Trong trường hợp độ nhớt của chất lỏng là rất cao, quá trình trích ly địi hỏi phải cĩ sự liên hệ thích hợp giữa các dịng nhập liệu và dung mơi. Điều này cĩ thể được thực hiện bởi quá trình trộn cơ học hoặc bằng quá trình phun nguyên liệu nhớt thơng qua một vịi phun. Trong trường hợp trộn cơ học, máy trộn cĩ thể là thiết bị ghép đơi cĩ từ tính hoặc theo cơ khí. Các trục quay được truyền động trực tiếp bởi một động cơ bên ngồi, trong khi ở trường hợp cịn lại, trục quay được vận hành bởi từ trường. Các mơ men xoắn được tạo ra bằng cách ghép cảm ứng từ thấp, tuy nhiên, khơng cần mối nối rotor quay, hay cho dầu bơi trơn. Khớp nối trực tiếp với ổ đĩa ở bên ngồi buồng trộn và các từ trường nam châm bảo đảm đúng hướng của trục quay. Khi sử dụng máy trộn cơ học, một trục cung cấp mơ men xoắn được thiết kế ở áp suất cao, với vịng bi mở rộng và mối nối là bắt buộc. Thêm vào đĩ, máy trộn phải được thiết kế phù hợp dựa trên các ứng dụng cụ thể. Hình 2.5 cho thấy một thiết bị trộn bằng cách sử dụng một khớp nối cơ khí được phát triển bởi Thar Technologies (Pittsburgh) hoạt động tại 69 MPa.
Hình 2. 5: Thiết bị trộn bằng cách sử dụng một khớp nối cơ khí. Thiết kế áp lực: 69 MPa
Trang 31
Trong quá trình phối trộn cơ học, nguyên liệu chất lỏng chảy nhớt được bơm vào thân thiết bị. Bằng cách thêm các dung mơi siêu tới hạn, độ nhớt của sản phNm giảm, tạo điều kiện cho quá trình trộn và làm giảm mơ men xoắn. Các dịng dung mơi siêu tới hạn chảy qua nguyên liệu nhớt và chiết xuất các hợp chất hịa tan. Lưu chất siêu tới hạn và các chiết xuất rời thiết bị trích ly từ đỉnh. Khi trích ly xong, các nguyên liệu sau trích cĩ thể được thải ra từ phía dưới thiết bị . Nếu độ nhớt của nguyên liệu cịn lại vẫn cịn cao, lưu chất siêu tới hạn sẽ hỗ trợ việc loại bỏ phần đã trích. Quá trình này cĩ thể được áp dụng cho vật liệu cĩ độ nhớt rất cao ở áp suất khí quyển.
Một thay thế khác cho quá trình trích ly nguyên liệu lỏng nhớt liên quan đến mối liên hệ giữa hai giai đoạn (tức là, trộn và phun hỗn hợp). Trong trường hợp này, nguyên liệu nhớt và dung mơi siêu tới hạn được trộn lẫn và phun qua một vịi phun. Dung mơi siêu tới hạn làm giảm độ nhớt của nhập liệu và do đĩ làm giảm sức căng bề mặt. Bằng cách phun qua một đầu phun sương, tạo ra các giọt cĩ kích thước rất nhỏ nhưng với một diện tích bề mặt rất lớn. Các dung mơi siêu tới hạn chiết xuất các thành phần dễ hịa tan và phần khơng tan kết tủa ở dưới cùng của thiết bị. Quá trình này thích hợp khi cĩ sự khác biệt đáng kể về độ tan giữa các hợp chất hịa tan khơng tan. Các thơng số quan trọng trong quá trình này là cơ cấu phối trộn của thiết bị, cơ cấu đầu phun, thân thiết bị trích ly, và quá trình loại bỏ chất rắn
Trang 32
Hình 2. 6: Mơ hình cho một quá trình trích ly liên tục để loại dầu thơ của Lecithin
1 Bồn chứa (tank) của lecithin thơ 6 Điều chỉnh áp lực
2 Bơm 7 Đầu phun
3 Thiết bị gia nhiệt 8 Thân thiết bị trích ly 4 Thiết bị phối trộn 9 Thiết bị chứa huyển tiếp 5 Máy bơm tuần hồn 10 Dịng CO2 vào
Một quá trình ứng dụng thiết bị đầu phun đã được phát triển thành cơng và ứng dụng trong cơng nghiệp, ví dụ như quá trình trích ly liên tục để loại dầu thơ của lecithin. Đây là một quá trình liên tục, trong đĩ lecithin thơ được bơm và trộn với CO2 siêu tới hạn và sau đĩ phun qua một đầu phun vào thân thiết bị với áp lực cao. Các chất béo trung hồ được hịa tan trong CO2, trong khi các chất béo phân cực được kết tủa ở phần dưới cùng của thiết bị. CO2 và các chất béo trung hồ rời khỏi thiết bị và chất béo tự phân tách. Các chất béo phân cực ở dạng bột được liên tục chuyển đến một bể chứa chuyển tiếp (hình 2.6). Một số nghiên cứu đã được thực hiện đầu những năm 1980, tuy nhiên, nĩ khơng bao giờ được ứng dụng mở rộng cho cơng nghiệp, chủ yếu vì các tỷ lệ dung mơi- nhập liệu rất cao và hàng loạt quá trình được sử dụng, do đĩ, năng
Trang 33
suất sản xuất rất thấp. Vì vậy, kích thước thiết bị cần thiết để đáp ứng nhu cầu thương mại là rất lớn, trong đĩ hàm ý chi phí đầu tư rất cao. Quy trình mới cĩ hai ưu điểm: (1) quá trình thực hiện liên tục và (2) tỷ lệ dung mơi- nhập liệu cần thiết là thấp.
Đây là một ví dụ về sản phNm cơng nghiệp được ứng dụng kĩ thuật trích ly bằng lưu chất siêu tới hạn, do đĩ, chi phí vận hành phải được so sánh với quy trình chế biến thơng thường. Quá trình thơng thường được ứng dụng trong ngành cơng nghiệp dầu béo bằng cách sử dụng acetone làm dung mơi. Tuy nhiên, hình thức sử dụng acetone từ các dẫn xuất acetone (mesityl oxide) làm dung mơi gây các hiệu ứng bất lợi quá trình khử dầu từ lecithin do độc tính của nĩ và tạo hương vị lạ. Ngành cơng nghiệp dầu béo đã tìm kiếm các phương pháp thay thế nhưng khơng tìm thấy cho đến ngày nay. Một quá trình tương tự cĩ thể được áp dụng để loại bỏ các dung mơi dư trong ngành cơng nghiệp dược phNm.