油物質(zhì)中提取任何剩余的油和脂肪。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括第一漏斗，所述第一漏斗具有第一閥并構(gòu)造成當(dāng)所述第一閥打開時(shí)將所述含油物質(zhì)分配到所述提取腔內(nèi)；以及第二漏斗，所述第二漏斗具有第二閥并構(gòu)造成當(dāng)所述第二閥打開時(shí)將所述含油物質(zhì)分配到所述提取腔內(nèi)，其中當(dāng)任一個(gè)閥關(guān)閉時(shí)，對(duì)應(yīng)的漏斗充滿含油物質(zhì)并抽真空成使所述漏斗的內(nèi)部壓力與所述提取腔內(nèi)的壓力匹配，從而一旦所述閥打開時(shí)保持所述提取腔內(nèi)的壓力。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第一閥和所述第二閥交替打開，因而，當(dāng)所述第一漏斗充滿所述含油物質(zhì)時(shí)，所述第二漏斗將所述含油物質(zhì)分配到所述提取腔內(nèi)。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述螺旋器容納于螺旋導(dǎo)管內(nèi)，所述螺旋導(dǎo)管包括噴嘴、排出管和捕油部，因而，溶劑能經(jīng)由所述噴嘴噴灑到所述螺旋導(dǎo)管內(nèi)，且當(dāng)所述螺旋器傳送所述含油物質(zhì)時(shí)，油和脂肪能經(jīng)由所述排出管排入所述捕油器。
15.一種使用如下裝置從含油物質(zhì)中提取油和脂肪中的至少一項(xiàng)的方法，所述裝置包括熱源、包含含油物質(zhì)的提取腔、集油腔、回收泵以及與所述提取腔的至少一部分相鄰的第一腔套和與所述集油腔的至少一部分相鄰的第二腔套中的至少一個(gè)腔套，所述方法包括a)將溶劑加熱至足夠高的溫度，該溫度便于使所述溶劑在進(jìn)入所述提取腔時(shí)低溫真空沸騰，但并不高到引起油和/或脂肪沸騰；b)將所述溶劑傳送到所述提取腔內(nèi)；c)用所述回收泵將呈蒸汽形式的所述溶劑的至少一部分泵出所述提取腔；d)將所述提取腔內(nèi)的所述含油物質(zhì)中的油和脂肪中的至少一項(xiàng)傳送到所述集油腔；e)用所述回收泵將呈蒸汽形式的溶劑的至少一部分泵出所述集油腔；f)用所述回收泵壓縮所述溶劑；以及g)將所述溶劑從所述回收泵傳送到所述第一腔套和所述第二腔套中的至少一個(gè)腔套。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括在將所述溶劑傳送到所述提取腔之前從所述提取腔中去除大氣。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，加熱所述溶劑還包括將所述溶劑從溶劑儲(chǔ)存箱傳送到所述熱源。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括將所述溶劑從所述第一腔套和所述第二腔套中的至少一個(gè)腔套傳送到所述溶劑儲(chǔ)存箱。
19.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，還包括螺旋器，一旦所述提取腔完成油提取過程，所述螺旋器用于將所述含油物質(zhì)從所述提取腔傳送到儲(chǔ)存單元和補(bǔ)充提取腔中的一個(gè)，所述補(bǔ)充提取腔用于從所述含油物質(zhì)中提取任何剩余的油和脂肪。
20.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，還包括第一漏斗，所述第一漏斗具有第一閥并構(gòu)造成當(dāng)所述第一閥打開時(shí)將所述含油物質(zhì)分配到所述提取腔內(nèi)，以及第二漏斗， 所述第二漏斗具有第二閥并構(gòu)造成當(dāng)所述第二閥打開時(shí)將所述含油物質(zhì)分配到所述提取腔內(nèi)，其中當(dāng)任一個(gè)閥關(guān)閉時(shí)，對(duì)應(yīng)的漏斗充滿含油物質(zhì)并抽真空成使所述漏斗的內(nèi)部壓力與所述提取腔內(nèi)的壓力匹配，從而一旦所述閥打開時(shí)保持所述提取腔內(nèi)的壓力。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述第一閥和所述第二閥交替打開，因而，當(dāng)所述第一漏斗充滿所述含油物質(zhì)時(shí)，所述第二漏斗將所述含油物質(zhì)分配到所述提取腔內(nèi)。
22.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述螺旋器容納于螺旋導(dǎo)管內(nèi)，所述螺旋導(dǎo)管包括噴嘴、排出管和捕油部，因而，溶劑能經(jīng)由所述噴嘴噴射到所述螺旋導(dǎo)管內(nèi)，且當(dāng)所述螺旋器傳送所述含油物質(zhì)時(shí)，油和脂肪能經(jīng)由所述排出管排入所述捕油器。
23.一種用于使用溶劑從含油物質(zhì)中提取油和脂肪中的至少一項(xiàng)的裝置，所述裝置包括提取腔，所述提取腔包括頂部和底部，包含含油物質(zhì)，并且構(gòu)造成用于接收所述溶劑； 換熱器，所述換熱器構(gòu)造成將所述溶劑加熱至足夠高的溫度，該溫度便于所述溶劑的低溫真空沸騰，但小于油和脂肪的沸點(diǎn)；集油腔，所述集油腔構(gòu)造成用于接收來自所述提取腔的油和脂肪中的至少一項(xiàng)； 回收泵，所述回收泵構(gòu)造成用于從所述提取腔和所述集油腔中的至少一個(gè)中通過吸力提取呈蒸汽形式的溶劑；與所述提取腔的至少一部分相鄰的第一腔套和與所述集油腔的至少一部分相鄰的第二腔套中的至少一個(gè)腔套，所述第一腔套和所述第二腔套構(gòu)造成接收通過在所述回收泵內(nèi)壓縮而加熱的溶劑，并構(gòu)造成向所述提取腔和所述集油腔中的至少一個(gè)提供來自所述溶劑的熱量；以及溶劑儲(chǔ)存箱，所述溶劑儲(chǔ)存箱構(gòu)造成接收來自所述第一腔套和所述第二腔套中的至少一個(gè)腔套的所述溶劑，并構(gòu)造成將所述溶劑傳送到所述換熱器和所述提取腔中的至少一個(gè)。
全文摘要
一種用于不使用降解溫度而從含油物質(zhì)中提取油和脂肪的裝置和方法。該裝置可包括包含含油物質(zhì)的提取腔、集油腔、回收泵、與提取腔的至少一部分相鄰的第一腔套以及與集油腔的至少一部分相鄰的第二腔套。本方法涉及加熱溶劑和減小壓力以便于低溫真空沸騰，將已加熱的溶劑傳送到提取腔內(nèi)，該提取腔構(gòu)造成便于溶劑在提取腔內(nèi)的低溫真空沸騰，用回收泵將呈蒸汽形式的溶劑泵出集油腔，將在提取腔內(nèi)提取的油和脂肪送到集油腔，用回收泵將呈蒸汽形式的溶劑泵出集油腔，以及將由回收泵接收的溶劑傳送到第一腔套和第二腔套，以向各腔提供熱量。
文檔編號(hào)C11B1/10GK102333852SQ201080010385
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月29日
發(fā)明者J·H·戴維斯 申請(qǐng)人:崔斯塔產(chǎn)品股份公司