ВИБРАЦИОННЫЙ ЭКСТРАКТОР

Полезная модель относится к технологии экстрагирования из сырья растительного происхождения и может быть использована в различных отраслях пищевой промышленности: молочной, мясной, ликеро-водочной, хлебопекарной, кондитерской и др., а также в микробиологической, химической и фармацевтической промышленности.
Известен лабораторный экстрактор с вибрирующим устройством, включающим электродвигатель с вибратором, цилиндрический сосуд, стержень, перфорированные пластины, кожух, сосуд и кожух выполнены из органического стекла, что позволяет наблюдать гидродинамическую обстановку. В кожухе поддерживалась постоянная температура с помощью термостата, соединенного с кожухом экстрактора. Внутри экстрактора помещалось вибрирующее устройство из стержня и закрепленных на нем съемных горизонтальных перфорированных пластин круглой формы с отверстиями. Вибрирующее устройство приводится в действие эксцентриковым вибратором с регулируемой частотой колебаний и фиксированных значений амплитуды [Аксельруд Г.А., Лысянский В.М. Экстрагирование (система твердое тело - жидкость) - Л.: Химия, 1974. - С.215].
Недостатки лабораторного экстрактора с вибрирующим устройством: расположение электродвигателя с вариатором в верхней части экстрактора, что существенно усложняет его техническое обслуживание, в частности, монтаж и демонтаж стержня с перфорированными пластинами. Исключается возможность экстрагирования различного сырья одновременно и сырья с различными размерами частиц.
Наиболее близкой к заявленному вибрационному экстрактору является экспериментальная установка с подводом к среде энергии извне в виде механических колебаний [Яковлев Н.Н. Повышение эффективности процессов сушки и экстрагирования плодов рябины обыкновенной и черноплодной в псевдоожиженном слое: дис. канд. техн. наук. ВГТА, Воронеж. 2010. - 157 с.], включающая станину, электромагнит, плоские пружины, подвижную платформу, резиновый коврик, фиксирующий диск, стеклянный стакан с пробкой, нагревательный элемент. С помощью нагревательного элемента подогревалась вода, заливаемая предварительно в подвижную платформу, до нужной температуры. Платформа со стаканами совершала колебания от электромагнита. Электромагнит и плоские пружины закреплялись на станине. Фиксирующий диск оснащен отверстиями, равнорасположенными по его окружности, в которые устанавливались стаканы с сырьем и экстрагентом. Стаканы опирались на резиновый коврик.
Недостатки экспериментальной установки: длительность процесса экстрагирования и невысокий выход экстрактивных веществ.
Технической задачей полезной модели является интенсификация процесса экстрагирования, повышение выхода экстрактивных веществ.
Техническая задача полезной модели достигается тем, что в вибрационном экстракторе, включающем станину с закрепленными на ней электромагнитом и плоскими пружинами, подвижную платформу с резиновым ковриком на ее днище, размещенную на плоских пружинах, фиксирующий диск с отверстиями, равнорасположенными по окружности для установки в них стаканов с пробками, нагревательный элемент, установленный в фиксирующем диске концентрично, новым является то, что в стаканы с пробками установлены вставки-турбулизаторы, выполненные в виде стержней с цилиндрическими пальцами одинаковой длины, прикрепленными радиально в горизонтальной плоскости поярусно на одинаковом расстоянии по высоте между ярусами, цилиндрические пальцы каждого яруса прикреплены под углом 90° друг относительно друга, причем пальцы нижерасположенного яруса развернуты относительно пальцев вышерасположенного яруса на угол 45° и так по всей высоте стержня, на котором размещены пальцы каждого яруса, чем обеспечивается максимальная турбулизация двухфазной системы, сокращение продолжительности экстрагирования на 20 минут и увеличение выхода экстрактивных веществ на 15%, причем вставки-турбулизаторы установлены с возможностью регулирования глубины их погружения в стаканы и закреплены с помощью кронштейна на стойке, таким образом, чтобы при работе вибрационного экстрактора они не касались дна стаканов.
Технический результат заключается в интенсификации процесса экстрагирования, повышении выхода экстрактивных веществ.
На фиг.1 изображен вибрационный экстрактор, на фиг.2 - вставка-турбулизатор (вид сверху).
Вибрационный экстрактор (фиг.1) включает станину 1, на которой закреплен электромагнит 2 и плоские пружины 3. На пружинах 3 закреплена цилиндрическая подвижная платформа 4 с резиновым ковриком 5 на ее днище, а также фиксирующий диск 6 с отверстиями, равнорасположенными по окружности для установки в них стаканов 7 с пробками 8. В фиксирующем диске 6 концентрично установлен нагревательный элемент 10.
В стаканах 7 размещены вставки-турбулизаторы, выполненные в виде стержней 9 с цилиндрическими пальцами одинаковой длины 11, прикрепленными радиально в горизонтальной плоскости поярусно на одинаковом расстоянии по высоте между ярусами (фиг.2). Цилиндрические пальцы 11 каждого яруса прикреплены под углом 90° друг относительно друга (фиг.2), причем пальцы 11 нижерасположенного яруса (на фиг.2 обозначены пунктирными линиями) развернуты относительно пальцев вышерасположенного яруса на угол 45° и так далее по всей высоте стержня, на котором размещены пальцы каждого яруса, чем обеспечивается максимальная турбулизация двухфазной системы, сокращение продолжительности экстрагирования на 20 минут и увеличение выхода экстрактивных веществ на 15%. Вставки-турбулизаторы закреплены во втулках кронштейна 12 с возможностью перемещения по высоте с целью регулирования глубины их погружения в стаканы 7. Кронтейн 12 фиксируется на стойке 13.
Вибрационный экстрактор работает следующим образом. В подвижную платформу 4 заливается вода. Исходный материал и экстрагент загружаются в стаканы 7 устанавливают в них вставки-турбулизаторы таким образом, чтобы при работе вибрационного экстрактора вставки-турбулизаторы были максимально погружены в стаканы 7 и не касались дна стаканов. Стаканы закрывают пробками 8. После этого включается в работу нагревательный элемент 10 и электромагнит 2. Температура воды в подвижной платформе поддерживается постоянной в процессе экстрагирования и зависит от вида сырья. Материал в стаканах подвергается совокупному воздействию механических колебаний от работы электромагнита 2 и высоких скоростей обтекания твердой фазы экстрагентом вследствие вставок-турбулизаторов. Благодаря этому воздействию на материал в среде развиваются пульсации различных масштабов, при этом крупномасштабные переходят в мелкомасштабные, то есть возникает иерархия колебаний. Чем меньше масштаб колебаний, тем большую турбулизацию потока вызывают они в устье капилляров капиллярнопористых тел. За счет этого интенсифицируется как внутренняя, так и внешняя диффузия, и, следовательно, процесс экстрагирования в целом.
При достижении конечной концентрации экстрактивных веществ в пробах, отбираемых в процессе экстрагирования через отверстия в пробках 8 (на фиг.1 отверстия не показаны), электромагнит 2 и нагревательный элемент 10 отключают, а готовый экстракт сливают из стаканов 7, предварительно удалив из них пробки 8 и вставки-турбулизаторы 9.
Предложенный вибрационный экстрактор позволяет:
- интенсифицировать процесс экстрагирования;
- повысить выход экстрактивных веществ;
- повысить универсальность вибрационного экстрактора (возможность экстрагировать различные виды растительного сырья).