Nguyên tắc làm việc như sau: hỗn hợp đầu F dẫn vào thiết bị chiết 1 được trộn lẫn với một lượng dung môi thứ G1 cho đến khi đạt cân bằng. Tách pha chiết E1 ra còn raphinat bậc 1: R1 dẫn vào thiết bị chiết 2, được trộn lẫn với một lượng dung môi thứ G2
mới cho đến khi đạt cân bằng, tách pha chiết E2 ra còn raphinat bậc 2; R2 lại dẫn vào làm nguyên liệu đầu ở thiết bị chiết 3 và quá trình lại xảy ra tương tự như trên cho đến khi raphinat đạt được nồng độ theo yêu cầu.
Như vậy quá trình chiết nhiều bậc chéo dòng chính là lặp lại nhiều lần quá trình chiết một bậc. Lượng dung dịch chiết thu được ở mỗi bậc là E1, E2, E3,... Chứa lượng cấu tử cần tách giảm dần. Lượng dung môi tiêu tốn chung thì bằng tổng dung môi tiêu tốn ở mỗi bậc.
Quá trình chiết nhiều bậc chéo dòng có thể tiến hành bằng phương pháp gián đoạn trong cùng một thiết bị có cánh khuấy. Với một lượng hỗn hợp đầu F, người ta đổ
nhiều lần dung môi G, mỗi lần đổ một lượng dung môi G cần thiết vào thiết bị và khuấy đến trạng thái cân bằng rồi để lắng lớp raphinat và dung dịch chiết. Sau đó tách lớp dung dịch chiết ra, còn raphinat được giữa lại trong thiết bị và lại tiếp tục rót một lượng dung môi G vào rồi tiến hành quá trình tương tự như trên cho đến khi raphinat có nồng độ đạt yêu cầu.
Quá trình này có thế được biểu diễn trên đồ thị tam giác (hình 3.12) như sau: Hỗn hợp đầu được biểu diễn ở điểm F trộn với dung môi G1 được biểu diễn ở diễn ở điểm N1. Sau khi đạt được cân bằng ta thu được pha chiết E1 và pha raphinat R1. Raphinat bậc một là nguyên liệu đầu của bậc 2, ở đây được trộn với một lượng dung môi mới G2 nên điểm hỗn hợp N2 nằm trên đoạn thẳng ,..., số đường liên hợp chính là số bậc trong chiết nhiều bậc chéo dòng.
Hình3.11. Sơ đồ chiết nhiều bậc chéo dòng
Nếu dung môi đầu L và dung môi thứ G không hòa tan hoặc hòa tan rất ít vào nhau thì ta có thể biểu diễn quá trình này trên đồ thị - (hình 3.13).
Ưu điểm của phương pháp chiết này là có thể tách được triệt để cấu tử tách trong raphinat. Nhưng có nhược điểm là tốn nhiều dung môi và nồng độ của cấu tử phân bố trong dung dịch chiết loãng. Có thể khắc phục được nhược điểm này bằng cách chiết nhiều bậc ngược chiều.