ЭКСТРАКЦИОННАЯ УСТАНОВКА
EXTRACTION UNIT

Изобретение относится к пищевой, в частности к ликероводочной промышленности, и может быть использовано для приготовления спиртованных настоев и морсов из трав и плодово-ягодного сырья, а также фармацевтической промышленности.
Известна установка для экстрагирования и выщелачивания из твердых материалов, содержащая батарею последовательно соединительных диффузионных аппаратов [Стабников В.Н., Попов В.Д., Лысянский В.М., Редько Ф.А. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Пищевая промышленность, 1976. - С.638-639], имеющих вертикальный цилиндрический корпус с люками для загрузки и выгрузки материала и патрубками подвода и отвода раствора. Внутри корпуса установлен перколятор (сито), на котором расположен слой сырья. Экстрагирование осуществляют раствором, движущимся сквозь неподвижный слой твердых частиц.
Недостатками установки для проведения экстрагирования и выщелачивания являются низкая производительность, существенные потери экстрагируемого вещества с отработанным материалом, сложность механизации и автоматизации процесса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является экстракционная установка [Патент RU 2176150 С1, 27.11.2001], содержащая вертикальный резервуар цилиндрической формы с загрузочным и разгрузочным патрубками, воздушную трубу, перколятор, осевой насос, установленный в корпусе коаксиально, разделитель цилиндрической формы, открытый снизу и сверху, со встроенным теплообменником, выносной поверхностный конденсатор и разрыхляющее устройство, расположенное над перколятором.
Недостатками экстракционной установки является низкая эффективность экстрагирования и невысокая производительность, сложность монтирования и эксплуатации, высокие энергозатраты.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности экстрагирования, увеличение производительности, снижение энергозатрат.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в экстракционной установке, содержащей вертикальный цилиндроконический корпус с загрузочными и выгрузочными патрубками, воздушную трубу, перколятор, осевой насос, установленный в корпусе коаксиально, разделитель цилиндроконической формы, открытый снизу и снабженный рубашкой, выносной поверхностный конденсатор и сборник конденсата, новым является то, что цилиндрическая часть разделителя закрыта сверху сетчатой крышкой или сменной цилиндрической вставкой для изменения его объема, над перколятором расположен размыватель слоя отработанного материала и патрубок для его выгрузки.
Технический результат заключается в повышении эффективности экстрагирования, увеличении производительности, снижении энергозатрат.
На фиг.1 изображена экстракционная установка, фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - вставка с сетчатой крышкой: I - сетчатая крышка, II - сменная вставка.
Экстракционная установка (фиг.1) состоит из цилиндроконического корпуса 1 с крышкой 2, патрубками 3 и 4 для загрузки исходного материала и раствора экстрагента соответственно, патрубком 5 для выгрузки готового настоя, патрубком 6 для подачи острого пара в корпус. В крышке смонтирован смотровой люк 7 и установлена воздушная трубка 8. Внутри цилиндроконического корпуса расположен цилиндроконический разделитель 9, снабженный рубашкой 10 с патрубками 11 и 12 для подвода и отвода теплоносителя соответственно. Внутри цилиндрической части разделителя установлен перколятор 13, цилиндрическая часть разделителя закрыта сетчатой крышкой 14 или цилиндрической вставкой для изменения объема. Над перколятором установлен патрубок 15 с размывателем слоя отработанного материала 16 и патрубок 17 для его выгрузки (фиг.2). В днище корпуса расположен осевой насос 18 с частотным преобразователем для изменения частоты вращения. На корпусе установлен термометр 19, пробный кран 20 и водомерное стекло 21. Установка снабжена конденсатором 22 и сборником конденсата 23 с патрубками 24, 25 для отвода воздуха и патрубком 26 для отвода конденсата.
Экстракционная установка работает следующим образом.
0
Исходный материал и раствор загружают в экстракционную установку через патрубки 3 и 4, включают подачу теплоносителя через патрубок 11 в рубашку 10 и подачу хладоносителя в конденсатор 22. В процессе заполнения резервуара воздух, содержащий пары экстрагента и легколетучих компонентов материала, вытесняется по воздушной трубке 8 в конденсатор, откуда конденсат стекает в сборник 23, а воздух удаляется через патрубки 24, 25. Температура раствора и уровень заполнения корпуса контролируется с помощью термометра 19 и водомерного стекла 21. Насосом 18 направляют подачу растворителя вверх, при этом внутри разделителя 9 создают восходящее движение раствора, а между разделителем и корпусом - нисходящее. При этом сетчатая крышка 14 пропускает раствор и задерживает сырье, который образует в пространстве между перколятором 13 и сетчатой крышкой интенсивно перемешиваемый раствором псевдоожиженный слой с высоким коэффициентом массоотдачи. Величину подачи растворителя выбирают такой, чтобы рабочая скорость ω восходящего потока в псевдоожиженном слое находилась в пределах
пс
0
у
ω<ω<ω,
пс
y
где ω, ω - скорость начала псевдоожижения и скорость уноса соответственно.
При таких условиях на внутренней поверхности сетчатой крышки не образуется слой материала, нарушающий активную гидродинамическую и массообменную характеристики.
При достижении заданной текущей концентрации экстрактивных веществ в пробах, отбираемых в процессе экстрагирования с помощью крана 20, реверсируют подачу насоса, направление циркуляции раствора изменяется на противоположное и материал образует на перколяторе фильтрующий слой. При этом процесс экстрагирования продолжается. Возможное повышение гидравлического сопротивления слоя исключается организацией несимметричного осциллирования, когда продолжительность восходящего потока больше нисходящего. Проведение экстрагирования в цилиндрической части исключает расход дополнительной энергии на циркуляцию сырья. При достижении конечной концентрации насос выключают и через патрубок 5 сливают готовый настой. Затем через патрубок 6 подают острый пар с целью прогревания отработанного сырья и выпаривания из него остатков экстрагента. Образовавшиеся пары экстрагента поступают в конденсатор, а конденсат отводят из сборника 23 через патрубок 26. По завершении выпаривания через патрубок 15 подают воду в размыватель слоя 16 и отработанный материал вместе с частью промывной воды выгружают через патрубок 17. Промывную воду, прошедшую через перколятор 13, удаляют через патрубок 5. Если нужно изменить размеры цилиндрической части разделителя, снимают сетчатую крышку 14, вставляют цилиндрическую вставку и закрывают сетчатой крышкой.
Предложенная экстракционная установка позволяет:
- повысить эффективность процесса экстрагирования;
- повысить производительность;
- упростить конструкцию аппарата;
- снизить энергопотребление;
- повысить универсальность экстракционной установки (возможность изменения размеров цилиндрической части разделителя).