УСТАНОВКА ДЛЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ЖИВОТНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к области комплексной переработки растительного и животного сырья и может быть использована при получении витаминсодержащих комплексов и пищевых добавок.
Известна установка для газожидкостной экстракции животного и растительного сырья, патент RU 100731, дата опубликования 27.12.2010 г., содержащая герметичный корпус с быстросъемным самоуплотняющимся люком, стеклянный экстрактор с воронкой для сбора конденсата, охладитель и обогреватель, при этом охладитель выполнен в виде конденсатора для конденсации паров диоксида углерода, а обогреватель выполнен в виде испарителя с большой поверхностью теплообмена, причем и испаритель, и конденсатор вынесены за пределы герметичного корпуса, и испаритель соединен с конденсатором трубопроводом для отвода диоксида углерода.
Недостатком данной установки является возможность работы только с сухим сырьем, а соответственно извлечение только растворимых в диоксиде углерода веществ. Сырье используется при этом не полностью, т.к. не все биологически активные вещества извлекаются.
Также известна установка для производства экстрактов из растительного сырья, патент RU 24396, дата публикации 10.08.2002 г., содержащая, по меньшей мере, один экстрактор, соединенный с ним конденсатор, дозатор для экстрагента, конденсатор, испаритель, накопитель экстракта, при этом установка дополнительно содержит накопители жидкой углекислоты, гейзерный конденсатор и гейзерное устройство, соединенные с каждым из экстракторов, систему зарядки, компремирования и очистки углекислоты, включающую конденсатор малый углекислотный, накопитель малый углекислотный, дистиллятор, установка снабжена магистралями, соединяющими конденсатор углекислотный с накопителем углекислотным, гейзерным устройством, гейзерным конденсатором, экстрактором с загрузочно-разгрузочным устройством высокого давления и дозатором, магистрали снабжены вентилями с возможностью подачи жидкости и газа в нужном направлении, экстрактор снабжен водяной рубашкой. Установка содержит, по меньшей мере, 5 экстракторов, которые расположены с наклоном к горизонту под углом 45°.
Недостатком данной установки является возможность вести экстракцию только диоксидом углерода, а, следовательно, экстрагировать влажное, т.е. свежеубранное растительное сырье - нельзя. Экстракция любого сырья только диоксидом не позволяет извлечь из него весь комплекс биологически активных веществ - сырье используется не полностью.
Наиболее близким (прототип) к заявляемой установке является устройство для газожидкостной экстракции растительного сырья, патент RU 2170758, дата опубликования 20.07.2001 г.Данная установка включает соединенные магистралями с запорной арматурой в замкнутый контур не менее двух экстракторов, испаритель и конденсатор, источник экстрагента носителя и сборники экстракта и экстрагента, устройство для вакуумирования и перекачки газовой фазы основного экстрагента-носителя, источник нейтрального газа, который соединен с испарителем, выполненным с возможностью перемешивания мисцеллы и купажного масла в среде экстрагента-носителя, при этом экстракторы соеденены последовательно с возможностью подачи основного экстрагента-носителя в одном направлении, а полученного сложного экстрагента в противоположном направлении. Хотя данная установка работает под давлением и разряжением, недостатком данной установки является возможность получения экстрактов содержащих только жирорастворимые биологически активные вещества.
Задачей полезной модели является создание установки, позволяющей вести экстракцию разнополярными растворителями не смешивая их, при этом и сам процесс экстракции и удалении растворителя проводить при разном давлении.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности процесса экстракции из сырья (максимально полное извлечение биологически активных веществ), содержащего любое количество влаги (например, свежеубранное растительное сырье) с сохранением их в натуральном состоянии.
Технический результат достигается тем, что созданная установка оснащена конструктивными компонентами, создающими два самостоятельных контура экстракции, обеспечивающих проведение процесса экстракции последовательно двумя разнополярными растворителями (спиртом и диоксидом углерода) с наиболее полным извлечением биологически активных веществ из предназначенного для экстракции сырья.
Преимущества разработанной установки:
- возможность проведения экстракции сырья с любой влажностью, в том числе и свежеубранного растительного сырья;
- наиболее полное извлечение биологически активных веществ из сырья;
- сохранность биологически активных веществ в нативном (природном) состоянии за счет низких температур технологического процесса.
На фигуре изображена установка для газожидкостной экстракции животного и растительного сырья.
Установка состоит из измельчителя сырья (поз.2), бункера накопителя измельченного сырья (поз.1), двух экстракторов (поз.3), двух приемников-испарителей (поз.4), насоса для перекачивания спирта (поз.5), большого спиртомерника (поз.6) и малого спиртомерника (поз.10), водокольцевого вакуумного насоса (поз.7), двух вакуум-приемников спирта (поз.8), конденсатора для конденсации паров спирта (поз.9) и конденсатора для конденсации газообразного диоксида углерода (поз.11), двух накопителей диоксида углерода (поз.12). Установка включает два замкнутых контура соединенных магистралями с запорной арматурой, позволяющих вести последовательно экстракцию сырья сначала спиртом под разряжением, а затем диоксидом углерода под давлением. Экстракция может осуществляться методом орошения или погружения.
-3
Осуществление технологического процесса проводится в следующей последовательности: сырье измельчается на измельчителе (поз.2) и редлером направляется в бункер накопитель (поз.1), далее сырье загружается в экстракторы (поз.3). На первом этапе сырье подвергается экстракции спиртом и для этого с помощью запорной арматуры подключается контур подачи спирта. Спирт из большого спиртомерника (поз.6) насосом (поз.5) подается в малый спиртомерник (поз.10) и далее самотеком направляется в экстракторы (поз.3). Экстракция спиртом, как правило, проводится методом орошения, т.е. спирт подается в верхнюю точку экстрактора и, проходя через сырье, растворяет в себе водную фазу, направляется в приемник-испаритель для спиртового экстракта (поз.4). В приемнике-испарителе накапливается спиртоводный экстракт и клеточный сок. Спиртовой контур через вакуум-приемники спирта (поз.8) подсоединен к вакуумному насосу (поз.7). При включенном вакуумном насосе в приемнике-испарителе для спиртового экстракта (поз.4) обеспечивается вакуум с остаточным давлением 0,2×10 МПа. Экстракция проводится около 30 минут. После проведения экстракции жидкая спиртовая фаза растворителя отделяется от проэкстрагированного сырья вакуумумом, это позволяет осуществить перфорированная сетка, установленная в нижней части экстрактора. Накопившийся спиртовой экстракт в приемнике-испарителе (поз.4) для удаления спирта нагревается горячей водой до температуры 45-50°С, пары спирта при данном остаточном давлении направляются в конденсатор (поз.9), охлаждаясь водой, конденсируются и поступают в один из вакуум-приемников (поз.8) и далее направляются в большой спиртомерник (поз.6) для последующего использования. Наличие двух вакуум-приемников обеспечивает непрерывный прием или слив спирта при последовательной работе.
2
2
2
2
Проведя спиртовую экстракцию спиртовой контур отключается, и подключается контур СО-экстракции. СO-экстракция проводится при температуре окружающей среды 22-24°С и давлении 6-7 МПа. Сначала диоксид углерода подается в нижнюю часть экстрактора (поз.3) в небольшом объеме для вытеснения паров спирта и воздуха, и сбрасывается давления для рыхления сырья. Затем экстрактор заполняется жидким диоксидом и через переливную трубку сифона мисцелла направляется в приемник-испаритель для СO-экстракта (поз.4). При экстракции применяется прямоточный процесс ступенчатой многократной экстракции перекрестным током чистого растворителя. Время экстракции зависит от вида сырья и может составлять от 30 до 180 минут. Выходящая мисцелла из экстрактора (поз.3) накапливается в приемнике-испарителе для СО-экстракта (поз.4). Приемник-испаритель обогревается водой с температурой 45-50°С, где происходит испарение диоксида. Газообразный диоксид подается в конденсатор (поз.11), за счет охлаждения водой конденсируется и стекает в накопители (поз.12), и многократно рекуперируемый растворитель участвует в процессе исчерпывающей экстракции.
Таким образом, разработанная установка позволяет вести экстракцию сырья последовательно двумя разнополярными растворителями, а регулирование давления обеспечивает возможность проведения экстракции сжиженными газами под давлением и спиртом под вакуумумом с обеспечением отделения растворителя от экстракта при температуре не выше 50°С.