экстрактор для системы твердое тело - жидкость

Формула изобретения

Экстрактор для системы твердое тело - жидкость, содержащий корпус, разделенный вертикальной не доходящей до дна перегородкой на две зоны, одна из которых снабжена крышкой с расположенными на ней пульсатором с приводом, соединенным с компрессором для подачи пневматических импульсов, и датчиком уровня жидкости, причем датчик уровня и привод пульсатора соединены с блоком управления, а в нижней ее части имеется патрубок для отвода экстракта, вторая зона имеет в своей верхней части загрузочный люк, в нижней части корпуса расположена наклонная отводящая труба, в верхней части которой происходит выгрузка проэкстрагированного сырья и имеется патрубок для подачи экстрагента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для массообменных процессов в системах твердое тело-жидкость и может быть использовано для получения экстрактов из растительного сырья.

Известно устройство для получения экстрактов, имеющее цилиндрический корпус с ротором, разделенным радиальными перегородками на камеры, снабженные откидными днищами и системой орошения с запорными вентилями в верхней части, сборники растворителя, устройства загрузки и выгрузки твердого вещества. Экстрактор снабжен штангами, установленными с возможностью возвратно-поступательного движения, с расположенными на них ворошителями, направляющей и рычагом, соединенным с запорным вентилем [SU №850108 A1, 30.07.1981]. Однако в устройстве в процессе экстракции происходит уплотнение твердой массы на поверхности днища, что увеличивает гидравлическое сопротивление слоя твердой фазы, снижает скорость и качество экстракционного процесса.

Известны различные варианты диффузионных аппаратов непрерывного действия, включающие, например, цилиндрический корпус с прикрепленными к его внутренней поверхности по высоте контрлопастями, установленный внутри корпуса турбовал, снабженный лопастями для перемешивания [А.с. №1830951 A1, С13D 1/10, опубл.1996; А.с. №1549997 A1, C13D 1/10, опубл. 1990; А.с. №1751214 A1, С13D 1/10, опубл. 1992; А.с. №1835861 A1, С13D 1/10, опубл. 1996]. Однако применение лопастных валов и контрлопастей приводит к измельчению сырья, что ухудшает процесс эксплуатации и нарушает процесс фильтрации в аппаратах.

Известно устройство для экстракции растительного сырья, содержащее корпус, расположенный коаксиально корпусу цилиндр, вал с мешалкой, крышку с приводом и патрубками, днище. Корпус снабжен люком с отжимным устройством, цилиндр, расположенный коаксиально корпусу, имеет верхнюю открытую часть и закреплен нижней частью на лопастях мешалки. На боковой поверхности установлены радиально спицы. На крышке выполнена пульсационная камера, сообщенная с верхней открытой частью цилиндра, а посредством патрубка с внешним генератором пневматических знакопеременных импульсов давления. Над днищем установлена решетка [RU №2225242, опубл. 10.03.2004]. Однако процесс требует значительного времени (70-90 мин минимум) и повышенной температуры (70-80°С).

Задача предлагаемого изобретения - новый, конструктивно простой экстрактор для системы твердое тело-жидкость, позволяющий сократить известное время и температуру экстракции с сохранением высокого выхода и качества получаемых экстрактов.

Технический результат предлагаемого устройства заключается в снижении времени и температуры экстракции при сохранении высокой эффективности экстракции.

Указанный технический результат достигается предлагаемым устройством, содержащим корпус, разделенный вертикальной не доходящей до дна перегородкой на две зоны, одна из которых закрыта крышкой с расположенными на ней пульсатором с приводом, соединенным с компрессором для подачи пневматических импульсов, и датчиком уровня жидкости. Датчик уровня и привод пульсатора соединены с блоком управления. В нижней части закрытой зоны имеется патрубок для отвода экстракта. Вторая открытая зона корпуса в верхней части имеет люк для загрузки сырья. В нижней части корпуса устройства расположена наклонная отводящая труба, через верхнюю часть которой проэкстрагированное сырье выгружается. В верхней части трубы имеется также патрубок для подачи экстрагента.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом.

Экстрактор состоит из корпуса 1, разделенного вертикальной не доходящей до дна перегородкой 2 на две зоны: закрытой крышкой - зону 3 и открытую - 4. В зоне 3 корпуса 1 расположен патрубок 5 для отбора экстракта. Из нижней части корпуса 1 отходит наклонная труба 6, в верхней части которой расположен патрубок 7 для подачи экстрагента. На крышке зоны 3 расположен пульсатор 8 с приводом 10, соединенный с компрессором 11, и датчик уровня жидкости 9. Датчик 9 и привод 10 соединены с блоком управления 12.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Твердая фаза в виде измельченного сырья (трав, плодов) поступает через открытый люк в зону 4 и опускается в нижнюю часть корпуса 1. Через патрубок 7 трубы 6 поступает экстрагент в количестве, соответствующем технологическому регламенту. Сжатый воздух из компрессора 11 поступает через пульсатор 8 в зону 3. Работа пульсатора 8 регулируется блоком управления 12 путем подачи управляющего сигнала на привод 10. Как только уровень жидкости достигает датчика 9, сигнал подается на блок управления 12 с него через привод 10 на пульсатор 8, который соединяет зону 3 с атмосферой. Пневматические импульсы заставляют сырье двигаться по трубе 6 в противотоке поступающему через патрубок 7 экстрагенту. Проэкстрагированное сырье из трубы 6 выгружается в соответствующую емкость. Экстракт отбирают из патрубка 5.

Устройство работает в режиме поршневого вытеснения, в нем нет транспортирующих механизмов. Металлоемкость заявляемого экстрактора в 2-10 раз, а занимаемые производственные площади в 2-5 раз меньше по сравнению с используемыми аппаратами и устройствами.

Высокая эффективность экстракции в устройстве достигается за счет того, что в нем реализуются:

- пульсирующее противоточное движение фаз,

- турбулентный режим смывания жидкой фазой твердых частиц,

- режим поршневого вытеснения, не образующий застойных зон,

- отсутствие перемешивания в процессе экстракции, что обеспечивает сохранение исходной структуры сырья, не вызывает образование взвесей в жидком экстракте.

На предлагаемом устройстве получали спиртовой экстракт экстрагона, а также диффузионный сок из сахарной свеклы и белок из фитомассы амаранта. Сравнительные результаты экстракции по температуре и времени процесса приведены в таблице. Как видно из данных таблицы, заявляемое устройство обеспечивает высокую степень экстракции при более низких температурах и за меньшее время, что свидетельствует о достижении заявляемого технического результата.

Таблица Сравнительные показатели экстракции
	Продукты	Предлагаемое устройство	Известные устройства и способы
1	Диффузионный сок из сахарной свеклы	Время 20-30 мин, температура 15-20°С доброкачественность 89-92%	Время 70-90 мин, температура 70-80°С [1]
			Время 60-120 мин, температура 70°С [2]
			Время 60 мин, температура 70°С доброкачественность 85,7-87,8% [3, 4]
2	Белок из фитомассы травы амаранта	Время 10-20 мин, температура 15-20°С	Время 20-40 мин, температура 30-45°С [5]
3	Экстракт экстрагона	Время 3 час, концентрация сухих веществ 71 г/дм 3	Время 72 час, концентрация сухих веществ 35 г/дм3 [6]

Источники информации

[1] Силин П.М. Технология сахара. Изд-во «Пищевая промышленность», М., 1967 г. - С.625.

[2] Пат. РФ 2105065, опубл. 1998.02.20.

[3] Пат. РФ 2010861, опубл. 1994.04.15.

[4] Пат. РФ 2053304, опубл. 1996.01.27.

[5] Пат. РФ 2134991, опубл. 1999.08.27.

[6] Технологическая инструкция по производству настоев экстрагона популяции Кавказской, Алтайской, Бердской, Грибовской. ТИ 10.04-22-226-89.