УСТАНОВКА ЭКСТРАКЦИОННАЯ ПРОТИВОТОЧНАЯ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к экстракционному оборудованию для растительного сырья и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии.
В основу технологического процесса всех существующих экстракционных установок положен принцип экстрагирования, процесс разделения смеси жидких или твердых веществ с помощью растворителей (экстрагентов). Процесс экстракции включает последовательные стадии: смешение исходных веществ с экстрагентом, механическое разделение двух образующихся фаз, удаление экстрагента из обеих фаз и его регенерацию. После механического разделения получают раствор извлекаемого вещества в экстрагенте (экстракт) и остаток исходного твердого вещества.
К наиболее простым и распространенным относится экстракционная установка периодического действия (Машины и аппараты пищевых производств: в 2-х кн. Кн.2. С.Т.Антипов, И.Т.Кретов., А.Н.Остриков и др. Под ред. В.А.Панфилова. - М.: Вш., 2001, стр.970). Данная установка представляет собой конструкцию, состоящую из экстрактора, напорного мерника для экстрагента, расположенного над ним, насоса и системы трубопроводов. Экстрагирование протекает при интенсивном движении экстрагента через слой сырья, укладываемого на перфорированное днище экстрактора. Подобные установки требуют периодического отключения для ручной разгрузки отработанного сырья и загрузки следующей порции. Кроме того, неподвижно лежащий слой сырья уплотняется в процессе работы, повышая тем самым гидравлическое сопротивление, что снижает производительность установки.
Существуют экстракционные установки непрерывного действия. Например, описанный в патенте №2056895 РФ экстрактор непрерывного действия содержит корпус, устройства для загрузки исходного сырья и экстрагента, выгрузки проэкстрагированного сырья и перемешивающий элемент в виде диска с лопастями. Кроме того, на боковой поверхности корпуса расположено устройство возбуждения ультразвуковых колебаний. Введение в непрерывнодействующий экстрактор перемешивающего элемента в виде диска с лопастями и устройства ультразвуковых колебаний обеспечивает повышение эффективности перемешивания, как за счет механического воздействия (лопатками), так и за счет физического воздействия (ультразвуком) с образованием кавитационных пузырьков в жидкости, что повышает скорость процесса растворения твердой фазы в жидкой, тем самым, повышая эффективность всей установки.
В качестве прототипа рассмотрим вертикальный противоточный шнековый экстрактор непрерывного действия (Ю.А.Калошин Технология и оборудование масложировых предприятий.- М.: ИРПО: Издательский центр «Академия», 2002 г., стр.130-133). Установка имеет три основных узла: загрузочную колонну с декантатором, горизонтальный шнек и экстракционную колонну. Внутри корпуса колонн помещаются перфорированные шнеки. Каждый шнек приводится во вращение от индивидуальных приводов и производит перемещение твердого сырья навстречу экстрагенту. Экстракт отводится через процеживатель - цилиндрический лист с вертикальными прорезями.
В рассмотренных установках непрерывного действия технологический процесс не требует затрат ручного труда, но они громоздки, металлоемки и требуют значительных затрат электроэнергии, а наличие вращающихся элементов снижает их эксплуатационную надежность. В подобных установках интенсифицируется процесс экстракции за счет перемешивания, но при этом нарушается структура экстрагируемого материала, что вызывает помутнение смеси экстракта с экстрагентом и усложняет ее фильтрацию, так как вымываются и уносятся мелкие частицы экстрагируемого материала за счет его разрушения перемешивающими элементами.
В настоящем изобретении ставится задача повышения производительности установки за счет увеличения глубины извлечения экстрактивных веществ, повышение чистоты смеси при одновременном упрощении конструкции и повышении эксплуатационной надежности установки.
Поставленная задача решается с помощью предложенной конструкции установки. Установка экстракционная противоточная непрерывного действия включает вертикальный экстрактор, снабженный декантатором и шлюзовыми затворами, шнеки подачи и выгрузки сырья, при этом корпуса экстрактора и емкости для экстрагента снабжены индукционными подогревателями, а шлюзовые затворы - электроприводами с регулируемой частотой вращения рабочего органа.
Предлагаемая конструкция установки, снабженная индукционными подогревателями, позволяет производить плавное регулирование температуры экстрагента и обрабатываемого сырья в экстракторе, что интенсифицирует массообменные процессы и повышает глубину извлечения экстрактивных веществ без использования громоздких металлоемких вращающихся устройств с индивидуальными приводами. А наличие шлюзовых затворов с регулируемым приводом позволяет задавать время нахождения сырья в зоне контакта с экстрагентом в зависимости от их физико-химических свойств, что позволяет оптимизировать процессы экстракции.
Установка экстракционная противоточная непрерывного действия (Фиг.1) включает корпус экстрактора 1, снабженный декантатором 2 с процеживателем и датчиком температуры. К корпусу экстрактора крепятся шлюзовые затворы 3, рабочие органы которых приводятся во вращение, электроприводами, оснащенными частотными преобразователями, позволяющими регулировать частоту вращения рабочих органов. Для подачи исходного сырья в корпус экстрактора установлен шнековый подаватель сырья 4, включающий расходную емкость с моющей головкой и датчик уровня массы. Частота вращения шнека регулируется электроприводами, оснащенными частотными преобразователями. К нижнему шлюзовому затвору 3 крепится шнек выгрузки отработанного сырья 5 в накопительную емкость, из которой по трубопроводу винтовым насосом подается в расходную емкость верхнего шнекового подавателя. Декантатор 2 связан трубопроводом с емкостью подогрева экстрагента 6, оснащенной индукционным подогревателем 7. В нижней части корпуса 1 установлен коллектор подачи экстрагента 8, связанный трубопроводом с емкостью 6 подогрева экстрагента, оборудованную системой индукционного нагрева 7. Подвод экстрагента к коллектору осуществляется центробежным насосом. Для регулирования изменения направления потоков трубопроводы оснащены кранами.
Установка работает следующим образом. Исходное сырье по трубопроводу поступает в расходную емкость шнекового подавателя 4, откуда посредством шнека и через шлюзовый затвор 3 поступает в корпус экстрактора 1. Из емкости 6 подогретый экстрагент насосом по трубопроводу через коллектор 8 поступает в корпус экстрактора 1, и, поднимаясь через слой сырья, вымывая требуемые компоненты, через декантатор 2 и процеживатель сливается в емкость 6. Через установленный промежуток времени в соответствии с технологическим регламентом полученная жидкость перекачивается в выпарной аппарат. Одновременно производится выгрузка отработанной и подача следующей порции сырья. Отработанное сырье подается на удаление жидкой фазы. Наличие датчиков температуры позволяет контролировать и поддерживать заданную температуры в процессе работы установки. Процесс подачи и выгрузки сырья, находящегося в корпусе экстрактора 1, регулируется таким образом, чтобы замена всего столба сырья происходила за время, предусмотренное технологическим регламентом.