УСТАНОВКА ДЛЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к технике ультразвуковой обработки жидких сред и может быть использована в фармацевтической, биохимической, лесохимической и пищевой отраслях промышленности, в частности для получения экстрактов из биологически активных веществ (из сырья растительного и животного происхождения) в жидких средах.
Известен экстрактор для системы твердое тело-жидкость, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса с рубашкой термостатирования, имеющей патрубки подвода и отвода теплоносителя. В верхней части устройства расположен патрубок подвода жидкой фазы, в нижней - патрубок отвода экстракта, защищенный с внутренней стороны решеткой. По нижней части корпуса и бункера проходит шнек для подачи твердой фазы из бункера в аппарат.В корпусе по центру установлен ультразвуковой волновод, соединенный с ультразвуковым преобразователем и представляющий собой каскад концентраторов одинаковой длины с развитой боковой поверхностью. Профиль боковой поверхности концентраторов может быть выполнен цилиндрической, бочкообразной, и др. конфигурации. Предлагаемая конструкция позволяет интенсифицировать процесс экстрагирования в системах твердое тело-жидкость путем увеличения скорости массообмена (Патент на изобретение РФ №2053006, МПК: B 01 D 11/02).
Однако размещение ультразвукового волновода в корпусе экстрактора приводит к созданию неоднородного ультразвукового поля в рабочей полости, что приводит к снижению качества и эффективности обработки жидких сред.
Известен непрерывно действующий противоточный экстрактор для извлечения лекарственных веществ из растительного сырья, состоящий из замкнутого короба прямоугольного сечения, внутри которого вмонтирована бесконечная лента из тяговых цепей, снабженная транспортирующими перегородками. На коробе в шахматном порядке установлены магнитострикционные излучатели, питание которых осуществляется от ультразвукового генератора (АС СССР №254475, МПК: В 01 D).
Заявляемое устройство обеспечивает противоточное непрерывное взаимодействие экстрагируемого сырья с экстрагирующей жидкостью. Однако данное устройство, реализующее такой цикл, не обеспечивает полного извлечения экстракта из экстрагируемого материала. Кроме того, данное устройство характеризуется
сложностью его изготовления из-за наличия значительного количества конструктивных элементов.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является установка для газожидкостной экстракции растительного сырья, содержащая соединенные магистралями с запорной арматурой в замкнутый контур экстрактор, испаритель, буферную емкость, а также, соединенный с испарителем сборник экстракта и средства подпитки экстрагентов. Экстрактор снабжен кассетой для загрузки сырья, в которой, по меньшей мере, по одной концентричной окружности размещены с постоянным окружным шагом дренажные трубки с перфорированными стенками и заглушенным верхним концом. В экстракторе в экстракционном объеме экстракционной смеси создают поле ультразвуковых колебаний (Патент на изобретение РФ №2082478, МПК: B 01 D 11/02).
Однако данное устройство использует технологию газожидкостной экстракции, при котором поле ультразвуковых колебаний создают перепадом давления газовой фазы. При этом мощность ультразвуковых колебаний - недостаточно высокая, что не позволяет добиваться высоких параметров экстрагирования по сравнению с жидкостной экстракцией. Кроме того, использование в конструкции установки испарителя и конденсатора приводит к дополнительным энергозатратам при получении экстракта, что приводит к увеличению его себестоимости.
Задачей полезной модели является создание ультразвукового экстрактора, обеспечивающего более глубокую переработку сырья при упрощении конструкции.
Техническим результатом является создание замкнутого непрерывного цикла обработки исходного сырья экстрагентом с наиболее эффективным использованием энергии ультразвукового поля, что обеспечивает повышение эффективности работы экстрактора. Кроме того, при использовании в качестве экстрагента легковоспламеняющихся жидкостей, заявляемая полезная модель обеспечивает повышение пожаробезопасности при работе устройства.
Поставленная задача решается тем, что установка для экстрагирования, содержащая соединенные магистралями с запорной арматурой в замкнутый контур емкость для экстрагирующей жидкости и экстрактор, выполненный в виде корпуса со съемной крышкой в рабочей полости которого расположена емкость для загрузки сырья, согласно техническому решению, содержит ультразвуковые вибраторы, расположенные на наружной поверхности экстрактора, насос для подачи
экстрагирующей жидкости в рабочую полость экстрактора, а емкость для загрузки сырья выполнена перфорированной и снабжена съемной крышкой.
Кроме того, установка может дополнительно содержать взрыво-пожарозащитную стенку для изолирования емкости для экстрагирующей жидкости от других элементов установки.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, на котором схематично изображена заявляемая установка.
Установка состоит из емкости 1 с экстрагирующей жидкостью 2, всасывающего трубопровода 3 с запорной арматурой, насоса 4, напорного трубопровода 5 с запорной арматурой, экстрактора 6 с фланцами 7, емкость для загрузки сырья, например, в виде сетчатой корзины 8 с крышкой 9, заполненной экстрагирующими ингредиентами, ультразвуковые вибраторы 10, пульта управления 11, ультразвукового генератора 12, трубопровода 13 с запорной арматурой и взрыво-пожарозащитной стенкой 14, трубопроводом 15 с запорной арматурой для слива готовой продукции.
В заявляемой установке емкость 1 для экстрагирующей жидкости 2 располагают отдельно от экстрактора 6, при необходимости, емкость 1 может быть установлена во взрыво-пожаробезопасном помещении. Экстрактор 6, выполненный в виде ультразвукового излучателя, представляет собой отрезок трубы, на наружной поверхности которой расположены ультразвуковые вибраторы 10. При этом вибраторы равномерно распределены по всей площади поверхности. Во внутренней рабочей полости трубы установлена емкость для загрузки сырья 8, выполненная перфорированной, например, в виде сетчатой корзины с сетчатой быстросъемной крышкой 9, а на торцах трубы герметично установлены быстросъемные фланцы-крышки 7 с арматурой, при помощи которой ультразвуковой излучатель через систему трубопроводов подсоединен к насосу и емкости с экстрагирующей жидкостью.
Экстрактор работает следующим образом. Предварительно емкость для загрузки сырья 8 заполняют экстрагирующими ингредиентами. Из емкости 1 экстрагирующая жидкость 2 через всасывающий трубопровод 3 подается на насос 4. Насос 4 через напорный трубопровод 5 подает экстрагирующую жидкость в рабочую полость экстрактора 6 через нижний фланец 7. Т.о. экстрагирующую жидкость прокачивают через корзину 8, заполненную экстрагируемыми ингредиентами и закрытую сетчатой крышкой 9. Одновременно с включением насоса 4 с пульта управления 11 включается ультразвуковой генератор 12. Высокое переменное напряжение от генератора подается на ультразвуковые вибраторы 10, возбуждая в жидкости, заполнившей рабочую
полость экстрактора, механические колебания в диапазоне ультразвуковых частот. Под действием механических колебаний в жидкости появляется кавитация. Под кавитационным воздействием биологически активные вещества из обрабатываемого сырья интенсивно экстрагируются в поток жидкости, сокращая время обработки по сравнению с существующими способами в десятки раз. Поток жидкости из рабочей камеры преобразователя через верхний фланец 7 по трубопроводу 13 поступает в емкость 1. Процесс повторяется по замкнутому циклу до получения экстракта требуемой концентрацией. При достижении экстракта необходимой концентрации ультразвуковой генератор отключают, а готовый продукт из емкости 1 по трубопроводу 15 насосом 4 подают на расфасовку или в емкость для дальнейшей обработки.
Для осуществления следующего цикла обработки открывают верхний фланец 7 с арматурой, выгружают сетчатую корзину 8, заменяют отработанное сырье новым, собирают экстрактор в рабочее состояние и повторяют цикл обработки.
Один из вариантов выполнения экстрактора 6 может быть осуществлен по патенту на изобретение №2222387.
При использовании в качестве экстрагирующей жидкости легко воспламеняющихся жидкостей - спирта и др., емкость 1 с жидкостью 2 может быть размещена в пожаробезопасном помещении, а все пожароопасные элементы установки (генератор, экстрактор, насос, пульт управления и пр.) выносят за пожаробезопасную стенку 14.
Заявляемая полезная модель обеспечивает наиболее глубокое извлечение экстракта из исходного сырья, т.е. повышает качество получаемой продукции при экономии сырья и упрощения процесса эксплуатации устройства.