УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОРНЕЙ МЫЛЬНЯНКИ ЛЕКАРСТВЕННОЙ

Полезная модель относится к технологическим агрегатам непрерывного действия для гидромеханической и тепловой обработки растительного сырья с целью получения продукта, из которого путем переработки (экстрагирования, настоя, отвара и т.д.), производят необходимый целевой продукт, который может быть использован в пищевой и фармацевтической промышленности.
Многолетнее травянистое растение мыльнянка лекарственная (Saponaria officinal L.) относится к семействам гвоздичных и является природным источником сапонинов - водорастворимого вещества, используемого при производстве шипучих вин, напитков, халвы, майонезов, кремов. Экстракт из корней мыльнянки лекарственной является классическим пенообразователем, придающим изделию характерную структуру.
Существующие конструкции установок для гидромеханической и тепловой обработки корней растительного сырья имеют различные варианты технической реализации, однако основными их элементами являются: моечный агрегат, устройство для осаждения твердых частиц в системе очистки технической воды с целью ее повторного использования, измельчителе сушилка и технологические трубопроводы с запорной арматурой и приборами контроля.
Известна установка для обработки корней растительного сырья, в том числе мыльнянки лекарственной, содержащая моечный аппарат, устройство для осаждения твердых частиц, измельчитель, сушилку и технологические патрубки с запорной арматурой и приборами контроля.
Моечный аппарат этого устройства состоит из наклонной ванны с водой, в которую на половину ее объема, погружен цилиндрический барабан, имеющий перфорированную поверхность и приводимый во вращение электроприводом посредством горизонтального вала. Предварительно очищенные от посторонних примесей корни растительного сырья посредством лоткового бункера, загружаются в рабочую полость барабана, после чего последний приводится во вращение. Внутри барабана по винтовой линии приварены ковши, обеспечивающие перемещение сырья к разгрузочному лотку по мере процесса мойки. Посторонние примеси, увлекаемые потоками воды, проходят через перфорационные отверстия барабана и оседают на конце наклонного днища ванны, откуда образовавшаяся суспензия центробежным насосом откачивается в одноярусный отстойник непрерывного действия. Промытое сырье из разгрузочного лотка подается на ножевой измельчитель и далее в камерную сушилку. (Установка для обработки корней растительного сырья, информационный листок №13-79, серия 68.29.15, рис.1, схема технологическая, Хабаровский ЦНТИ, г.Хабаровск, 1979 г.)
Однако, указанная установка имеет низкую производительность, громоздка и сложна в эксплуатации,. Большая площадь перфорированной поверхности моечного барабана часто забивается мелкими частицами корней, в результате чего барабан приходится останавливать, а затем очищать вручную.
Скорость осаждения твердых частиц в таком одноярусном отстойнике небольшая, что приводит к увеличению расхода потребляемой воды, путем ее частой подпитки из внешней водопроводной сети. Кроме того, обслуживание камерной сушилки требует больших затрат ручного труда и времени, в частности на укладку измельченного корня на противни, установку их на стеллажи и извлечение после сушки.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявленному техническому решению является установка для обработки корней мыльнянки лекарственной, содержащая моечный аппарат конвейерного типа, устройство для осаждения твердых частиц в системе очистки технической воды, выполненное в виде горизонтальной шнековой центрифуги, дисковый измельчитель, ленточную сушилку и технологические трубопроводы с запорной арматурой и приборами контроля. (Установка для обработки корней мыльнянки лекарственной, техническое описание УОМА-1.03.ООО ТО, схема установки, НПО ОАО "Радуга" г.Новосибирск, 1996 г.)
Однако, данная установка имеет ряд недостатков конструктивного и эксплуатационного характера. К ним относится: низкая производительность, повышенный расход технологической воды, большие удельные энергозатраты, значительная доля ручного труда при обслуживании, низкая интенсивность осаждения твердых частиц в системе очистки технологической воды (осветление воды), наличие негативных последствий, влияющих на качество получаемого продукта, вызванных отсутствием соответствующей подготовки воды и ополаскивания сырья после мойки.
Низкая производительность и большая доля ручного труда в значительной степени обусловлены тем обстоятельством, что выгрузка сырья из моечного аппарата и подача его в измельчитель, а из измельчителя в сушилку производится циклично, по мере обработки определенного количества сырья. Кроме того, для выгрузки переработанного сырья из измельчителя требуется инвентарная емкость, которая после наполнения сырьем транспортируется к сушилке для ее загрузки. Низкая интенсивность осаждения твердых частиц в системе очистки технологической воды, а следовательно и оборачиваемость очищенной воды для повторного использования, обусловлена тем, что система функционирует не по замкнутому циклу, а это требует достаточно частой ее подпитки из магистрального трубопровода, при этом осадок из суспензии удаляется периодически по мере его накопления в приемном бункере. Отрицательным фактором является и то
обстоятельство, что после измельчения сырье не подвергается дальнейшей динамичной обработке. Нарезанные корни в виде стержней диаметром 3-6 мм и длиной 25 мм без отделеления коры от сердцевины поступают в сушилку. Суммарная площадь поверхности таких стержней минимальная, соответстственно, при их сушке и дальнейшей переработке, например, экстрагировании, процесс тепловой обработки и экстракции будет протекать не эффективно, со значительным расходом тепла и веществ, при этом выход конечного продукта будет минимальный. Задача полезной модели - повышение производительности, снижение удельных энергозатрат и расхода воды на технологические нужды, улучшение качественных характеристик продукта, сокращение доли ручного труда, обеспечение оптимального режима технологического процесса.
Поставленная задача реализуется тем, что в известной установке для обработки корня мыльнянки лекарственной, содержащей моечный аппарат, устройство для осаждения твердых частиц, измельчитель, сушилку и технологические трубопроводы с запорной арматурой и приборами контроля, установлена вальцовая дробилка, размещенная в технологической линии между измельчителем и сушилкой, при этом, конструктивное исполнение рабочего органа дискового измельчителя позволяет нарезать сырье стержнями, длиной от 5 до 10 мм.
Наличие в моечном аппарате устройства для ополаскивания сырья, подогретой в теплообменнике водой, прошедшей водоподготовку, а именно, фильтрацию и стерилизацию в специальном аппарате (облучение ультрафиолетовыми лампами), позволяет избежать обсеменения вредной микрофлорой поверхности производимого продукта, повысив тем самым его качественные характеристики.
С целью повышения эффективности работы устройства для осаждения твердых частиц, содержащихся в суспензии, уменьшения расхода технологической воды и сбросов вредных примесей в канализационную систему, вышеупомянутое устройство функционально работает по замкнутому циклу и снабжено емкостью для приемки избыточной воды с целью ее дальнейшего использования. Работа установки осуществляется посредством последовательно соединенных друг с другом бункера для приема суспензий, гидроотделителя со шнековым транспортером, отстойника, центробежных насосов и водяного коллектора моечного аппарата.
Ленточная сушилка установки снабжена инвентарным переходником, загрузочная воронка которого при помощи присоединительного фланца соединена с разгрузочным лотком вальцовой дробилки, что позволяет отказаться от использования специальных емкостей для перегрузки измельченного сырья из дробилки в сушилку и от установки осадительной камеры на конце разгрузочного лотка.
На фиг.1 изображена принципиальная схема представленной установки для обработки корней мыльнянки лекарственной.
Установка для обработки корней мыльнянки лекарственной
содержит моечный аппарат, состоящий из наклонного ленточного транспортера 1, под которым установлен поддон 2, с закрепленной к днищу емкостью 3 для слива в нее суспензии, образующейся при гидромеханической обработке сырья, которая состоит из воды и находящихся в воде твердых частиц (песка, земляного грунта и т.д.).
Над транспортером 1 смонтированы: бункер 4 для загрузки сырья, коллектор 5 для подвода технологической воды на мойку и коллектор 6 для подачи воды на ополаскивание сырья после мойки водой, которая подается насосом 7. При этом коллекторы 5 и 6 снабжены водяными оросительными форсунками 8. Между насосом 7 и коллектором 6 установлены, последовательно соединенные друг с другом, фильтр 9 для очистки воды от взвешенных частиц, стерилизатор 10 с бактерицидными ультрафиолетовыми лампами и тонкослойный теплообменник 11 с паровой рубашкой.
Устройство для осаждения твердых частиц из суспензии представляет собой замкнутую кольцевую систему, которая состоит из соединенных друг с другом посредством технологических трубопроводов емкости 3, насоса 12, гидроотделителя 13, отстойника 14, насоса 15, и фильтра 16. При этом, параллельно насосу 15 и фильтру 16, к системе присоединена емкость 17 для сбора избыточной технологической воды.
В верхней зоне рабочей полости гидроотделителя 13 установлена коническая ловушка 18, на конце которой закреплен гибкий шланг 19, предназначенный для отвода легких фракций в отстойник 14, а снизу смонтирован разгрузочный узел 20, выполненный в виде шнекового транспортера, предназначенного для удаления влажного осадка из гидроотделителя 13 в приемную емкость 21.
Технологические трубопроводы водопроводной системы вышеперечисленного оборудования снабжены необходимой запорной арматурой 22 (вентили, клапана) и приборами визуального контроля, а именно: манометрами 23 и термометрами 24. Сушилка для просушивания сырья после гидромеханической обработки состоит из наклонного сетчатого транспортера 25, размещенного в герметичном корпусе 26, на конце которого смонтирован переходник 27, загрузочная воронка которого соединена с разгрузочным лотком вальцовой дробилки 28. При этом дисковый измельчитель 29, над которым установлен приемный бункер 30, посредством промежуточной вставки 31, соединен с дробилкой 28. Сушилка снабжена электрокалорифером 32, соединенный с воздуходувкой 33, циклоном 34 и инвентарной погрузочной тележкой 35 для сбора готового продукта.
Установка для обработки корня мыльнянки лекарственной работает следующим образом.
Корни мыльнянки лекарственной, предварительно очищенные от посторонних примесей, загружают в бункер 4, откуда они, увлекаемые движущейся лентой транспортера 1, подводятся к оросительным форсункам 8 коллектора 6 и омываются струями воды под избыточным
давлением 2-3 атм. Поднимаясь по наклонной ветви транспортера, сырье подвергается орошению горячей водой, выходящей в распыленном виде из форсунок 8 коллектора 7, смывающей с поверхности сырья вредоносную микрофлору, что способствует снижению уровня обсеменения продукта, улучшая тем самым его качество. Вода на орошение сырья берется из магистральной водопроводной сети и насосом 7 нагнетается в тонкослойный теплообменник 11 (нагреваемая до температуры 50 С), проходит через фильтр 9, в котором очищается от взвешенных частиц и поступает в стерилизатор 10, где подвергается облучению бактерицидными ультрафиолетовыми лампами. Вода, использованная для мойки и ополаскивания корней мыльнянки лекарственной, вместе с посторонними примесями, смытыми с корней, стекает в поддон 2, образуя суспензию, которая состоит из жидкости и находящихся в ней твердых частиц. Суспензия через отверстие в поддоне 2 поступает в емкость 3 и, когда ее объем достигает определенного уровня, открывается клапан 22 и суспензия насосом 12 под избыточным давлением 3-4 атм. закачивается в полость гидроотделителя 13, входя в нее по касательной к поверхности корпуса. Входящая суспензия закручивается в винтовом потоке, при этом твердые частицы под действием центробежных сил прижимаются к внутренней поверхности корпуса и за счет трения об эту поверхность, теряя кинетическую энергию, опускаются по спирали вниз к разгрузочному узлу 20, подхватываются его шнековым транспортером и удаляются из гидроотделителя в приемную емкость 21. Вращающиеся в винтовом потоке более легкие взвешенные частицы, движущиеся при этом от периферии к центру, всплывают и, концентрируясь в центре вместе с водой через коническую ловушку 18 и гибкий шланг 19 отводятся в отстойник 14 В отстойнике 14 взвешенные частицы через определенный промежуток времени оседают на его коническом днище и влажный осадок периодически удаляется. Осветленная вода насосом 15 отсасывается из отстойника 14 и, пройдя через фильтр 16, нагнетается в коллектор 5 для осуществления дальнейшей мойки сырья. Таким образом, процесс повторяется, при этом, за счет использования оборотной воды, расход технологической воды сведен до минимума. Избыток технологической воды, которая образуется в результате гидромеханической обработки сырья, периодически насосом 15 перекачивается в емкость 17, откуда по мере необходимости подается в водяную систему моечного аппарата.
Промытое сырье, сходя с ленточного транспортера 1, поступает в приемный бункер 30 и далее в рабочую полость дискового измельчителя 29, в котором корни разрезаются на мелкие кусочки, длинной 5-10 мм и посредством промежуточной вставки 31 поступают в вальцовую дробилку 28, где они разрушаются с отделением коры от сердцевины. В результате этого толщина их уменьшается, а суммарная поверхность возрастает, что очень важно для интенсификации тепло-массообменных
процессов, так как переработка твердых материалов в измельченном виде позволяет значительно ускорить экстрагирование веществ и тепловую обработку материалов и провести эти процессы с незначительной потерей веществ и меньшим расходом тепла.
После дробления, сырье, посредством инвентарного переходника 27, поступает в сушилку на сетчатый транспортер 25 и обдувается горячим воздухом, нагретым в калорифере 32 до температуры 50-60 С. Нагнетание горячего воздуха в рабочую полость корпуса 26 сушилки производится воздуходувкой 33, а удаление влажного воздуха в атмосферу осуществляется посредством циклона 34. Готовый продукт с сетчатого транспортера 25 разгружается в тележку 35 и транспортируется к месту назначения.
Наличие в конструкции сушилки инвентарного переходника 27, загрузочная воронка которого присоединена к разгрузочному лотку дробилки 28, соединяет рабочие полости переходника 27 и корпуса 26 сушилки напрямую, что позволяет отказаться от осадительной камеры, устанавливаемой в аналогичных конструкциях дробилок на выходном отверстии, а так же от транспортных тележек для подачи раздробленного сырья из дробилки на транспортер сушилки.