ЭКСТРАКТОР
EXTRACTOR

Перекрестные ссылки на родственные заявки
Заявка подана в патентное ведомство США в соответствии со сводом законов США §111(a), с приоритетом, запрошенным в соответствии с 35 сводом законов США §119(e) (1) по дате подачи предварительной заявки №61/635,679, поданной 19 апреля 2012 г. в соответствии со сводом законов США §111(b).
Область техники
Данное изобретение относится к устройствам, которые используют при сепарации, например, при выделении растворителя из гранулированного материала, пропитанного этим растворителем.
Уровень техники
Экстракторы, как будет показано далее, используются в промышленности на протяжении многих лет. Они особенно подходят для использования в переработке сельскохозяйственных продуктов. Гранулированный или хлопьевидный материал обрабатывают растворителем таким образом, что некоторая часть компонента, которым пропитан гранулированный или хлопьевидный материал, может быть переведена в раствор с помощью растворителя и отделена. Примером продукта, в процессе производства которого используют сепаратор, являются соевые хлопья. Такие хлопья обычно обрабатывают растворителем, таким как гексан. Растворитель растворяет и позволяет отделить (выделить) масло хлопьев.
Другим примером продукта, в производстве которого используется экстрактор, является соевый белковый концентрат. Обезжиренные соевые хлопья промывают спиртом таким образом, чтобы растворить и отделить углеводы, содержащиеся в хлопьях. Продутом такого процесса являются углеводы. Таким способом получают материал с высокой концентрацией белка.
В экстракторах, известных из уровня техники, перерабатываемый гранулированный или хлопьевидный материал транспортируют от входного отверстия экстрактора к выходу из экстрактора. Транспортировку обеспечивают конструкции, такие как скребковый конвейер. В то время как растворитель льют на слой материала, материал транспортируют от входа к выходу. Эффективность экстрактора является мерой скорости, при которой растворитель способен эффективно удалять целевой (намеченный) компонент из материала.
Слой материала, который транспортируют конвейером, является в значительной степени пористой средой. Следовательно, по мере того как растворитель многократно наносят сверху на слой, растворитель проходит сквозь слой (промывает слой), контактируя с материалом, и стекает через решетку (экран), поддерживающую материал. В описанном выше применении гексановая промывка протекает через суспензию материала, пропитанного маслом. Таким образом, масло удаляется из соевого материала.
Однако, геометрия слоя материала неоднородна. В различных местах внутри слоя эффективность будет разной. Некоторые места внутри слоя являются более открытыми, а некоторые более плотными (слежавшимися). Это справедливо для различных типов гранулированного или хлопьевидного материала. Следовательно, в более открытых зонах будет больший поток растворителя, чем в других. В тех местах, где поток растворителя меньше, требуется большее время для экстракции.
На преодоление указанных недостатков существующего уровня техники и направлено данное изобретение. Оно представляет собой новую конструкцию экстрактора, функционирование которой позволяет преодолеть проблемы уровня техники.
Сущность изобретения
Данное изобретение представляет собой систему подачи (перелива) жидкости в экстракторе, а которой использован восходящий поток. Согласно одному варианту воплощения изобретения использовано множество отверстий, функционирующих в качестве инжекторов. В некоторых вариантах воплощения изобретения отверстия могут быть заданы в определенных (нужных) местах. Если целесообразно, они могут быть расположены в определенных местах в заданном порядке. Отверстия, как правило, располагают практически на том же уровне, что и решетка (экран) конвейера или чуть ниже решетки (экрана). Мисцеллу или растворитель инжектируют снизу вверх в слой, расположенный на конвейере. Такая конструкция позволяет растворителю попасть в те зоны слоя, которые могли бы быть недостаточно хорошо промыты в экстракторе, известном из уровня техники.
Восходящий поток от системы подачи жидкости может вызывать перераспределение слоя. Может быть реализована доступность тех зон слоя, которые обычно не достигаются при промывке сверху вниз. Как будет видно далее, данное изобретение более эффективно достигает цели максимизации контакта растворителя с гранулированным или сыпучим материалом.
Можно использовать определение зоны, окружающей систему подачи жидкости, в которой контролируется нисходящий слив (дренаж), чтобы обеспечить повышенное проникновение растворителя в материал снизу вверх. Так как поток исходит из направленных вверх выпускных отверстий, он будет диспергирован в слое материала. Эффективная высота проникновения растворителя от направленной вверх системы подачи жидкости зависит от слива (дренажа), прилегающего к выпускным отверстиям системы подачи жидкости, скорости и давления потока, выходящего из системы подачи жидкости, и пористости слоя материала.
В некоторых вариантах воплощения изобретения нижние экраны (решетки) могут отсутствовать. В таких вариантах воплощения нисходящий слив (дренаж) отсутствует, и вся мисцелла или растворитель поступают вверх и за пределы верхней поверхности слоя на каждой стадии или каждого объема экстракции. Так как мисцелла, протекающая через системы подачи жидкости, с большой вероятностью будет включать содержащийся в ней сыпучий материал, желательно предусмотреть, как удержать тяжелый твердый материал в суспензии, чтобы предотвратить избыточное наращивание в областях с низкой скоростью. Могут быть предусмотрены меры для предотвращения закупоривания выходных отверстий системы подачи жидкости. В качестве примера, поддержание выходных отверстий системы подачи жидкости в незакупоренном состоянии может быть эффективно осуществлено при использовании ротора или мешалки внутри распределительной трубы. Такая конструкция способствует движению смеси, так что она может вытекать из системы подачи жидкости.
Далее станет понятным, что это описание носит чисто иллюстративный характер. Множество изменений, особенно в деталях, таких как форма, размер, материал и взаимное расположение частей, может быть внесено, не выходя за рамки данного изобретения.
Краткое описание фигур (чертежей).
ФИГ. 1 представляет собой вид в перспективе части экстрактора, известного из уровня техники;
ФИГ. 2 представляет собой боковой разрез части экстрактора в соответствии с данным изобретением;
ФИГ. 3 представляет собой вертикальный вид сбоку трубопровода, используемого в данном изобретении;
ФИГ. 4 представляет собой вид сверху трубопровода в соответствии с данным изобретением;
ФИГ. 5 представляет собой вид в перспективе части конвейера, имеющего щелевое отверстие на одном уровне с щелевым отверстием трубопровода в соответствии с данным изобретением;
ФИГ. 6 представляет собой вид экстрактора с торца в разрезе в соответствии с данным изобретением;
ФИГ. 7 представляет собой вид сбоку в разрезе экстрактора, в котором использовано множество трубопроводов;
ФИГ. 8 представляет собой вид сбоку в разрезе части экстрактора в соответствии с данным изобретением;
ФИГ. 9 представляет собой вид в перспективе части конвейера, вместе с которым используют данное изобретение;
ФИГ. 10 представляет собой вид, аналогичный показанному на ФИГ. 9, в котором использован альтернативный вариант трубопровода;
ФИГ. 11 представляет собой увеличенное сечение части альтернативного варианта трубопровода;
ФИГ. 12 представляет собой вид, аналогичный показанному на ФИГ. 11, внутри которого установлена мешалка; и
ФИГ. 13 представляет собой вид, аналогичный показанному на ФИГ. 12.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как видно из чертежей, на которых похожими цифрами обозначены схожие элементы, на ФИГ. 1 приведен разрез экстрактора 20, известного из уровня техники, из которого хорошо видны некоторые проблемы существующего уровня техники. Вследствие своей консистенции обрабатываемый материал 22 при транспортировке конвейером 24 имеет тенденцию к формированию неравномерной глубины слоя 26 материала 22. Как видно из ФИГ. 1, обычно образуются пористые участки 28 слоя 26. Такие области являются открытыми, они способствуют легкому протеканию растворителя через такие пористые участки 28 и стеканию с них. Кроме того, в результате нисходящего потока жидкости через маленькие области слоя 26, могут образоваться сгустки (комки) 36 обрабатываемого материала. Более того, в результате разбрызгивания растворителя из системы подачи 32 на слой 26 материала 22 может возникнуть запруживание верхней поверхности слоя материала 26, что обозначено 30.
На ФИГ. 2 в боковом разрезе показано размещение обрабатываемого материала 22 в процессе технологической обработки с помощью конструкции по данному изобретению. Особенный интерес представляет нагнетательная система или система трубопроводов 34, находящаяся в жидкостной взаимосвязи с емкостью для жидкости для инжекции через выпускные отверстия 36 (на ФИГ. 2 не показаны), имеющиеся на верхней части трубопровода 34. ФИГ. 3 лучше иллюстрирует отверстия 38, служащие в качестве выпускных отверстий 36. Отверстия 38 изображены в основном линейно выровненными и расположенными последовательно поперек (во всю ширину) конвейера 24.
ФИГ. 4 и 5 иллюстрируют вариант воплощения, в котором щелевое отверстие 40 простирается поперек практически по всей ширине конвейера 24. На ФИГ. 5, в частности, показано, что сплошной участок 42, перемежающийся с пористыми участками 44 конвейера 24, имеет сформированное на нем щелевое отверстие 40. Более эффективно формировать щелевое отверстие 40 в сплошном сегменте 42, чем в пористом сегменте 44 конвейера.
ФИГ. 11-13 иллюстрируют трубопроводы 34 различной конфигурации и использование средств перемешивания 46. На этих трех чертежах проиллюстрирован вал 48, смонтированный по центру внутри трубопровода 34. Вал 48 изготовлен с возможностью расположения по центру внутри трубопровода 34 таким образом, чтобы не мешать перемешивающим лопастям 48.
В свете приведенных объяснений совершенно очевидно значительное преимущество направленных вверх выпускных отверстий 36 по сравнению с экстракторами, известными из уровня техники. Понятно, что сущность изобретения раскрыта в приведенной далее Формуле изобретения.