экстрактор для древесной зелени

Формула изобретения

ЭКСТРАКТОР ДЛЯ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ, содержащий емкость с крышкой, служащей конденсатором паров, внутри емкости установлены решетчатое ложное днище и подогреватель, отличающийся тем, что в полости емкости размещена заглушенная сверху камера, нижний открытый участок которой расположен под ложным днищем, при этом экстрактор снабжен генератором пневматических импульсов, который сообщен трубопроводом с внутренней полостью указанной камеры для создания резонансного режима колебаний в обрабатываемой среде.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экстракционным аппаратам и может быть использовано для экстрагирования из древесной зелени при химической ее переработке с целью получения обогащенных биологически активными веществами экстрактов.

Известен роторно-дисковый экстрактор для древесной зелени, содержащий корпус с двумя дисками с нанесенными в радиальном направлении прорезями, один из которых неподвижен, а другой насажен на вал и соединен с электродвигателем. При вращении диска прорези в нем попеременно совмещаются с прорезями в неподвижном диске или смещаются относительно их, в результате чего создается пульсационное движение жидкостей среды, в значительной степени интенсифицирующее процессы переноса [1]

Однако работа такого экстрактора сопровождается разрушением древесной зелени, что связано с трудностями отделения ее от экстракта. Кроме того, экстрактор имеет повышенные энергозатраты из-за большого сопротивления движению рабочей среды в узком зазоре при вращении диска.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является дефлегмационно-оросительный экстрактор для древесной зелени, содержащий цилиндрическую емкость с размещенными во внутренней ее полости ложным днищем, подогревателем и конденсатором, в котором экстрагирование находящейся на ложном днище измельченной древесной зелени осуществляют при противоточном движении пара и конденсата экстрагента. Это способствует равномерному распределению экстрагента в неподвижном слое древесной зелени и возможности получения высококонцентрированных экстрактов [2]

Однако из-за длительного пребывания лабильных биологически активных веществ при высокой температуре в зоне нагрева происходит их разложение, кроме того велики энергозатраты по причине обработки древесной зелени паром и конденсатом экстрагента, недостаточна степень извлечения экстрактивных веществ.

Задача изобретения повышение выхода экстрактивных веществ, сохранение их биологической активности и снижение энергозатрат.

Для этого в экстракторе для древесной зелени, содержащем емкость с размещенными во внутренней ее полости ложным днищем, подогревателем и конденсатором, внутренняя полость емкости соединена с генератором колебаний и снабжена заглушенной вверху камерой, нижний открытый конец которой выведен под ложное днище.

При наличии заглушенной вверху камеры после заполнения емкости экстрагентом в камере образуется газовая полость, которая может служить буферной (резонансной) или пульсационной в зависимости от выбранного способа соединения генератора колебаний с емкостью. Поскольку в емкости имеется другая (остаточная, необходимая для отвода пара экстрагента) газовая полость между крышкой и слоем экстрагента с древесной зеленью, то в этом случае с помощью генератора колебаний можно осуществлять колебательные воздействия на жидкофазную среду в резонансном режиме (по аналогии с теми, которые возникают при колебаниях находящегося между двумя пружинами груза, где грузом является жидкофазная среда, а пружинами газовые полости). Благодаря работе экстрактора в резонансном режиме резко сокращаются его энергозатраты, поскольку в процессе экстрагирования экстрагент находится в жидкофазном состоянии и не требует испарения и конденсации, а затраты энергии на создание резонансного режима и его поддержание малы по сравнению с затратами на них.

При организации резонансных колебаний жидкофазной среды с необходимой частотой и амплитудой можно создать такие условия, при которых она будет испытывать гораздо более мощные динамические воздействия по сравнению с безрезонансными колебаниями или гравитационным течением и совершать возвратно-поступательные перемещения относительно камеры (из камеры в полость емкости и наоборот), что приведет к более быстрому вымыванию экстрактивных веществ с поверхности измельченной древесной зелени и проникновению экстрагента во внутренние полости клеток, при пульсационных перемещениях которого возможно и разрушение межклеточных мембран. В результате таких воздействий сокращается время экстрагирования до 1-1,5 ч, происходит обогащение экстракта биологически активными веществами и повышается их выход.

Предпочтительнее совмещать ложное днище с днищем контейнера с измельченной древесной зеленью, в этом случае упрощаются процессы ее загрузки и выгрузки, отделения экстракта от отработанного сырья.

Генератор колебаний может быть подсоединен к внутренней полости емкости в верхней части (колебания передаются через верхнюю газовую полость) либо к той ее части, которая заполнена экстрагентом (колебания передаются непосредственно жидкофазной среде), либо к газовой полости камеры. Предпочтительнее передача колебаний через газовую полость камеры, поскольку верхняя часть полости емкости обычно соединена с выносным конденсатором паров экстрагента и, следовательно, с атмосферой, в этом случае эффективность колебательных воздействий снижается из-за трудностей перевода их в резонансный режим.

Экстрактор может быть применен для экстрагирования любого подобного по дисперсности древесной зелени растительного или другого сырья.

На чертеже показан предлагаемый экстрактор.

Экстрактор состоит из емкости 1 со съемными крышкой 2 и днищем 3. Внутри емкости установлен контейнер 4, имеющий ложное днище (решетку) 5 и заглушенную вверху камеру 6, нижний открытый конец которой выведен под ложное днище 5. Внутренняя полость камеры 6 сообщена через трубопровод 7 с генератором 8 пневматических импульсов. Контейнер 4 заполнен измельченной древесной зеленью 9, а емкость 1 экстрагентом с образованием в ней остаточной газовой полости 10, высота которой может регулироваться уровнем размещения переливного патрубка 11, и газовой полости 12 в камере 6. Экстрактор снабжен также внутренним подогревателем 13 и при необходимости теплообменной рубашкой 17 и 15, конденсатором-крышкой 2 и технологическими штуцерами 14 для загрузки экстрагента и отвода его пара 15 для выгрузки экстракта и 16 для подачи острого водяного пара.

Экстрактор работает следующим образом.

После загрузки контейнера 4 с измельченной древесной зеленью в емкость 1, ее заполнения экстрагентом через штуцер 14 с образованием газовой полости 10 заданной высоты и герметизации с помощью съемной крышки 2 включают внутренний подогреватель 13 и при необходимости подают теплоноситель в теплообменную рубашку 17, доводят рабочую температуру экстрагента до заданной и поддерживают ее постоянной на протяжении всего периода экстрагирования. Одновременно с подогревателем включают конденсатор и генератор пневматических импульсов 8 и регулированием его частоты и амплитуды устанавливают резонансный режим колебаний (который фиксируют по изменению рабочего давления) и поддерживают его постоянным на протяжении всего процесса экстрагирования.

При резонансном режиме колебаний экстрагент совершает возвратно-поступательные движения в слое древесной зелени, которые приводят к взвешиванию твердых частиц и их перемещению в экстрагенте, при этом амплитуда колебаний экстрагента резко возрастает по сравнению с задаваемой генератором колебаний.

По окончании экстрагирования отключают подачу теплоносителя, открывают штуцер 15 и сливают экстракт из емкости в сборник (возможно без отключения генератора колебаний) до уровня размещения ложного днища 5.

Затем отключают генератор 8 пневматических импульсов. Доводят температуру оставшегося в емкости экстрагента с экстрактом (с помощью подогревателя 13) до кипения и его конденсатом (при конденсации паров на крышке-конденсаторе 2 или в выносном конденсаторе) проводят смыв остатков экстракта с отработанного сырья, после чего сливают остатки экстракта через штуцер 15 и осуществляют отдувку остатков экстрагента острым водяным паром, подводимым через штуцер 16. По окончании отдувки экстрагента сливают остатки водного его раствора, снимают верхнюю крышку 2 и выгружают контейнер 4 с отработанным сырьем.

В предлагаемом экстракторе пульсационно-резонансного типа емкостью 0,075 м³ (диаметр 0,4 м, высота 0,6 м) с при загрузке 12,5 кг измельченной до волокнистого состояния древесной зелени 50%-ной влажности и экстрагировании бензином БР-1 с амплитудой вынужденных колебаний 5 мм и частотой резонансных колебаний 5 Гц в течение 1,5 ч выход экстрактивных веществ (по сухому остатку) составляет 9% от абс.сух.сырья (или 95% от теоретически возможного), из них жирорастворимых веществ 80% При этом потребляемая мощность составляет 0,5 кВт/кг абс.сух.сырья.

В базовом дефлегмационно-оросительном экстракторе (объем 1,3 м³, диаметр 1,0 м, высота 2,0 м) при плотности орошения 15 кг/(кг ч) на загрузку из 350 кг древесной зелени аналогичной дисперсности выход экстрактивных веществ за 3 ч экстрагирования бензином той же марки составляет 5% от абс.сух.сырья, из них жирорастворимых веществ 60% при потребляемой мощности 1,5 кВт/кг абс. сух.сырья.

Таким образом, предлагаемое решение позволяет повысить более чем в полтора раза выход экстрактивных веществ и приблизить его к теоретически возможному при увеличении содержания пигментов в них на 30% и снижении энергозатрат практически в три раза.