СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ
METHOD OF COMPLEX PROCESSING OF FOLIAGE

Настоящее изобретение относится к технологии переработки растительного сырья, а более конкретно к способу получения эфирного масла, хвойного экстракта и кормовой муки из древесной зелени хвойных пород.
Известен способ получения биологически активной кормовой добавки из хвойного сырья пихты, сосны, кедра путем измельчения, экстракцией эфирных масел и отделением хвойного экстракта, при этом в первые 16 ч после загрузки сырье подвергают медленному нагреву водяным паром при температуре 100-115°С и избыточном давлении 0,05-0,1 атм, далее повышают температуру до 125°С и избыточного давления 0,5 атм, а затем отделяют хвойный экстракт - биологически активную добавку - от эфирных масел и смол. При этом весь технологический процесс получения добавки длится 38-48 ч (см. патент РФ №2216198 С2, МПК 7 A23K 1/00, A23K 1/12, A61K 35/78 2003 г.).
Основными недостатками данного способа являются высокая продолжительность процесса обработки паром и низкая производительность по сырью.
Известен способ переработки древесной зелени хвойных пород, включающий экстракцию из древесной зелени целевых продуктов обработкой паром, настаиванием, охлаждением парогазовой смеси и отделением водного экстракта от эфирного масла. После обработки паром образовавшуюся парогазовую смесь обогащают двух- и трехвалентным железом. Первично переработанное сырье периодически подвергают обработке паром с настаиванием между каждым периодом обработки паром, причем настаивание сырья проводят в периоды, время которых превышает время обработки паром не менее чем в два раза, а обработку сырья паром и настаивание в каждом временном периоде производят не менее трех раз (см. патент РФ №2314855 С2 МПК 6 B01D 11/02, A61K 36/15, A01N 65/00 2008 г.).
К основным недостаткам данного способа относятся высокая продолжительность процесса экстракции и ограничение применения целевых продуктов вследствие обогащения его двух- и трехвалентным железом.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому методу является способ получения биологически активных веществ из растительного или животного сырья, в котором в качестве экстрагента используют содержащиеся в обрабатываемом сырье газы и жидкость, нагрев древесной зелени осуществляется СВЧ-полем с получением смеси паров экстрагента и биологически активных веществ, при этом после выделения биологически активного вещества сконцентрированный экстрагент по меньшей мере один раз со стороны, противоположной выходу смеси паров, подают в обрабатываемое сырье для повторного взаимодействия с ним (см. патент РФ №2029559 С1, МПК A61K 35/78, C11B 9/02, B01D 11/02 1995 г.).
Основными недостатками данного способа являются сложность аппаратурного оформления процесса и высокие энергозатраты, связанные с нагревом исходного сырья СВЧ-полем.
Целью настоящего изобретения является сокращение продолжительности переработки древесной зелени, повышение производительности и экономия энергетических ресурсов производства. Указанная цель достигается тем, что в способе комплексной переработки древесной зелени, включающем измельчение сырья в состоянии естественной влажности, экстракцию водяным паром, конденсацию полученной смеси и выделение из нее эфирного масла с последующей повторной подачей экстрагента в обрабатываемое сырье, переработка сырья имеет непрерывный характер, перед началом процесса переработки производят предварительную откачку воздуха из системы с последующим поддержанием в бункере отработанного сырья, конденсаторе и флорентине разрежения на протяжении всего процесса переработки; сырье при подаче в экстрактор предварительно нагревают контактным способом; переработка сырья производится противоточной подачей перегретого водяного пара Т=160-165°С таким образом, что в ходе контакта происходит постепенное охлаждение водяного пара до состояния насыщения с передачей тепловой энергии обрабатываемой зелени и последующая обработка непрерывно поступающего сырья насыщенным водяным паром Т=145-150°С, далее отработанная зелень подвергается отжиму и поступает на подсушку в разреженной среде за счет аккумулированной тепловой энергии, после чего она досушивается до влажности 10-15%, подвергается доизмельчению и поступает на фасовку готового продукта; водяной пар, насыщенный эфирными маслами после обработки сырья эжектируется, создавая разрежение для подсушки отработанной зелени, и конденсируется с передачей тепловой энергии на предварительный нагрев сырья; после разделения сконденсировавшейся смеси тяжелая фракция упаривается при Т=145-150°С и частично отбирается в виде насыщенного хвойного экстракта, при этом выпаренная жидкость перегревается до температуры Т=160-165°С и вновь поступает на обработку сырья.
Отличительным признаком заявленного изобретения является то, что переработка сырья имеет непрерывный характер, перед началом процесса переработки производят предварительную откачку воздуха из системы с последующим поддержанием в бункере отработанного сырья, конденсаторе и флорентине разрежения на протяжении всего процесса переработки; сырье при подаче в экстрактор предварительно нагревают контактным способом; переработка сырья производится противоточной подачей перегретого водяного пара Т=160-165°С таким образом, что в ходе контакта происходит постепенное охлаждение водяного пара до состояния насыщения с передачей тепловой энергии обрабатываемой зелени и последующая обработка непрерывно поступающего сырья насыщенным водяным паром Т=145-150°С, далее отработанная зелень подвергается отжиму и поступает на подсушку в разреженной среде за счет аккумулированной тепловой энергии, после чего она досушивается до влажности 10-15%, подвергается доизмельчению и поступает на фасовку готового продукта; водяной пар, насыщенный эфирными маслами, после обработки сырья эжектируется, создавая разрежение для подсушки отработанной зелени, и конденсируется с передачей тепловой энергии на предварительный нагрев сырья; после разделения сконденсировавшейся смеси тяжелая фракция упаривается при Т=145-150°С и частично отбирается в виде насыщенного хвойного экстракта, при этом выпаренная жидкость перегревается до температуры Т=160-165°С и вновь поступает на обработку сырья.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен пример технологической схемы для комплексной переработки древесной зелени.
Основными компонентами установки являются тарельчатый экстрактор непрерывного типа 1 (решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2007114809/13(016084) «Устройство для получения хвойного экстракта»), парогенератор 2, пароперегреватель 3, эжектор 4, холодильник 5 и флорентина 6.
Переработка древесной зелени происходит следующим образом. С помощью вакуумного насоса 7 из системы откачивают воздух. Предварительно измельченное до размеров 3-5 мм сырье подается в загрузочную воронку 8, откуда перемещается в верхнюю часть экстрактора 1 с помощью горизонтального шнекового транспортера 9, снабженного рубашкой 10, попутно подвергаясь нагреву контактным способом от его стенок за счет теплоносителя, текущего противотоком в полости рубашки. Внутри экстрактора 1 сырье находится в непрерывном движении и сбрасывается с верхних тарелок на нижние. В нижнюю часть экстрактора подается перегретый пар с температурой Т=160-165°С, при взаимодействии которого с сырьем, расположенным на нижних тарелках, происходит понижение его температуры до состояния насыщения Т=145-150°С с передачей части тепловой энергии материалу, которую тот аккумулирует перед попаданием в бункер отработанного сырья 11, а сырье, находящееся на вышестоящих тарелках, обрабатывается насыщенным водяным паром Т=145-150°С. Вентиль 12 находится в закрытом положении с начала процесса экстракции и до нагнетания в экстракторе 1 давления, соответствующего температуре пара Т=145-150°С, после чего его открывают и начинают стравливать пар. Время обработки сырья в экстракторе 1 составляет 1,5 часа. Насыщенный эфирными маслами пар сбрасывается через эжектор 4 в холодильник 5, создавая в бункере отработанного сырья 11 разрежение, благодаря чему происходит подсушка отработанной зелени за счет аккумулируемой в экстракторе 1 энергии. Кроме того, сброс пара в эжекторе 4 обеспечивает его частичное охлаждение, что позволяет уменьшить расход хладагента и объем холодильника. В холодильнике 5 пары конденсируются, а нагретый хладагент, уже в роли теплоносителя, поступает в рубашку 10 горизонтального шнекового транспортера 9. Далее жидкость сливается во флорентину 6, где происходит ее отстаивание и разделение на две фазы: легкую - эфирное масло и тяжелую - флорентинную воду. Хвойное масло отбирается через патрубок 13, а флорентинная вода через патрубок 14 поступает в бункер 15 при открытом вентиле 16 и закрытом вентиле 17. По заполнению бункера 15 флорентинной водой вентиль 16 закрывают и открывают вентиль 17 для ее слива в парогенератор. В нем происходит упаривание флорентинной воды при температуре T=145-150°С с получением хвойного экстракта, который отбирают через патрубок 18. Насыщенный пар из парогенератора проходит через пароперегреватель 3, где перегревается до Т=160-165°С, после чего поступает обратно в экстрактор 1.
Отработанная и нагретая в экстракторе 1 древесная зелень с помощью пресс-шнека 19 отжимается и выгружается из аппарата 1. Далее зелень, подсушенная в сборнике отработанного сырья 11 в разреженной среде за счет аккумулированной в экстракторе тепловой энергии, поступает в аэрофонтанную сушилку 20, где досушивается до влажности 10-15%. После чего ее перемалывают до частиц размером 1-2 мм на измельчителе 21, с последующим уносом и разделением в циклоне 22, и фасовкой готового продукта в дозаторе 23. Крупные частицы отправляются из циклона 22 на доизмельчение в измельчитель 21.
Проведены опыты при различных технологических режимах и сравнительный анализ с прототипом, выбраны оптимальные параметры.
Нижняя граница диапазона изменения рабочей температуры насыщенного пара в экстракторе Т=145°С обусловлена заданием необходимого давления Р=4 атм для эжектирования насыщенных паров. Верхняя граница диапазона изменения рабочей температуры насыщенного пара в экстракторе Т=150°С обусловлена свойствами извлекаемого материала, так как при температуре выше 150°С структура эфирных масел разрушается.
Нижняя граница диапазона изменения температуры перегрева пара в перегревателе Т=160°С обусловлена необходимостью сообщения проэкстрагированной зелени достаточного количества тепловой энергии для дальнейшей ее подсушки в бункере отработанного сырья. Верхняя граница диапазона изменения температуры перегрева пара в перегревателе Т=165°С обусловлена условием охлаждения перегретого пара на нижних тарелках экстрактора до максимальной температуры экстрагирования древесной зелени Т=150°С.
Нижняя граница диапазона влажности сушки кормовой муки в аэрофонтанной сушилке W=10% обусловлена максимальной сохранностью биологически ценных питательных веществ в продукте. Верхняя граница диапазона влажности сушки кормовой муки в аэрофонтанной сушилке W=15% обусловлена необходимостью продолжительного хранения без потери качества продукта.