УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ СЫРЬЯ

Полезная модель относится к промышленному оборудованию, а именно к устройствам электроимпульсной обработки растительного материала с целью интенсификации процесса экстрагирования и может быть использована в пищевой, косметической и химической промышленностях.
Известно [В.Т. Казуб, А.Г. Кошкарова. Интенсификация процессов экстрагирования импульсным электрическим полем высокой напряженности. Вестник ТГТУ. 2014. Том 20. №3 с. 496-501] устройство интенсификации процесса экстракции импульсным электрическим полем листьев софоры японской, состоящее из цилиндрической экстракционной камеры с коаксиально расположенным высоковольтным электродом. Измельченное растительное сырье загружается в экстракционную камеру, где его в присутствии воды подвергают обработке высоковольтным электрическим полем, возникающим между двумя электродами, один из которых имеет заземленный корпус.
Недостатками данного устройства являются низкая степень интенсификации процесса, за счет рассеивания электрического поля вдоль большой площади контакта электродов.
Известна (RU 105290) установка электроимпульсного экстрагирования, которая содержит вертикально расположенную импульсную камеру цилиндрической формы с конусным дном для выгрузки готового экстракта, со съемной крышкой для загрузки в камеру исходного сырья, с горизонтально установленными внутри нее электродами из вольфрама или с наконечниками из вольфрама, подключенный к камере насос для интенсивного и непрерывного перемешивания экстрагента в циркуляционном контуре, образованном камерой и присоединенными к ней входным и выходным патрубками, и подключенный к высоковольтному электроду камеры дистанционно управляемый генератор импульсов, представляющий собой, размещенный в закрытом отсеке силовой блок, включающий высоковольтное трансформаторно-выпрямительное устройство, накопительную емкость, разрядное устройство и устройство управления разрядным устройством с управляющим реле времени.
Недостатком данного устройства является низкая степень интенсификации процесса, дополнительные энергозатраты на использование насоса для циркуляции и перемешивания экстрагируемого сырья.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является установка для экстракции водорастворимых веществ из растительного сырья (RU 2191520, С2), содержащая рабочую (импульсную) камеру, состоящую из корпуса и электродной системы в виде двух электродов с регулируемым рабочим промежутком между ними, и генератор импульсов, подключенный к высоковольтному электроду рабочей камеры.
Недостатками данного прототипа являются цикличность процесса экстракции, что обуславливает длительность процесса обработки, образование зон застаивания в рабочей камере, что приводит к окислению продукта в области максимального воздействия, а в случае работы с масляными экстрактами - к выгоранию масла в зоне обработки, что ухудшает качество получаемого конечного продукта.
Задачей полезной модели является усовершенствование устройства, позволяющего повысить степень экстракции веществ из сырья и сократить времени обработки сырья.
Техническим результатом является повышение интенсивности процесса экстрагирования, исключение зон застаивания сырья, сокращение времени обработки.
Технический результат достигается тем, что устройство для экстрагирования сырья, содержащее рабочую импульсную камеру, состоящую из корпуса, и электродную систему в виде электродов, корпус оснащен патрубком для ввода обрабатываемой суспензии и патрубком для отвода обработанной суспензии, электроды установлены во внутренней полости рабочей импульсной камеры, при этом один электрод выполнен в виде стержня со сферическим окончанием и установлен в резьбовом соединении цилиндрического держателя с возможностью поступательно-вращательного движения относительно второго электрода, выполненного в виде кольца с формой усеченного конуса, установленного на внутренней стенке патрубка для отвода обработанной суспензии. Осевые линии электродов лежат на одной прямой.
В ходе обработки суспензии пульсирующим электрическим полем положительными импульсами прямоугольной формы, на поверхности мембран клеток сырья возникают поры, что способствует дальнейшему облегчению проникновения растворителя в структуру пор, интенсифицируя процесс экстрагирования.
Используемый в устройстве вертикально расположенный электрод в виде стрежня и установленный в цилиндрическом держателе внутренней полости камеры, позволяет настраивать оптимальный зазор между электродами, подбираемый исходя из электрических и диэлектрических свойств каждого вида обрабатываемой продукции. Контактная форма системы двух электродов «сфера-усеченый конус» наиболее эффективно задействует контактный объем обработки, основанный на эффекте поляризации и движения зарядов в проводящей среде по линиям эквипотенциальных поверхностей электрического поля. Форма системы электродов и регулируемый оптимальный зазор, а также конструкция камеры позволяют производить обработку поступаемого материала в непрерывном режиме, что позволяет избегать зон застаивания и обрабатывать экстрагируемый материал равномерно по всему объему. Непрерывность процесса обеспечивается за счет непрерывной подачи обрабатываемой суспензии в зону обработки.
Расположение электрода в виде кольца с формой усеченного конуса в выходном патрубке позволяет обеспечить максимальную обработку сырья, сокращая время обработки.
На фиг. 1 представлено устройство для экстрагирования сырья, содержащее рабочую импульсную камеру 1, состоящую из корпуса, оснащенного патрубком 2 для ввода обрабатываемой суспензии и патрубком 6 для отвода обработанной суспензии, а также электродную систему в виде двух электродов, установленных во внутренней полости рабочей импульсной камеры, подключенных к генератору импульсов 7. При этом электрод 4 выполнен в виде стержня со сферически окончанием и установлен в резьбовом соединении цилиндрического держателя 3 внутренней полости рабочей импульсной камеры 1 с возможностью поступательно-вращательного движения относительно электрода 5, выполненного в виде кольца с формой усеченного конуса, установленного на внутренней стенке патрубка 6 для отвода обработанной суспензии.
Устройство для экстрагирования сырья работает следующим образом. Подготовленную суспензию, состоящую из материала и растворителя, подают через патрубок 2 для ввода обрабатываемой суспензии в рабочую импульсную камеру 1. Для установки оптимальной величины напряженности поля в электродной системе расстояние между электродами 4 и 5 регулируют путем перемещения электрода 4, выполненного в виде стержня со сферическим окончанием, за счет поступательно-вращательного движения относительно, установленного в резьбовом соединении цилиндрического держателя 3, электрода 5, выполненного в виде кольца с формой усеченного конуса, при этом минимальное расстояние между электродами 4 и 5 составляет 10 мм. Далее обрабатываемый материал поступает в рабочую зону между электродами 4 и 5, подключенных к генератору импульсов 7. Обработку суспензии проводят импульсным электрическим полем, созданным прямоугольными положительными сигналами, напряженностью поля 8-15 кВ/см в течение 5 сек (величина меняется в зависимости от типа обрабатываемого материала). Обработанный материал отводят через патрубок 6 для отвода обработанной суспензии.
Разработанное устройство позволяет повысить интенсивность обработки сырья, исключить образование зон застаивания и сократить время обработки сырья.
Устройство промышленного применимо, может использоваться в пищевой, косметологической или химической промышленности, для непрерывного процесса обработки сырья, с целью интенсификации обработки сырья, а также сокращения времени обработки, используя рабочую импульсную камеру воздействия электрическими полями.