ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРНОГО ЭКСТРАГИРОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель может быть использована для количественной оценки выделения экстрактивных веществ в разные периоды экстрагирования растительного сырья, определения полноты экстракции и продолжительности процесса.
Известен лабораторный экстрактор, включающий экстракционную камеру, верхняя часть которой выполнена конической, приспособление для размещения образца, коническую трубу, расположенную в нижней части экстракционной камеры, поплавок с конической пробкой, газоотводящую и сифонную трубы. Экстрактор снабжен цилиндрическим стаканом с конической отбортовкой, расположенным в экстракционной камере над входом газоотводной трубки, при этом в дне стакана установлены горизонтальные трубки, выполненные в виде усеченных конусов, направленных меньшим основанием вверх [1].
Недостатком известной установки является использование в качестве материала стекла, что предполагает возможность травматизма; малый объем загружаемого сырья; проведение экстракции только при атмосферном давлении и невысокой температуре.
Известна лабораторная установка для экстракции растительного сырья, включающая экстракционную камеру, выполненную в виде цилиндрического корпуса, холодильник и сменные сита, установленные в нижней части экстракционной камеры. В нижней и верхней частях экстракционной камеры выполнены отверстия. Холодильник выполнен в виде цилиндра и снабжен раструбом и фланцем в нижней части, при этом раструб соединен с корпусом экстракционной камеры, а в цилиндрической части холодильника расположены вертикальные трубки, жестко связанные пластинами, выполненные заподлицо с верхней пластиной и выступающие за нижнюю пластину. Верх цилиндрической части снабжен отверстием с резьбой для регулирования давления [2].
Недостатком известного устройства является сложность количественного определения последовательного выхода экстракта из исследуемого сырья, невозможность изучения динамики экстракции растительного сырья в зависимости от температуры, сложность выделения из экстракта отдельных фракций, возможность проскока парового потока через отверстие с резьбой вверху крышки-холодильника и уплотняющей резиновой прокладки между крышкой-холодильником и корпусом.
Полезная модель решает задачу изучения процесса динамики температурного экстрагирования древесной зелени, определения полноты экстракции и продолжительности процесса, улучшения герметизации установки и исключения возможности проскока парового потока через отверстие с резьбой вверху крышки-холодильника и уплотняющей резиновой прокладки между крышкой-холодильником и корпусом.
Технический результат заключается в возможности изучения процесса динамики температурного экстрагирования древесной зелени, определения полноты экстракции и продолжительности процесса путем количественного определения экстракции в течение заданного времени и температуры и возможности замены выделенного экстракта свежим экстрагентом на заданной стадии.
Для достижения указанного технического результата в лабораторной установке для изучения динамики температурного экстрагирования растительного сырья, включающей экстракционную камеру, выполненную в виде цилиндрического корпуса, с установленными в нижней части сменными ситами, отверстиями в верхней части и сливным отверстием в нижней части, крышку-холодильник, выполненную в виде цилиндра с раструбом и фланцем в нижней части и отверстием с резьбой в верхней части для регулирования давления, в цилиндрической части холодильника находятся трубки, жестко связанные пластинами, верхняя часть трубок выполнена заподлицо с верхней пластиной, а нижняя часть выступает за нижнюю пластину, при этом раструб холодильника во время работы соединен с корпусом, согласно изобретению на раструбе крышки- холодильника для удобства и ускорения замены экстракта в системе установлен патрубок с заглушкой для заливки экстрагента, отверстие вверху крышки-холодильника выполнено в виде патрубка с заглушкой для сброса из системы неконденсирующихся в крышке-холодильнике веществ, во фланцах крышки-холодильника и корпуса выполнена круговая канавка, с установленным в нее круговым резиновым шнуром диаметром на 2 мм, превышающим диаметр канавки, а днище экстракционной камеры с противоположной стороны от сливного крана для полноты выведения экстракта поднято на угол α, равный 8-10° по вертикали.
Выполнение угла α менее 8° не дает возможности полностью слить экстракт, а выполнение угла а более 10° нецелесообразно.
На фиг.1 изображена установка, общий вид; на фиг.2 - фланец с резиновым шнуром.
Лабораторная установка для изучения динамики температурного экстрагирования растительного сырья содержит экстракционную камеру, выполненную в виде корпуса 1 с крышкой-холодильником 2. Крышка-холодильник 2 выполнена в виде цилиндра с раструбом с металлической сеткой 3. В цилиндрической части крышки-холодильника 2 размещены вертикальные трубки 4, жестко связанные двумя пластинами 5, верхней и нижней. Верхняя часть трубок 4 выполнена заподлицо с верхней пластиной 5, а нижняя часть трубок 4 немного выступает за нижнюю пластину 5. Вверху крышки-холодильника 2 установлен патрубок с заглушкой 6. В нижней конусной части крышки-холодильника 2 выполнен патрубок с заглушкой 7 для заливки экстрагента.
Корпус 1 выполнен в виде цилиндрической емкости с двумя отверстиями 8 в верхней части корпуса, сменными ситами 9, располагающимися на расстоянии одной трети от дна камеры, и сливным краном 10 около самого днища. Одно из верхних отверстий 8 предназначено для установки инструмента для контроля параметров протекания процесса, например, термометра или термопары. Второе верхнее отверстие 8 в корпусе 1 предназначено для забора паровой фазы при исследовании ее состава. Сливной кран 10 предназначен для слива экстракта. Дно камеры 1, противоположной от сливного кран, 10 приподнято на угол α, равный 8-10°, для полноты выведения экстракта. Корпус 1 установлен на подставке - подогревателе 11. Установка снабжена дополнительным подогревателем 12
В нижней части крышки-холодильника 2 и верхней части корпуса 1 выполнены фланцы 13. Во фланцах 13 крышки-холодильника 2 и корпуса 1 выполнена круговая канавка 14, в которую при работе установки закладывается круговой резиновый шнур 15, диаметром на 2 мм превышающим диаметр канавки 14. Корпус 1 и крышка-холодильник 2 во время работы соединяются между собой и закрепляются болтами. Герметизация системы обеспечивается резиновым шнуром 15.
Сброс из системы неконденсирующихся в крышке-холодильнике веществ регулируется патрубком 6.
Для снижения расхода электроэнергии и безопасности стенки корпуса 1 выполнены изолированными, например, гипсом. Необходимая температура для проведения процесса экстрагирования обеспечивается нагревателем-подставкой 11 мощностью 1 кВт и дополнительным нагревателем 12 с регулируемой мощностью 1,5 кВт.
Выполнение верхнего края трубок 4 заподлицо с пластиной 5 обеспечивает полный сток образовавшегося конденсата и орошение сырья. Выполнение нижнего края трубок 4 выступающим за нижнюю пластину 5, обеспечивает захват сконденсировавшихся в сужающейся части крышки паров экстрагента. В верхней части крышки-холодильника 2 над системой охлаждения выполнено свободное пространство, где осуществляется дополнительная конденсация паров. Несконденсировавшиеся пары выходят через патрубок с заглушкой 6 вверху крышки-холодильника 2. Заливка экстрагента при изучении динамики экстрагирования происходит через патрубок с заглушкой 7.
Лабораторная установка для изучения динамики температурного экстрагирования растительного сырья работает следующим образом. Растительное сырье размещают на сменных ситах 9 с разными размерами ячеек. Затем в начале процесса через патрубок 7 заливают экстрагент в корпус 1. Зазор между поверхностью растворителя и сырья должен быть не менее 100 мм. Включают нагреватель 11 для обеспечения необходимой температуры и в межтрубное пространство крышки-холодильника 2 подают воду для охлаждения. Цилиндрическая часть крышки-холодильника 2 используется для охлаждения и конденсации паров экстракта. Пары растворителя проходят через сита 9 с сырьем, поднимаются в верхнюю часть крышки-холодильника 2, проходя через трубки 4, охлаждаются и конденсируются, и образующийся конденсат, стекая, проходит через слой растительного сырья. Нагрев производят при заданной температуре в течение определенного периода, например 1 часа и через определенный период, например, через 10, 30, 60, 90 минут, производят отборы полученного экстракта через кран 10 и измерение его объема. После удаления экстракта кран 10 закрывают и через патрубок с заглушкой 7 в экстракционную камеру корпуса 1 заливают экстрагент, равный по объему выведенному экстракту, и процесс повторяется по заданной программе, что обеспечивает изучение динамики экстрагирования. Решение вопроса достигается и при отборе не всего количества экстракта, а лишь его 5-7 мл при добавлении через патрубок 7 в камеру соответствующего объема экстрагента.
Предлагаемая конструкция установки позволяет исследовать процесс выделения продуктов при температурном экстрагировании растительного сырья свежим экстрагентом, определять рациональную продолжительность процесса.
При изучении динамики выделения содержание эфирного масла и водорастворимых продуктов в экстрактах определяется 5-6 раз. Динамику процесса экстракции можно проводить при разных температурах. При необходимости изучения экстракции при более высокой температуре нагревание экстракционной камеры 1 производят, используя дополнительный внешний нагреватель 12.
Предлагаемая конструкция лабораторной установки позволяет изучить динамику экстрагирования растительного сырья экстрагентами при нагревании.
Источники информации
1. SU 988311, МПК В01D 11/02,опубл. 15.01.83, бюл.2
2. RU 2281135, МПК В01D 1/053, опубл. 27.01.2006