ЭКСТРАКТОР ДЛЯ СИСТЕМЫ ТВЕРДОЕ ТЕЛО - ЖИДКОСТЬ

Предлагаемая полезная модель относится к пищевой, сельскохозяйственной и фармацевтической промышленности и может быть использована для извлечения полезных веществ из растительного и животного сырья.
Известно устройство для получения экстрактов (SU №850108 А1, опубл. 30.07.1981), имеющее цилиндрический корпус с ротором, разделенный радиальными перегородками на камеры, снабженные откидными днищами и системой орошения с запорными вентилями в верхней части, сборники растворителя, устройства загрузки и выгрузки твердого вещества. Экстрактор снабжен штангами, установленными с возможностью возвратно-поступательного движения, с расположенными на них ворошителями, направляющей и рычагом, соединенным с запорным вентилем.
Однако в известном устройстве в процессе экстракции происходит уплотнение твердой массы на поверхности днища, что увеличивает гидравлическое сопротивление слоя твердой фазы, снижает скорость и качество экстракционного процесса.
Известен экстрактор для системы твердое тело - жидкость (RU №2308308, кл. B01D 11/00, опубл. 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 недостаточно быстрое растворение твердой фазы в жидкой и снижение качества продукта вследствие значительных затрат времени на извлечение экстракта и поддержания повышенной температуры.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является выбранный в качестве прототипа экстрактор для системы твердое тело - жидкость (см. RU №1706096 С кл. B01D 11/02, опубл. 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 недостаточно качественное перемешивание и разрыхление сырья, большая потеря электроэнергии на возвратно-поступательное движение ножа, замедленное растворение экстрагента в исходном сырье, низкая скорость процесса растворения твердой фазы в жидкой, невысокая производительность аппарата, большая металлоемкость.
Технический результат полезной модели заключается в интенсификации процесса экстракции, повышении производительности аппарата за счет ускорения процесса растворения экстрагента в исходном сырье и уменьшении металлоемкости и габаритных размеров экстрактора.
Технический результат полезной модели достигается тем, что в экстракторе для системы твердое тело-жидкость, содержащем вертикальный корпус с паровой рубашкой и технологическими патрубками, в нижней части которого установлена горизонтальная решетчатая перегородка, над которой на валу закреплены ножи с боковыми режущими кромками, сборник экстракта, согласно полезной модели вал выполнен полым, на котором установлено перемешивающее устройство, выполненное в виде верхней и нижней мешалок крестообразной формы, между которыми на разной высоте находятся ножи, при виде сверху каждый нож расположен относительно друг друга под углом α=45°, при этом нижняя крестообразная мешалка выполнена полой и снабжена полыми Г-образными гребенками с отверстиями на концах, изогнутыми вверх.
Отличительными признаками заявляемой полезной модели являются установка на полом валу перемешивающего устройства в виде ножей с режущими кромками, верхней и нижней крестообразных мешалок, а также снабжение нижней мешалки Г-образными гребенками, имеющими на концах отверстия, изогнутыми вверх, что способствует уменьшению металлоемкости и габаритных размеров оборудования. Установка предлагаемого перемешивающего устройства способствует увеличению качества перемешивания и разрыхлению сырья за счет установки вместо рабочего элемента, требующего большое количество электроэнергии на перемещение ножа не только по окружности, но и на возвратно-поступательное движение (в прототипе), несколько ножей, расположенных на разной высоте и при виде сверху каждый нож расположен относительно друг друга под углом α=45°. Установка Г-образных гребенок обеспечивает разрыхление смеси и непрерывный отвод проэкстрагированного сырья через боковой патрубок, соединенный с разгрузочным устройством для одновременного отжима шрота. Интенсификация процесса экстрагирования растительного и животного сырья происходит за счет деструкции его структуры под действием, создаваемых в экстракционной смеси струй экстрагента, выходящих из отверстий на концах Г-образных гребенок. Это способствует ускорению процесса растворения экстрагента в исходном сырье и увеличивает выход качественного готового продукта.
Таким образом, выявленные отличительные признаки заявляемой полезной модели обеспечивают достижение указанного выше технического результата, заключающегося в интенсификации процесса экстракции, повышении производительности аппарата за счет ускорения процесса растворения экстрагента в исходном сырье и уменьшении металлоемкости и габаритных размеров экстрактора.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображен продольный разрез заявляемого устройства, на фиг.2 - Г-образная гребенка, вид сбоку, а на фиг.3 - разрез А-А фиг.1.
Экстрактор для растительного и животного сырья содержит вертикальный корпус 1 с паровой рубашкой 2, с технологическими патрубками 3, 4, 5, 6, 7, 8 подачи экстрагента, подачи и отвода теплоносителя, отвода экстракта, отвода шрота и рециркуляции экстракта соответственно, и дозатор 9 (см. фиг.1). В корпусе 1 на полом валу 10 установлено перемешивающее устройство, которое выполнено в виде верхней 11 и нижней 12 мешалок крестообразной формы. Нижняя 12 мешалка перемешивающего устройства выполнена полой и снабжена полыми Г-образными гребенками 13 с отверстиями 14 на концах, изогнутыми вверх. Перемешивающее устройство содержит установленные на полом валу 10 между нижней 12 и верхней 11 мешалок на разной высоте ножи 15 с боковыми режущими кромками 16. Каждый нож 15 при виде сверху расположен относительно другого ножа под углом α=45° (см. фиг.2). В нижней части корпуса 1 под гребенками 13 расположена горизонтальная решетчатая перегородка 17. Корпус 1 соединен с фильтром 18, сборником экстракта 19 и вакуум-насосом 20, связанным с патрубком 8 рециркуляции экстракта, последний из которых сообщен через полость вала 10 с нижней мешалкой 12. Патрубок 7 соединен с разгрузочным устройством 21 для одновременного отжима проэкстрагированного сырья. Вал 10 вращается от привода 22.
Экстрактор работает следующим образом. При включенном приводе 22 растительное или животное сырье по дозатору 9 подают в корпус 1, по патрубку 3 туда же заливают экстрагент. Вращение передается валу 10 и перемешивающему устройству. В поле центробежных сил происходит перемешивание экстракционной смеси. Установленные на полом валу 10 мешалки 11 и 12, а также расположенные на разной высоте ножи 15 своими острыми кромками 16 разрыхляют застойные зоны сырья по всему объему корпуса 1, облегчая доступ экстрагента ко всей поверхности каждой частицы твердого тела. При этом не происходит смещения частиц твердого тела, а также исключается их уплотнение. Г-образные гребенки 13 разрыхляют сырье и полностью выводят проэкстрагированное сырье из корпуса 1. Для поддержания требуемой температуры в корпусе установлена паровая рубашка 2, куда через патрубок 4 подают теплоноситель. Удаление отработанного теплоносителя осуществляется через патрубок 5. По мере насыщения экстракт проходит через решетчатую перегородку 17, где проводится грубая фильтрация и сливается по патрубку 6 в фильтр 18 для отделения примесей и направляется в сборник 19, где отстаивается от оставшихся элементов после фильтрации. В зависимости от степени насыщения экстракта, последний направляется на рециркуляцию через патрубок 8 при помощи вакуум-насоса 20 в полость вала 10. Благодаря вакууму, создаваемому насосом 20, экстракт, направленный на повторное насыщение поступает в экстракционную смесь под давлением сквозь отверстия 14. Выход рециркуляционного экстракта снизу позволяет дополнительно, помимо ножей 15, разрыхлять и деструктировать смесь и с большей степенью проникать в частицы твердого тела. При выходе из отверстий 14 происходит «продавливание» его через слой смеси. Так создается большая межфазная поверхность, что способствует тепло- и массообменным процессам, а также химическому взаимодействию экстрагента со смесью, что приводит к многократному увеличению поверхности контакта фаз и падению диффузионного сопротивления растительного или животного сырья. Это интенсифицирует процесс экстрагирования.
После завершения процесса экстрагирования при работающем приводе 22 экстракт полностью сливают из корпуса 1, а проэкстрагированное сырье выводят через патрубок 7, соединенный с разгрузочным устройством 21, где сырье до конца отжимается. Далее цикл работы экстрактора повторяется, а выделенный экстракт сливают из сборника 19.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обладает повышенной надежностью работы за счет установки перемешивающего устройства, выполненного в виде верхней и нижней мешалок крестообразной формы, между которыми на разной высоте находятся ножи, что значительно повышает производительность оборудования, уменьшает металлоемкость и позволяет интенсифицировать процесс экстрагирования растительного и животного сырья за счет разрушения его структуры под действием струй экстрагента, создаваемых в экстракционной смеси.