Trong trường hợp độ nhớt của chất lỏng là rất cao, quá trình trích ly đòi hỏi phải có sự liên hệ thích hợp giữa các dòng nhập liệu và dung môi. Điều này có thể được thực hiện bởi quá trình trộn cơ học hoặc bằng quá trình phun nguyên liệu nhớt thông qua một vòi phun. Trong trường hợp trộn cơ học, máy trộn có thể là thiết bị ghép đôi có từ tính hoặc theo cơ khí. Các trục quay được truyền động trực tiếp bởi một động cơ bên ngoài, trong khi ở trường hợp còn lại, trục quay được vận hành bởi từ trường. Các mô men xoắn được tạo ra bằng cách ghép cảm ứng từ thấp, tuy nhiên, không cần mối nối rotor quay, hay cho dầu bôi trơn. Khớp nối trực tiếp với ổ đĩa ở bên ngoài 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 mô men xoắn được thiết kế ở áp suất cao, với vòng bi mở rộng và mối nối là bắt buộc. Thêm vào đó, 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 môi siêu tới hạn, độ nhớt của sản phNm giảm, tạo điều kiện cho quá trình trộn và làm giảm mô men xoắn. Các dòng dung môi siêu tới hạn chảy qua nguyên liệu nhớt và chiết xuất các hợp chất hòa 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 có thể được thải ra từ phía dưới thiết bị . Nếu độ nhớt của nguyên liệu còn lại vẫn còn cao, lưu chất siêu tới hạn sẽ hỗ trợ việc loại bỏ phần đã trích. Quá trình này có thể được áp dụng cho vật liệu có 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 môi siêu tới hạn được trộn lẫn và phun qua một vòi phun. Dung môi siêu tới hạn làm giảm độ nhớt của nhập liệu và do đó làm giảm sức căng bề mặt. Bằng cách phun qua một đầu phun sương, tạo ra các giọt có kích thước rất nhỏ nhưng với một diện tích bề mặt rất lớn. Các dung môi siêu tới hạn chiết xuất các thành phần dễ hòa tan và phần không tan kết tủa ở dưới cùng của thiết bị. Quá trình này thích hợp khi có sự khác biệt đáng kể về độ tan giữa các hợp chất hòa tan không tan. Các thông 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: Mô hình cho một quá trình trích ly liên tục để loại dầu thô của Lecithin
1 Bồn chứa (tank) của lecithin thô 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 hoàn 10 Dòng CO2 vào
Một quá trình ứng dụng thiết bị đầu phun đã được phát triển thành công và ứng dụng trong công nghiệp, ví dụ như quá trình trích ly liên tục để loại dầu thô của lecithin. Đây là một quá trình liên tục, trong đó lecithin thô được bơm và trộn với CO2 siêu tới hạn và sau đó phun qua một đầu phun vào thân thiết bị với áp lực cao. Các chất béo trung hoà được hòa 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 hoà 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, nó không bao giờ được ứng dụng mở rộng cho công nghiệp, chủ yếu vì các tỷ lệ dung môi- nhập liệu rất cao và hàng loạt quá trình được sử dụng, do đó, 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 đó hàm ý chi phí đầu tư rất cao. Quy trình mới có hai ưu điểm: (1) quá trình thực hiện liên tục và (2) tỷ lệ dung môi- nhập liệu cần thiết là thấp.
Đây là một ví dụ về sản phNm công nghiệp được ứng dụng kĩ thuật trích ly bằng lưu chất siêu tới hạn, do đó, chi phí vận hành phải được so sánh với quy trình chế biến thông thường. Quá trình thông thường được ứng dụng trong ngành công nghiệp dầu béo bằng cách sử dụng acetone làm dung môi. Tuy nhiên, hình thức sử dụng acetone từ các dẫn xuất acetone (mesityl oxide) làm dung môi gây các hiệu ứng bất lợi quá trình khử dầu từ lecithin do độc tính của nó và tạo hương vị lạ. Ngành công nghiệp dầu béo đã tìm kiếm các phương pháp thay thế nhưng không tìm thấy cho đến ngày nay. Một quá trình tương tự có thể được áp dụng để loại bỏ các dung môi dư trong ngành công nghiệp dược phNm.