Установка для экстракции растительного сырья
VEGETABLE RAW MATERIAL EXTRACTION UNIT

2
Изобретение относится к технике экстракции, а именно к эксплуатации установок для обработки эфирномасличного, лекарственного и пряно-ароматического растительного сырья жидким диоксидом углерода с целью получения CO-экстрактов жирорастворимых витаминов и провитаминов, фитонцидов и флавоноидов используемых в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.
2
2
2
Известна установка для субкритической CO-экстракции растительного сырья, включающая последовательно установленные и сообщенный между собой посредством запорной арматуры емкость для хранения жидкого CO, первый испаритель, экстрактор, две емкости для сбора экстракта, второй испаритель (Научные и практические проблемы суб- и сверхкритической CO-экстракции. // Г.И. Касьянов, Д.Е. Занин, М.П. Бахмет. - Научные труды КубГТУ. - №3. - 2014. - С. 1-15)
2
Недостатком данной установки является ограниченный ассортимент получаемых целевых продуктов, обусловленный селективными свойствами жидкого CO.
2
2
2
Прототипом изобретения является установка для комбинированной суб- и сверхкритической CO-экстракции растительного сырья, включающая последовательно установленные и сообщенные между собой посредством запорной арматуры сборник-конденсатор для CO, соединенный с первым экстрактором, оснащенным сетчатыми кассетами, который сообщен с испарителем, оснащенным паровой рубашкой, при этом первый выход испарителя сообщен со сборником экстракта, второй выход испарителя - со сборником-конденсатором для CO и третий выход - со вторым экстрактором, который соединен с сепаратором, первый выход которого соединен со сборником экстракта, а второй - со сборником-конденсатором.
Недостатком данной установки является высокий расход растительного сырья и высокие потери биологически активных веществ, обусловленные проведением параллельной экстракции в отдельных экстракторах, ориентированных на селективное извлечение компонентов из растительного сырья, а также сложность технологического исполнения.
Задачей изобретения является усовершенствование установки для экстракции растительного сырья, обеспечивающее сокращение расхода растительного сырья и увеличение выхода целевых продуктов из одного объема растительного сырья.
Техническим результатом является обеспечение возможности последовательного извлечения целевых продуктов.
2
2
2
Технический результат достигается тем, что установка для экстракции растительного сырья включает емкость для хранения жидкого CO, сообщенную с первым входом первого испарителя, выход которого соединен с емкостью для сбора жидкого CO, при этом первый выход емкости для сбора жидкого CO сообщен с входом третьего теплообменника, а второй выход - с верхней частью экстрактора, сообщенного со вторым испарителем, первый выход которого связан со вторым входом первого испарителя, второй выход связан с емкостью для сбора каротиноидов, а третий выход - с сепаратором, первый выход которого связан с емкостью для сбора флавоноидов, второй выход сепаратора связан с емкостью для модификатора, которая посредством насоса сообщена с входом третьего теплообменника, связанного с нижней частью экстрактора.
2
2
Сообщение второго выхода емкости для сбора жидкого СО с верхней частью экстрактора позволяет проводить экстракцию жидким диоксидом углерода в субкритическом режиме при температуре 10-25°C и давлении 5,2-7,0 МПа, что обеспечивает селективное извлечение из растительного сырья ценных компонентов с небольшой молекулярной массой, к которым относятся каротиноиды. Соединение экстрактора со вторым испарителем позволяет обеспечить разделение мисцеллы, содержащей каротиноиды, от растворителя - жидкого CO, который через первый выход второго испарителя поступает на второй вход первого испарителя. Для сбора каротиноидов установлена емкость для сбора каротиноидов, сообщенная со вторым выходом второго испарителя.
2
2
Соединение входа третьего теплообменника через насос с емкостью для сбора жидкого CO и емкостью для модификатора позволяет обеспечить подачу в нижнюю часть экстрактора смесь растворителей, состоящую из жидкого диоксида углерода и сорастворителя - этанола (этилового спирта). При этом количество этилового спирта составляет 5-7% от массы жидкого диоксида углерода. Проведение экстракции растительного сырья смесью, состоящей из жидкого диоксида углерода и сорастворителя - этанола, позволяет проводить экстракцию при температуре от +32 до +65°C и давлении 7,5-60 МПа, что обеспечивает селективное доизвлечение флавоноидов из растительного сырья, прошедшего субкритическую экстракцию. Соединение экстрактора со вторым испарителем позволяет обеспечить отделение мисцеллы, содержащей флавоноиды и этиловый спирт, от растворителя - жидкого CO, который через первый выход второго испарителя поступает на второй вход первого испарителя. А для отделения этилового спирта и сбора флавоноидов используют сепаратор, первый выход которого связан с емкостью для сбора флавоноидов, а второй выход сепаратора связан с емкостью для модификатора.
Предлагаемая установка обеспечивает возможность последовательного извлечения целевых продуктов из одного объема обрабатываемого растительного сырья, что обеспечивает сокращение потерь растительного сырья и увеличение выхода целевых продуктов.
2
2
2
На фиг. представлена установка для экстракции растительного сырья. Установка для экстракции растительного сырья включает емкость для хранения жидкого CO 1, сообщенную с первым входом первого испарителя 2, выход которого соединен с емкостью для сбора жидкого CO 3. Первый выход емкости для сбора жидкого CO 3 сообщен с входом третьего теплообменника 11, а второй выход - с верхней частью экстрактора 4, сообщенного со вторым испарителем 5. Первый выход второго испарителя 5 связан со вторым входом первого испарителя 2, второй выход - связан с емкостью для сбора каротиноидов 6, а третий выход - с сепаратором 7. Первый выход сепаратора 7 связан с емкостью для сбора флавоноидов 8, второй выход сепаратора 7 связан с емкостью для модификатора 9, которая посредством насоса 10 сообщена с входом третьего теплообменника 11, связанного с нижней частью экстрактора 4.
2
2
2
2
2
2
2
Установка для экстракции растительного сырья работает следующим образом. Растительное сырье, предназначенное для извлечения экстракта каротиноидов и флавоноидов, помещают в герметический экстрактор 4. Из емкости для хранения жидкого CO через первый испаритель 2 подают жидкий CO в емкость для сбора жидкого CO 3. Из емкости для сбора жидкого CO 3 в герметичный экстрактор 4 подают жидкий диоксид углерода при температуре 27°C и давлении 6,7 МПа и выдерживают 10 минут. После чего осуществляют слив мисцеллы во второй испаритель 5, который оснащен водяной рубашкой с температурой рабочего агента 55-60°C, в котором происходит отделение растворителя от каротиноидов, при этом выделившийся растворитель - жидкий CO поступает на второй вход первого испарителя 2, где смешивается с основным потоком жидкого диоксида углерода из емкости для хранения жидкого CO 1 и затем через второй испаритель 5 поступает в емкость для сбора жидкого CO 3. Полученный экстракт каротиноидов, из второго испарителя 5 поступает в емкость для сбора каротиноидов 6.
2
2
После чего из емкости для сбора жидкого CO 3 подают жидкий диоксид углерода, который смешивают с этиловым спиртом, взятым в количестве 5% от массы диоксида углерода из емкости для модификатора 9 и по средством насоса высокого давления 10 осуществляют их подачу в третий теплообменник 11, который оснащен водяной рубашкой с температурой рабочего агента 65-70°C, где происходит образование смеси сверхкритического CO с парами этилового спирта, которую затем подают в нижнюю часть экстрактора 4. В процессе сверхкритической экстракции в экстракторе 4 образуется мисцелла, содержащая флавоноиды и растворитель (жидкий диоксид и этиловый спирт), которая поступает на второй испаритель 5, где происходит отделение жидкого диоксида, который поступает на второй вход первого испарителя, а смесь, состоящая из экстракта флавоноидов и растворителя (этанола) поступает в сепаратор 7, где разделяется на экстракт флавоноидов., который собирают в емкости для сбора флавоноидов 8 и газовую фазу этилового спирта, которую возвращают в емкость для модификатора 9.