УСТАНОВКА ПО ПОЛУЧЕНИЮ ЛИПИДНОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к пищевкусовой, фармацевтической и парфюмерной промышленности и предназначена для извлечения ценных компонентов из дисперсной твердой фазы.
Наиболее перспективными с точки зрения массообмена являются экстракторы, связанные с периодическим или постоянным перемешиванием экстрагируемого растительного сырья, например, с использованием мешалки (RU 2091121, 1997).
Недостатком указанного устройства является то, что в процесс перемешивания лечебной грязи с растворителем образуется однородная смесь. Как правило, для проведения экстракции с перемешиванием используют нативную грязь. Для разделения экстракта от сырья требуются значительные временные затраты и использование фильтрующих устройств. Процесс выгрузки отработанного сырья не эффективен. Применение органических растворителей для экстракции предполагает использование перемешивающих устройств и их комплектующих (уплотнения, сальники и т.д.), стойких к агрессивным средам, что ведет усложнению аппаратурного оформления и удорожанию установки.
Известны устройства и способы регенерации спирта из отработанного растительного материала (С.А.Минина, И.Е.Каухова. Химия и технология фитопрепаратов. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004, с.181-184). Регенерацию растворителя проводят путем пропускания через рубашку глухого пара, а затем - при обработке растительного материала острым паром. Отгон спирта производят в ректификационной колонне.
Недостатком указанного устройства является то, что необходимо использовать дополнительное оборудование - ректификационную колонну, парогенератор и экстракторы, работающие под высоким давлением. Регенерацию растворителя возможно проводить только из сырья, способного сохранять свою структуру при пропускании через него нагретого пара. Так, при пропускании пара через слой грязи происходит его конденсация - это приводит к набуханию частиц, их слипанию и невозможности проводить дальнейшую регенерацию.
Наиболее близким к заявляемому решению является установка (RU 2085248) для газожидкостной экстракции биологического сырья. Установка состоит из сырьевого питателя, смесителя, экстрактора, двух испарителей для удаления газа и органического растворителя, сборника экстракта, источника органического растворителя, соединенного со смесителем, источник сжиженного газа, соединенного с экстрактором, разгрузочное
приспособление для шрота, соединенное с экстрактором и размещенный в экстракторе барботер с системой сопл.
Недостатком известного устройства является сложное аппаратное оформление.
Задачей заявляемой полезной модели является создание эффективной, упрощенной и более компактной установки, работающей по замкнутому циклу при пониженном давлении, позволяющей проводить экстракцию без перемешивания, регенерацию растворителя из экстракта и отработанного сырья.
Технический результат достигается за счет использования экстрактора, имеющего паровую рубашку, что позволяет проводить процесс настаивания (экстракции) при заданной температуре, а также осуществлять процесс регенерации растворителя из отработанного сырья. Для осуществления удобной загрузки и выгрузки сырья экстрактор снабжен корзиной, основание которой представлено фильтрующей сеткой с размером ячеек 0,01 мм для отделения экстракта от сырья. Для повышения эффективности регенерации корзина разделена перфорированными перегородками на четыре сектора, что обеспечивает процесс передачи тепла от стенки корзины сырью и растворителю.
Дополнительный технический результат достигается за счет введения в состав установки дополнительного испарителя меньшего объема. В первом испарителе происходит концентрация экстракта в 5-7 раз, а во втором полный отгон растворителя и выгрузка продукта. Такая схема позволяет ускорить процесс отгона растворителя, тем самым, повышая производительность установки.
Общая схема установки приведена на фиг.1.
Установка содержит последовательно соединенные экстрактор 1, испаритель 4, испаритель 5, холодильник 6, сборник 2, а также холодильник 7, соединенный с экстрактором 1, сборник 3, соединенный с холодильником 7, вакуумную ловушки 8, соединенную со сборником 6 и 7 и вакуумного насоса 9, соединенного с вакуумной ловушкой 8, а также парогенератор 10, соединенный с экстрактором 1, испарителями 4 и 5 и систему трубопроводов. Экстрактор состоит из цилиндрического корпуса с крышкой, имеющий конусообразное дно, для частичного сбора экстракта, паровую рубашку для подачи пара и теплоизоляционный слой. В экстрактор погружена корзина, состоящая из нижнего основания, представленная сеткой с размером ячеек 0,01 мм и перфорированными перегородками, разделяющими корзину на четыре сектора. Размеры корзины соизмеримы с внутренними размерами экстрактора. Корзина входит в экстрактор в виде патрона. Величина зазора между стенками экстрактора и корзины не более 1 мм.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Предварительно высушенное и измельченное сырье (лечебная грязь) засыпают в корзину экстрактора до уровня, не доходящего на 3-5 см до края корзины, корзину вставляют
в экстрактор и плотно закрывают съемной крышкой. Перед началом проведения процесса экстрагирования с помощью вакуумного насоса через трубопроводы 11, 12 откачивают воздух из всей системы установки до давления 0,01 атм. Затем из сборника 6 по трубопроводу 13 в экстрактор 1 подают экстрагент в заданном количестве. После заданного времени экстракции по трубопроводу 14 экстракт под действием разности давления поступает в испаритель 2. По окончании стекания основного объема экстракта трубопровод 14 перекрывают, и в течение 10-15 минут происходит слив экстракта в конусообразную часть экстрактора 1, имеющую объем в 15-17 раз меньше объема экстрактора 1. По окончании слива экстракта из экстрактора 1 в испаритель 2 в паровую рубашку последнего подают нагретый пар. Пары растворителя из испарителя 2 по паропроводу 17 поступают в холодильник 4, конденсируются и сливаются по трубопроводу 22 в сборник 6. Одновременно с началом процесса концентрирования экстракта в испарителе 2, заливают вторую порцию свежего растворителя из сборника 6 в экстрактор 1. Концентрированный экстракт из испарителя 2 по трубопроводу 15 сливают в испаритель 3 за счет разности давления. В паровую рубашку испарителя 3 по паропроводу 19 подают нагретый пар. Пары растворителя из испарителя 3 по паропроводу 16 поступают в холодильник 4. Процесс отгона экстракта ведут до полного удаления растворителя. Далее подачу нагретого пара прекращают. Полученный концентрат выгружают. При этом одновременно возможен процесс испарения растворителя в испарителе 2. По завершению последней экстракции и полного слива экстракта из отработанного сырья производят процесс регенерации растворителя адсорбированного сырьем. По трубопроводу 21 подают нагретый пар в паровую рубашку экстрактора 1. Нагрев сырья и растворителя осуществляется за счет теплопередачи между плотно прилегающих стенок экстрактора и корзины. Пары растворителя по паропроводу 18 поступают в холодильник 5, конденсируются и по трубопроводу 23 сливаются в сборник 7.
Пример конкретного выполнения.
Предварительно измельченную до размера частиц 3-5 мм и высушенную до остаточной влажности 12-15% лечебную грязь загружают в корзину экстрактора в количестве 16 кг. Корзину с грязью вставляют в экстрактор и плотно закрывают крышкой. С помощью вакуумного насоса систему вакуумируют. В экстрактор подают растворитель в заданном количестве, настаивают определенное время при заданной температуре. По окончании процесса экстракции экстракт сливают в испаритель большего объема, концентрируют в 5-7 раз и сливают в испаритель меньшего объема для полного удаления растворителя. Процесс экстракции органо-минерального сырья проводят заданное количество раз. По завершению последней экстракции и слива экстракта в испаритель большего объема, проводят процесс регенерации растворителя из отработанного сырья.
Из 16 кг лечебной грязи получают 65 г липидного концентрата. Без проведения процесса регенерации потери растворителя составляют 5,6 л. С использованием процесса регенерации потери растворителя составляют 0,7 л.
Преимущества предлагаемой установки для получения извлечений из органо-минерального сырья:
1. Проведение процессов экстрагирования, регенерации и концентрирования при пониженном давлении по замкнутому циклу исключает воздействие кислорода воздуха на биологически активные вещества и попадание растворителя в окружающую среду.
2. Использование второго испарителя позволяет производить полный отгон растворителя при одновременной работе первого испарителя, тем самым не снижая производительность всей установки.
3. Модульный характер установки позволяет использовать несколько экстракторов.
4. Использование экстрактора с паровой рубашкой и корзиной с перфорированными перегородками позволяет производить процесс экстракции при заданной температуре, а также производить полную регенерацию растворителя, адсорбированного сырьем, тем самым, снижая потери дорогостоящего растворителя.
5. Отсутствие перемешивания в процессе экстракции значительно упрощает аппаратурное оформление экстрактора.