установка для газожидкостной экстракции биологического сырья

Формула изобретения

Установка для газожидкостной экстракции биологического сырья, содержащая установленные в общем корпусе экстрактор и испаритель и конденсатор, соединенный магистралями по жидкой фазе с экстрактором, а по газовой фазе с испарителем, отличающаяся тем, что экстрактор и испаритель выполнены разделенными перегородкой с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел, на входах в которые установлены завихрители, а магистрали, соединяющие конденсатор с испарителем и экстрактором снабжены регулируемой запорной арматурой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для экстракции биологического сырья сжиженными газами и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии.

Известна установка для газожидкостной экстракции, содержащая установленные в общем корпусе экстрактор и испаритель, разделенные сплошной стенкой и связанные через сливную трубку с запорной арматурой, и конденсатор, соединенный магистралями по газовой фазе с испарителем, а по жидкой фазе с экстрактором (Касьянов Г. И. Квасенков О. И. Нематуллаев И. Нестеров В. В. Обработка растительного сырья сжиженными и сжатыми газами. обзорная информация "Пищевая промышленность", серия 14, "Обзоры по информационному обеспечению государственных научно-технических программ", М. АгроНИИТЭИПП, вып. 2,3; 1993, с.13).

Недостатком этой установки является экстенсивность экстракции.

Задача изобретения интенсификация процесса экстракции.

Задача решается тем, что в установке для газожидкостной экстракции биологического сырья, содержащей установленные в общем корпусе экстрактор и испаритель и конденсатор, соединенный магистралями по газовой фазе с испарителем и по жидкой фазе с экстрактором, согласно изобретению, экстрактор и испаритель выполнены разделенными перегородкой с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел, на входах в которые установлены завихрители, а магистрали, соединяющие конденсатор с испарителем и экстрактором снабжены регулируемой запорной арматурой.

Это позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет улучшения условий контакта фаз.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 - увеличенный фрагмент I фиг. 1.

Установка для газожидкостной экстракции биологического сырья содержит установленные в общем корпусе 1 и разделенные перегородкой 2 с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел 3, на входах в которые установлены завихрители 4, экстрактор 5 и испаритель 6 и конденсатор 7, соединенный магистралями 8 и 9 с регулируемой запорной арматурой 10 и 11 по газовой фазе с испарителем 6, а по жидкой фазе с экстрактором 5 соответственно, а также источник 12 экстрагента и сборник 13 экстракта.

При работе установки биологическое сырье загружают в экстрактор 1 и заполняют систему сжиженным газом из источника 13. Экстрагент циркулирует в системе в непрерывном потоке при проходе через сопла 3 в испаритель 6, переходе в газовую фазу, конденсации в конденсаторе 7 или экстракторе 5 и возврата в цикл. Соотношение расходов газовой фазы экстрагента, подаваемой в экстрактор 1 и конденсатор 3 регулируется арматурой 10.

Часть газовой фазы экстрагента, поступающая в экстрактор 1 при повышении давления в испаритель 2, закручивается завихрителем 4 и ускоряется в соплах 3 перегородки 2 до сверхзвуковой скорости, охлаждаясь за счет адиабатного расширения. На выходе из сопел 3 происходит турбулентный срыв сверхзвуковых потоков газовой фазы экстрагента, сопровождаемый образованием и охлопыванием кавитационных полостей. Закрученный сверхзвуковой газовой фазы экстрагента имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения в экстракционном объеме с ультразвуковой частотой до дробления на отдельные пузырьки, всплывающие в экстракционной смеси под давлением силы инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии оси трения и поля гравитационных сил. В таких условиях происходит активное перемешивание экстракционной смеси и пульсации давления в ней, периодически перекрывающие выход газовой фазы из сопел 3 и приводящие к подаче в испаритель 6 из экстрактора 5 очередной порции жидкой фазы мисцеллы. В пузырьках газовой фазы экстрагента возникают тороидальные потоки и пульсации объема, способствующие ускорению обновления поверхностей контакта фаз и уменьшению толщины пограничных ламинарных слоев. В результате при характерных для данного устройства числах Рэйпольдса, равных 100 500, осредненные по времени числа Нуссельта достигают значений 25 40. При теплообмене такой интенсивности происходит охлаждение биологического сырья, которое сопровождается резким увеличением поверхности контакта фаз в экстракционной смеси и падением диффузионного сопротивления сырья. В условиях полного перемешивания экстракционной смеси, когда критерий Бис стремится к бесконечности при граничных условиях первого рода осредненные по времени числа Шервуда достигают значений 30 60. Такая интенсивность массообмена способствует быстрому завершению истощающей экстракции, после которого перекрытием вентиля 11 прекращают доступ экстракта в экстрактор 5, полностью отгоняют его газовую фазу из испарителя 6, осуществляя наполнение в конденсаторе 7, после чего закрывают вентиль 10 и выгружают из экстрактора 5 шрот и переливают наполненный экстракт из испарителя 6 в сборник 13. Далее цикл работы установки повторяется.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет интенсифицировать экстракцию.