ЭКСТРАКТОР ЛАБОРАТОРНЫЙ
LABORATORY EXTRACTOR

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для извлечения полезных веществ из растительного сырья.
Известен экстрактор для системы твердое тело - жидкость (Описание изобретения к патенту RU 2308308, МПК B01D 11/00, заявлено 17.03.2006, опубликовано 20.10.2007), содержащий корпус, разделенный вертикальной не доходящей до дна перегородкой на две зоны, патрубки для отбора экстракта и подачи экстрагента, наклонную трубу, пульсатор, компрессор, датчик уровня жидкости.
Недостатками этого экстрактора являются ограниченные технологические возможности, длительное растворение твердой фазы в жидкой, снижение качества продукта и значительные затраты времени на извлечение экстракта и времени на поддержание повышенной температуры.
Известен экстрактор для системы твердое тело - жидкость (Описание изобретения к патенту RU 1706096, МПК B01D 11/02, заявлено 04.11.1985, опубликовано 27.05.1995), содержащий вертикальный цилиндрический корпус с паровой рубашкой, сборник экстрактора со штуцерами для удаления экстракта из корпуса и подачи в него пара. Корпус соединен с крышкой, в которой закреплены штуцер для загрузки в корпус предварительно измельченной твердой фазы, штуцер для ввода в корпус через кольцеобразный распылитель растворителя (жидкой фазы), штуцер для удаления из корпуса газо- и парообразных веществ. Внутри корпуса в его нижней части установлена горизонтальная решетчатая перегородка и над ней смонтированы рабочие элементы в виде ножей с боковыми режущими кромками, закрепленные на вертикальном валу с возможностью вращения вокруг своей оси и возвратно-поступательного перемещения.
Недостатками описанного экстрактора являются ограниченные технологические возможности, медленное растворение экстрагента в исходном сырье, низкая скорость процесса растворения твердой фазы в жидкой, невысокая производительность экстрактора.
Наиболее близким по своей сущности и взятым за прототип является экстрактор для системы твердое тело - жидкость (Описание полезной модели к патенту RU 111012, МПК B01D 11/00, заявлено 16.06.2011, опубликовано 10.12.2011) содержащий вертикальный корпус с паровой рубашкой, с технологическими патрубками и дозатор. В корпусе на полом валу соосно установлено перемешивающее устройство, которое выполнено в виде верхней и нижней мешалок крестообразной формы. Нижняя мешалка перемешивающего устройства выполнена полой и снабжена полыми Г-образными гребенками с отверстиями на концах, изогнутых вверх. Перемешивающее устройство содержит установленные на полом валу на разной высоте ножи с боковыми режущими кромками. Каждый нож при виде сверху расположен относительно другого ножа под углом 45°. Под гребенками расположена решетчатая перегородка.
Недостатками известного экстрактора являются ограниченные технологические возможности его использования в лабораторных условиях, а также медленное растворение экстрагента в исходном сырье, и как следствие невысокая производительность устройства.
Технический результат предлагаемого экстрактора лабораторного заключается в расширении технологических возможностей экстрактора в лабораторных условиях, обеспечении удобства работы.
Достигается технический результат тем, что в экстракторе лабораторном, включающем корпус с крышкой, приводной вал с установленным на нем перемешивающим устройством, перемешивающее устройство выполнено в виде диска, в диске выполнены глухие отверстия с внутренней резьбой, в глухих отверстиях установлены полые капсулы с горлышком, на горлышке капсул выполнена внешняя резьба соответствующая внутренней резьбе глухих отверстий диска, боковая поверхность и дно капсул перфорированы отверстиями, размер отверстий перфорации боковой стенки капсул выполнен меньшим, чем размер фракции экстрагируемого исходного сырья, высота капсул без учета горлышка составляет не более половины от высоты максимального внутреннего пространства корпуса измеренного от его днища до крышки, в корпусе установлено днище с возможностью поступательного перемещения вдоль геометрической оси корпуса и обеспечена герметичность в местах их сопряжения.
На фиг. 1 представлен экстрактор лабораторный в разрезе при роторе погруженном в среду экстрагента. На фиг. 2 представлен экстрактор лабораторный в разрезе при роторе выведенном из среды экстрагента. На фиг. 3 представлено сечение А-А экстрактора лабораторного.
Экстрактор лабораторный включает корпус 1 с крышкой 2 и днищем 11, приводной вал 3, на котором установлено перемешивающее устройство 4. Перемешивающее устройство 4 выполнено в виде диска, в котором выполнены глухие отверстия 5 с внутренней резьбой. В глухих отверстиях 5 посредством резьбового соединения установлены полые капсулы 8 с горлышком 12. Полые капсулы 8 выполнены с перфорированными отверстиями 9 боковой стенкой и дном. На горлышке 12 полых капсул выполнена внешняя резьба, соответствующая внутренней резьбе глухих отверстий 5 диска перемешивающего устройства 4.
Размер отверстий перфорации выполнен меньшим, чем размер фракции экстрагируемого исходного сырья. В крышке 2 установлен патрубок 6, служащий для ввода экстрагента во внутреннее пространство корпуса 1. В днище 11 корпуса 1 установлен патрубок 7 слива экстракта.
Высота капсул 8 без учета горлышка 12 составляет не более половины от высоты максимального внутреннего пространства корпуса измеренного от его днища 11 до крышки 2.
Днище 11 в корпусе установлено с возможностью поступательного перемещения вдоль геометрической оси 13 корпуса 1. При этом обеспечена герметичность в местах сопряжения подвижного днища 11 и корпуса 1. Герметичность сопряжения корпуса 1 и днища 11 может быть обеспечена, например, за счет установки между ними уплотнительной прокладки.
Экстрактор лабораторный работает следующим образом. В полые капсулы 8 помещают экстрагируемое сырье. Заполненные экстрагируемым сырьем капсулы 8 устанавливают в отверстия 5 перемешивающего устройства 4 и крепят посредством резьбового соединения. Благодаря тому, что отверстия в диске перемешивающего устройства выполнены глухими, предотвращается утечка экстрагируемого сырья через горлышко капсул 8. Перемешивающее устройство с установленными на нем капсулами 8 помещают внутрь корпуса 1. Корпус 1 герметично закрывают крышкой 2. В корпус 1 через патрубок 6 заливают экстрагент 10. Количество экстрагента, заливаемого в корпус 1 зависит от необходимого массового соотношения исходного сырья и экстрагента. Днище 11 путем поступательного перемещения вдоль геометрической оси 13 корпуса 1 перемещают таким образом, чтобы капсулы 8 были погружены в экстрагент при обеспечении необходимой концентрации экстрагента.
Посредством привода 3 осуществляют вращение перемешивающего устройства 4. Во время вращения перемешивающего устройства 4 через отверстия 5 перфорации капсул 8 обеспечивается взаимодействие экстрагента с исходным сырьем путем его омовения, при этом, благодаря размеру отверстий перфорации, исходное сырье не выходит за пределы капсул, что исключает смешивание исходного сырья и экстрагента.
После окончания цикла экстрагирования путем поступательного перемещения вдоль геометрической оси 13 корпуса 1 днище 11 перемещают таким образом, чтобы капсулы 8 были выведены из среды экстрагента. Затем, вращая перемешивающее устройство с капсулами на высоких оборотах, за счет центробежной силы осуществляется полное удаление экстрагента из капсул, т.е. «отжим» экстрагируемого сырья - центрифугирование. Вся удаляемая из исходного сырья жидкая фракция остается внутри корпуса 1 и смешивается с экстрагентом, увеличивая, концентрацию в нем извлекаемых из исходного сырья экстрактивных веществ.
После окончания экстрагирования через патрубок 7 осуществляют слив экстракта из корпуса 1.
Циклы перемешивания и центрифугирования могут повторяться многократно. Это позволяет в лабораторных условиях подбирать различные режимы экстрагирования при различном сочетании видов и концентраций исходного сырья и экстрагента.
Благодаря перфорации 9 боковой стенки и дна капсул 8 осуществляется взаимодействие экстрагируемого сырья с экстрагентом при вращении перемешивающего устройства с установленными на нем капсулами 8, погруженными в среду экстрагента.
Благодаря тому, что размер отверстий перфорации меньше, чем размер фракции экстрагируемого сырья, предотвращается выпадение исходного сырья за пределы капсул. В результате в экстракторе лабораторном исходное сырье остается внутри капсул, не загрязняя своей фракцией экстракт. Это существенно расширяет технологические возможности экстрактора лабораторного за счет того, что, во-первых, не нарушается соотношение исходного сырья и экстрагента, т.к. исходное сырье остается в капсулах без потерь даже при нескольких циклах перемешивания и центрифугирования; во-вторых, нет необходимости проведения работы по осуществлению очистки экстракта от крупной фракции исходного сырья, что требует значительного времени, расширяется количество экспериментов, проводимых в установленное время.
Использование резьбового соединения между диском и капсулами позволяет использовать капсулы многократно, а также использовать капсулы с различными геометрическими параметрами (высотой, диаметром) без изменения конструкции перемешивающего устройства в виде диска.
В аналогах для осуществления процесса центрифугирования требуется выполнять операцию перекачки экстрагента, т.е. его выведение за пределы корпуса установки и последующее возвращение. Во-первых, данная операция требует определенного времени на выведение экстрагента за пределы корпуса и последующее его возвращение, во-вторых, во время операций по перекачке экстрагента может произойти потеря части ценных экстрактивных веществ.
В данной конструкции за счет того, что высота капсул без учета горлышка составляет не более половины от высоты максимального внутреннего пространства корпуса измеренного от его днища до крышки, а также за счет обеспечения возможности поступательного перемещения днища 11 вдоль геометрической оси 13 корпуса 1 с обеспечением герметичности в местах их сопряжения производится выполнение двух операций - вращение исходного сырья, погруженного в среду экстрагента При этом его центрифугирование при выводе из среды экстрагента осуществляется без каких-бы то ни было дополнительных операций по перекачке экстрагента, что свойственно аналогам. Кроме того, благодаря возможности поступательного перемещения днища вдоль геометрической оси корпуса с обеспечением герметичности их сопряжения обеспечивается возможность работы установки с разным объемом экстрагента, а, следовательно, и при обеспечении различных пропорций исходного сырья и экстрагента, что обеспечивает широкие технологические возможности установки.
Многократное циклическое повторение операций вращения перемешивающего устройства с размещенным на нем исходным сырьем, погруженного в экстрагент, и центрифугирования при выведении исходного сырья из экстрагента в одной установке без перекачки (удалении) экстрагента позволяет повысить эффективность процесса экстрагирования.
Благодаря тому, что отсутствует необходимость в перекачке (удалении) экстрагента при переходе между режимами вращения ротора с размещенным на нем исходным сырьем, погруженного в экстрагент, и центрифугирования упрощается процесс центробежной экстракции.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Описание изобретения к патенту RU 2308308, МПК B01D 11/00, заявлено 17.03.2006, опубликовано 20.10.2007.
2. Описание изобретения к патенту RU 1706096, МПК B01D 11/02, заявлено 04.11.1985, опубликовано 27.05.1995.
3. Описание полезной модели к патенту RU 111012, МПК B01D 11/00, заявлено 16.06.2011, опубликовано 10.12.2011.