установка для газожидкостной экстракции биологического сырья

Формула изобретения

1. Установка для газожидкостной экстракции биологического сырья, содержащая последовательно соединенные сырьевой питатель, смеситель, питатель, экстрактор, два испарителя и сборник экстракта, а также источник органического растворителя, соединенный со смесителем, источник сжиженного газа, соединенный с экстрактором, разгрузочное приспособление для шрота, соединенное с экстрактором, и размещенный в экстракторе барботер с системой сопл, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным барботером с системой сопл, установленным в смесителе, при этом выход газовой фазы первого по ходу процесса испарителя соединен с барботером экстрактора, а второго испарителя - с барботером смесителя.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сопла барботеров выполнены сверхзвуковыми.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что на входах в сопла установлены завихрители.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для экстрагирования биологического сырья жидкими бинарными экстрагентами и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии.

Известна установка для газожидкостной экстракции биологического сырья, содержащая последовательно соединенные сырьевой питатель, смеситель, экстрактор, два испарителя и сборник экстракта, а также источник органического растворителя, соединенный со смесителем, источник сжиженного газа, соединенный с экстрактором, разгрузочное приспособление для шрота, соединенное с экстрактором, и размещенный в экстракторе барботер с системой сопел, соединенный с выходом газовой фазы второго по ходу процесса испарителя (патент РФ N 2021836, кл. B 01 D 11/02, 1994).

Недостатком этой установки является высокая энергоемкость и низкая производительность.

Задачей изобретения является снижение энергоемкости и повышение производительности установки.

Поставленная задача решается тем, что установка для газожидкостной экстракции биологического сырья, содержащая последовательно соединенные сырьевой питатель, смеситель, питатель, экстрактор, два испарителя и сборник экстракта, а также источник органического растворителя, соединенный со смесителем, источник сжиженного газа, соединенный с экстрактором, разгрузочное приспособление для шрота, соединенное с экстрактором, и размещенный в экстракторе барботер с системой сопел, согласно изобретению, снабжена дополнительным барботером с системой сопел, установленным в смесителе, при этом выход газовой фазы первого по ходу процесса испарителя соединен с барботером экстрактора, а второго испарителя с барботером смесителя.

Это позволяет повысить производительность установки за счет ускорения разрушения клеточной структуры сырья и снизить энергоемкость за счет утилизации тепла фазового перехода второго компонента бинарного экстрагента.

В предпочтительном варианте сопла барботеров выполнены сверхзвуковыми. Это дополнительно повышает производительность установки за счет повышения энергоемкости разрушающих клеточную структуру сырья ультразвуковых колебаний. В этом случае целесообразна установка на входах в сопла завихрителей. Это аналогичным образом повышает производительность установки.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 фрагмент барботера.

Установка для газожидкостной экстракции биологического сырья содержит последовательно соединенные сырьевой питатель 1, смеситель 2, питатель 3, экстрактор 4, два испарителя 5 и 6 и сборник 7 экстракта, а также источник 8 органического растворителя, соединенный со смесителем 2, источник 9 сжиженного газа, соединенный с экстрактором 4, разгрузочное приспособление 10 для шрота, соединенное с экстрактором 4, и два установленных соответственно в экстракторе 4 и смесителе 2 барботера 11 и 12 с системами, предпочтительно сверхзвуковых, сопел 13, на входах в которые могут быть установлены завихрители 14.

При работе установки сырьевым питателем 1 биологическое сырье загружают в смеситель 2. Одновременно туда же подают органический растворитель из источника 8 до достижения образования смеси, пригодный к перекачиванию питателем 3 в экстрактор 4. Одновременно со смесью сырья с органическим растворителем из питателя 3 в экстрактор 4 подают сжиженный газ из источника 9.

По мере прохождения процесса экстракции шрот отработанного сырья отводится из экстрактора 4 приспособлением 10, а мисцелла сливается в испаритель 5. В последнем при повышении температуры происходит испарение сжиженного газа, который отводится в барботер 11, после чего кубовый остаток из испарителя 5 поступает в испаритель 6, в котором при повышении температуры происходит испарение органического растворителя, отводимого в барботер 12. Очищенный от растворителей экстракт из испарителя 6 поступает в сборник 7 экстракта, откуда удаляется на дальнейшую переработку или фасовку.

Отводимая из испарителей 5 и 6 газовая фаза компонентов бинарного экстрагента, через барботеры 11 и 12 поступает в экстрактор 4 и смеситель 2, соответственно через системы сопел 13. За счет теплообмена с экстракционной смесью или суспензией сырья в органическом растворителе происходит охлаждение и концентрация пузырьков компонентов бинарного экстрагента со схлопыванием кавитационных полостей. Это приводит к образованию зон генерирования ультразвуковых колебаний как в экстракторе 4, так и в смесителе 2. Под действием ультразвука происходит разрушение клеточных мембран биологического сырья, в результате чего резко падает его диффузионное сопротивление и увеличивается поверхность контакта фаз. В результате интенсифицируется процесс экстрагирования. Одновременно всплытие пузырьков газовой фазы компонентов бинарного экстрагента приводит к ее интенсивному перемешиванию, что обеспечивает облегчение приготовления смеси сырья с органическим растворителем, повышение качества смеси в смесителе 2 и ускоряет процесс обновления поверхности контакта фаз в экстракторе 4, повышая производительность установки.

При выполнении сопл 13 сверхзвуковыми на выходе из них происходит турбулентный срыв потоков газовой фазы, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей, что создает дополнительную зону генерирования ультразвуковых колебаний в экстракторе 4 и смесителе 2 и повышает их энергоемкость.

При наличии завихрителей 14 на входах в сопла 13 закрученный сверхзвуковой поток газовой фазы имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения в суспензии с ультразвуковой частотой до дробления потока на отдельные пузырьки. Таким образом, в экстракторе 41 и смесителе 2 создается третья зона возникновения ультразвуковых колебаний, повышающая их энергоемкость и производительность установки соответственно.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет сократить энергозатраты за счет утилизации потенциальной энергии обеих составляющих бинарного экстрагента и обладает повышенной производительностью за счет улучшения условий контакта фаз при разрушении клеточной структуры сырья до начала процесса экстракции.