установка для удаления алкалоидов из чая

Формула изобретения

1. Установка для удаления алкалоидов из чая, содержащая автоклав с двумя соосными перфорированными вставками, внутренняя из которых заполнена активированным углем, соединенный всасывающим патрубком со внутренней вставкой автоклава насос, нагнетательный патрубок которого соединен с зазором между корпусом и внешней вставкой автоклава через нагреватель, смеситель чая с водой, соединенный с зазором между вставками автоклава, и буферную емкость с жидкой двуокисью углерода, соединенную магистралью с насосом и запорной арматурой параллельно автоклаву и нагревателю, отличающаяся тем, что она снабжена приводом противоположного вращения перфорированных вставок автоклава, а последний размещен горизонтально.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что активированный уголь имеет порошкообразную структуру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию чайной промышленности и может быть использовано для снижения содержания кофеина в чае.

Известна установка для удаления алкалоидов из чая, содержащая вертикальный автоклав с двумя соосными стационарными перфорированными вставками, внутренняя из которых заполнена активированным углем, соединенный всасывающим патрубком с внутренней вставкой автоклава насос, нагнетательный патрубок которого соединен с зазором между корпусом и внешней вставкой автоклава через нагреватель, смеситель чая с водой, соединенный с зазором между вставками автоклава, и буферную емкость с жидкой двуокисью углерода, соединенную магистралью с насосом и запорной арматурой параллельно автоклаву и нагревателю.

Недостатками этой установки являются низкая надежность и низкое качество обработки чая.

Задачей изобретения является повышение надежности работы установки путем исключения возможности блокировки чаем перфорации внутренней вставки и повышение качества обработки чая за счет повышения ее равномерности при исключении возможности образования радиальных каналов преимущественного прохода сверхкритической двуокиси углерода через массу чая от внешней вставки автоклава до внутренней.

Поставленная задача решается тем, что установка для удаления алкалоидов из чая, содержащая автоклав с двумя соосными перфорированными вставками, внутренняя из которых заполнена активированным углем, соединенный всасывающим патрубком с внутренней вставкой автоклава насос, нагнетательный патрубок которого соединен с зазором между корпусом и внешней вставкой автоклава через нагреватель, смеситель чая с водой, соединенный с зазором между вставкой автоклава, и буферную емкость с жидкой двуокисью углерода, соединенную магистралью с насосом и запорной арматурой параллельно автоклаву и нагревателю, согласно изобретению снабжена приводом противоположного вращения перфорированных вставок автоклава, а последний размещен горизонтально, при этом предпочтительно использовать порошкообразный активированный уголь.

Это позволяет осуществлять подачу сверхкритической двуокиси углерода в массу чая, перемещаемую в поле центробежных сил, разрушающих образующиеся радиальные каналы преимущественного прохода двуокиси углерода, и исключить блокировку перфорации внутренней вставки за счет ее самоочистки в поле центробежных сил.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки.

Установка для удаления алкалоидов из чая содержит горизонтальный автоклав 1 с двумя соосными перфорированными вставками 2 и 3, внутренняя из которых вставка 3 заполнена активированным углем 4, предпочтительно порошкообразным, соединенный всасывающим патрубком с вставкой 3 насос 5, нагнетательный патрубок которого соединен с зазором между корпусом автоклава 1 и внешней вставкой 2 через нагреватель 6, смеситель 7 чая с водой, соединенный с зазором между вставками 2 и 3 автоклава 1, буферную емкость 8 с жидкой двуокисью углерода, соединенную магистралью с насосом 9 и запорными вентилями 10 и 11 параллельно автоклаву 1 и нагревателю 6, и привод противоположного вращения вставок 2 и 3 автоклава 1, содержащий двигатель 12, вал которого соединен через ведущую шестерню 13 с ведомыми зубчатыми колесами с внешним зацеплением 14, выполненным на внутренней вставке 3, и с внутренним зацеплением 15, выполненным на внешней вставке 2 автоклава 1. На магистрали между автоклавом 1 и насосом 5 установлен запорный вентиль 16.

Установка работает следующим образом.

Чай смешивают с водой, например в соотношении 1:1, в смесителе 7 и подают в зазор между вставками 2 и 3 автоклава 1. Из буферной емкости 8 систему запитывают двуокисью углерода, осуществляя ее подачу насосом 9 при открытых вентилях 10 и 16 и закрытом вентиле 11. От двигателя 12 с помощью ведущей шестерни 13 вставки 2 и 3 автоклава 1 приводят в противоположное вращение посредством зубчатых колес с внешним 14 и внутренним 15 зацеплением соответственно. При проходе через нагреватель 6 двуокись углерода достигает сверхкритических параметров температуры и давления, например 61^оС и 32 МПа, при которых она поступает в автоклав 1. Далее при проходе через перфорацию внешней вставки 2 автоклава 1 двуокись углерода поступает в смесь чая с водой, вращающуюся совместно со вставкой 2. Всплытие капель сверхкритической двуокиси углерода во вращающемся слое смеси происходит с перемешиванием последнего без образования радиальных каналов преимущественного прохода, поскольку компоненты смеси в поле центробежных сил стремятся переместиться к периферии вставки 2, разрушая образующиеся каналы. Одновременно в самих каплях сверхкритической двуокиси углерода возникают тороидальные потоки. Это приводит к ускорению обновления поверхности контакта фаз и однократному срыву ламинарного пограничного слоя на границе раздела фаз. При характерных для данного процесса числах Рейнольдса, равных 100-1000, осредненные по времени числа Нуссельта выходят на значения 20-30, что свидетельствует об интенсификации массообмена в автоклаве 1. Далее сверхкритическая двуокись углерода совместно с растворенными в ней алкалоидами, в частности кофеином, поступает через перфорацию в полость внутренней вставки 3, заполненную активированным углем 4 предпочтительно в виде порошка. Выносимые из смеси двуокисью углерода частицы чая фильтруются на поверхности вставки 3 и сбрасываются в смесь ее тангенциальным по отношению к поверхности вставки 3 потоком и центробежными силами вращения самой вставки 3. Взаимодействие с активированным углем 4 в полости вставки 3 приводит к сорбции алкалоидов и очистке от них сверхкритической двуокиси углерода, удаляемой из полости вставки 3 и рециркулируемой насосом 5. В случае использования порошкообразного активированного угля 4 ввод в него сверхкритической двуокиси углерода в поле центробежных сил приводит к переходу угля 4 в псевдоожиженное состояние, в котором взаимодействие угля 4 со сверхкритической двуокисью углерода интенсифицируется аналогично ее взаимодействию со смесью чая с водой.

После завершения экстракции закрывают вентили 10 и 16 и выключают насос 9. При открытом вентиле 11 двуокись углерода удаляется из системы в буферную емкость 8. Далее отключают насос 5 и закрывают вентиль 11, после чего проэкстрагированный чай удаляют на сушку и заменяют активированный уголь 4. Далее цикл работы установки повторяется.

Таким образом, предлагаемая установка обладает повышенной надежностью работы и повышает качество обработки чая за счет интенсификации массообмена и повышения равномерности обработки.