ВИБРАЦИОННЫЙ ЭКСТРАКТОР
VIBRATION EXTRACTOR

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов для систем твердое тело - жидкость и может быть использовано для экстрагирования (выщелачивания) ценных компонентов из растительного сырья в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности.
Известен массообменный аппарат [1] для систем твердое тело - жидкость. Аппарат содержит вертикальный корпус с устройствами ввода и вывода фаз, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении шток с закрепленными на нем тарелками, перфорированными окнами, с обеих сторон тарелок в окнах установлены сопла с фильтрующими элементами внутри. Недостатками этого экстрактора являются: сложность отвода насыщенной жидкости из нижней части экстрактора без твердой фазы; унос свежей жидкости с твердой фазой из верхней части аппарата; сложность герметизации загрузочного устройства в нижней части аппарата; кроме того, сложность изготовления тарелок.
Наиболее близким по техническому решению является экстрактор вибрационный [2], относящийся к группе массообменных аппаратов непрерывного действия. Экстрактор вибрационный, включающий: вертикальный корпус с устройствами ввода и вывода фаз, установленный в корпусе с возможностью продольного возвратно-поступательного движения шток с закрепленными на нем тарелками, перфорированными свободными отверстиями для прохода фаз, наклонный шнековый питатель для непрерывного ввода твердой фазы в нижнюю часть аппарата, устройство для одновременного вывода фаз в верхней части аппарата, при этом тарелки жестко закреплены на штоке и снабжены бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз. Недостатками данного технического решения являются недостаточная производительность и невысокая эффективность процесса.
Задачей изобретения является увеличение производительности аппарата и повышение эффективности процесса экстрагирования.
Технический результат достигается совмещением ввода в аппарат твердой фазы и экстрагента, непосредственно в шнековый питатель, что позволит увеличить время контакта фаз; размещением тепловой рубашки на корпусе шнекового питателя, что позволит провести предварительную тепловую обработку твердой и жидкой фаз; перфорированием витков шнека отверстиями с целью равномерного распределения экстрагента по поперечному сечению потока твердой фазы и улучшению условий тепло-массообмена.
На чертеже изображен аппарат, вертикальный разрез.
Вибрационный экстрактор непрерывного действия состоит из: вертикального цилиндрического корпуса 1, с устройствами дополнительного ввода экстрагента 2 и вывода суспензии 3, шнекового питателя 4, оснащенного тепловой рубашкой 5. В корпусе установлен шток 6, который совершает возвратно-поступательные движения, на штоке жестко закреплены перфорированные тарелки 7, снабженные по периферии бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз.
Аппарат работает следующим образом. Экстрагент и исходный продукт непрерывно подаются в шнековый питатель 4, которым транспортируются в нижнюю часть аппарата. Такое совмещение ввода твердой и жидкой фаз увеличит время контакта фаз, что позволит повысить производительность и понизить потери целевого компонента. Витки шнека перфорированы, что позволяет равномерно распределить подаваемый экстрагент между частицами твердой фазы, а также увеличить скорость обновления поверхности контакта фаз, создавая эффективные условия для тепло- и массообмена между фазами в шнековом питателе. Патрубок 2 предусмотрен для ввода дополнительного экстрагента, с целью увеличения движущей силы процесса экстрагирования и повышения степени извлечения целевого компонента. Корпус шнекового питателя снабжен тепловой рубашкой 5, которая обеспечивает подогрев взаимодействующих фаз, интенсифицируя тепло- массообмен и повышая выход извлекаемых компонентов, что особенно важно при обработке замороженного сырья.
Предварительно подвергнутые тепловой обработке в шнековом питателе твердая и жидкая фазы, поступая в нижнюю часть экстрактора, интенсивно перемешиваются в виброожиженном слое, создаваемом перфорированными тарелками 7, которые вместе со штоком 6 совершают продольные возвратно-поступательные движения. При движении в условиях виброожиженного слоя обеспечивается доразрушение твердой фазы, и участие в контакте с экстрагентом всей ее поверхности, что способствует интенсивному обновлению поверхности контакта фаз и проникновению экстрагента в частицы твердой фазы.
Образовавшаяся в виброожиженном слое суспензия движется снизу вверх вдоль оси аппарата за счет вытеснения свежими объемами жидкой и твердой фаз, поступающими в нижнюю часть аппарата, и выводится через устройство 3 в верхней части экстрактора. Время нахождения твердой фазы в аппарате определяется скоростью подачи твердой фазы и экстрагента, а также гидродинамическими условиями, созданными в аппарате.
Расстояние между тарелками 7 определяется свойствами контактирующих фаз и необходимым временем их пребывания в виброожиженном слое, создаваемом одной тарелкой.
Положительный эффект от предлагаемых технических решений заключается в увеличении производительности аппарата и повышении эффективности процесса экстрагирования.
Литература
1. П.П.Лобода, А.Л.Игнатенко. Массообменный аппарат. Патент №778740. Опубл. в 1980, бюл №42.
2. А.Ф.Сорокопуд, П.П.Иванов, И.Н.Кустов. Патент №2257937. Опубл. в 2005. Бюл. №22.