ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКТОР ДЛЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к области комплексной переработки растительного сырья и может быть использована при получении витаминсодержащих комплексов и пищевых добавок.
2
Известна конструкция установки для получения CO-экстрактов, (патент RU 2041254), содержащей конденсатор, накопительно-напорную емкость, экстрактор, дистиллятор мисцеллы, сборник экстракта, баллон с жидким диоксидом углерода, подвод газообразного диоксида углерода в нижнюю часть экстрактора, подводы жидкого диоксида углерода в нижнюю и верхнюю части экстрактора, трубопроводы жидкого диоксида углерода и газообразного диоксида углерода, трубопроводы мисцеллы, трубопроводы экстракта, смотровой фонарь, вентиль, соединяющий трубопровод с верхней частью экстрактора, вентиль, который необходимо перекрывать при очистке фильтра в экстракторе, вентиль, открытием которого сбрасывается давление в экстракторе на газгольдер, тепловую рубашку. Все аппараты соединены трубопроводами по газовой и жидкой фазам соответственно и каскадно расположены как по газовой, так и по жидкой фазам.
Недостатком приведенной конструкции является проведение экстракции без фильтрации мисцеллы. Удаление твердых частиц проводится фильтрацией готового экстракта, что затрудняет процесс, увеличивает потери готового продукта и снижает выход.
Известна конструкция установки для газожидкостной экстракции (патент RU 2205866, 10.06.2003 г. ), содержащей конденсатор, накопительную емкость, экстрактор, испаритель-накопитель мисцеллы, механизм опрокидывания экстрактора с пультом управления, подводящий трубопровод диоксида углерода, предохранительное устройство, манометры, трубопровод газообразного диоксида углерода, трубопроводы жидкого диоксида углерода, гибкие рукава высокого давления, трубопровод испаряемого диоксида углерода, смотровой фонарь, трубопровод для сброса в газгольдер и в атмосферу, самоуплотняющийся люк экстрактора, вентиль, разделяющий жидкий и газообразный диоксид углерода.
Недостатком является отсутствие фильтрации мисцеллы, что приводит к повышенной потери готового продукта, а так как процесс экстракции проводится при помощи проточной подачи растворителя, увеличивается продолжительность процесса экстракции из-за малой движущей силы.
Наиболее близким к заявляемой конструкции экстрактора является конструкция экстрактора, (Тарасов В.Е. Технология эфирных масел и фитопрепаратов: учеб. пособие / Кубан. гос. технол. ун-т. - Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2013. - 404 с. (стр. 363)) представляющего собой цилиндрическую емкость с верхним и нижним самоуплотняющимися люками, патрубками для верхней и нижней подачи жидкого растворителя, патрубками для верхнего и нижнего отвода растворителя и сифонной трубкой для возможного ступенчатого слива мисцеллы. Данная конструкция позволяет вести экстракцию, как способом погружения сырья в растворитель, так и орошением, и осуществлять ступенчатую смену растворителя, что обеспечивает максимальную движущуюся силу экстракции. Недостатком данной модели является отсутствие фильтрации твердых частиц из мисцеллы.
Задачей полезной модели является совершенствование газожидкостного экстрактора для растительного сырья позволяющего улучшить его эксплуатационные характеристики и увеличить степень извлечения биологически-активных веществ из растительного сырья.
Техническим результатом полезной модели является снижение расхода растворителя, снижение потерь готового продукта и увеличение его выхода.
Технический результат достигается тем, что газожидкостной экстрактор для растительного сырья, содержащий цилиндрический корпус с верхним самоуплотняющимся люком, патрубок для верхней подачи жидкого растворителя, патрубок для верхнего отвода растворителя и сифонную трубку для возможного ступенчатого слива мисцеллы, при этом корпус экстрактора снабжен внешней рубашкой для подачи греющего агента и имеет коническое дно с нижним штуцером для отвода мисцеллы и перфорированной кассетой с фильтрующим патроном. При этом отношение высоты экстрактора к его диаметру равна пяти. Отношение рабочей высоты экстрактора к его общей высоте составляет 0,75. Диаметр ячеек перфорированной кассеты составляет 15-20 мм.
Снижение потерь и увеличение выхода готового продукта происходит за счет более полного извлечения экстрактивных веществ, обеспечивающееся организацией процесса экстракции чистым растворителем на каждой степени экстракции, а также исключением потерь при фильтрации готового экстракта, замененного фильтрацией мисцеллы в процессе экстракции.
Снижение расхода растворителя происходит за счет переброса его части из одного экстрактора в другой на стадии перед выгрузкой проэкстрагированного сырья и нагрева сырья в экстракторе до начального давления, обеспечивающего испарение части растворителя и последующую его конденсацию.
Увеличение степени извлечения веществ из растительного сырья, происходит за счет использования перфорированной кассеты с диаметром ячеек 15-20 мм, так как именно такой диаметр ячеек позволяет осуществить более полное омывание частиц сырья диоксидом углерода в процессе экстрагирования.
На фигуре 1 изображен газожидкостной экстрактор для растительного сырья.
Газожидкостной экстрактор для растительного сырья состоит из цилиндрического корпуса 1, внешней рубашки 2 с патрубком 3 для подачи греющего агента во внешнюю рубашку и патрубком 4 для слива греющего агента, перфорированной кассеты с фильтрующим патроном 5, диаметр ячеек составляет 15-20 мм, нижнего патрубка 6 для отвода мисцеллы, трехходового крана 7 для прямого слива мисцеллы и слива через сифонную трубку 8 трубопровода 9, соединяющего экстрактор с испарителем, патрубка 10 для верхней подачи жидкого растворителя, патрубка 11 для верхнего отвода газовой фазы растворителя и связи с атмосферой, самоуплотняющегося люка 12 экстрактора, распределителя растворителя 13, и патрубка 14 для связи верхнего свободного пространства экстрактора с испарителем.
Для обеспечения более длительного контакта растворителя с экстрагируемым материалом при заполнении экстрактора растворителем, отношение высоты экстрактора к его диаметру равно пяти.
Отношение высоты рабочей зоны экстрактора к его общей высоте составляет 0,75. Это объясняется необходимостью наличия свободного газового пространства в верхней части экстрактора для работы сифонного перелива мисцеллы.
Экстрактор работает следующим образом: сырье, подготовленное к экстракции (крупка или лепесток) помещают в перфорированную кассету с фильтрующим патроном 5 с диаметром ячеек 15-20 мм в сплошном мешке из фильтровальной ткани бельтинг, которую загружают в цилиндрический корпус экстрактора 1 и закрывают самоуплотняющийся люк 12. Далее через патрубок 14 для связи верхнего свободного пространства экстрактора с испарителем, в экстрактор подают газовую фазу диоксида углерода для вытеснения воздуха, который удаляется через патрубок 11 для верхнего отвода газовой фазы растворителя. Трехходовый кран 7 устанавливают на отвод мисцеллы через сифонную трубку 8 и через патрубок 10 для верхней подачи жидкого растворителя в экстрактор начинают подачу растворителя. При этом идет процесс экстракции орошением с заполнением экстрактора до уровня высоты сифонной трубки 8. При заполнении растворителем пространства экстрактора до уровня сифонной трубки 8 начинается процесс экстракции погружением. Как только растворитель достигнет высоты сифонной трубки 8, мисцелла автоматически переливается по сифонной трубке 8 в испаритель. Беспрепятственность слива мисцеллы из экстрактора в испаритель обеспечивается связью газовой зоны экстрактора с испарителем с помощью патрубка 14 для связи верхнего свободного пространства экстрактора с испарителем.
Процесс экстракции проводится ступенчато со сменой мисцеллы на каждом этапе, что обеспечивает максимальную разность концентраций экстрактивных веществ в материале и мисцелле, а следовательно обеспечивая максимальную скорость экстракции.
После проведения экстракции, оставшуюся мисцеллу сливают в испаритель из нижнего патрубка. 6 для отвода мисцеллы при помощи трехходового крана 7 и трубопровода 9 соединяющего экстрактор и испаритель. Трехходовый кран 7 перекрывают. Давление в экстракторе на половину сбрасывают в параллельный экстрактор установки через патрубок 11 для верхнего отвода газовой фазы растворителя.
Во внешнюю рубашку 3 подают нагревательный агент и в экстракторе поднимается температура, при этом давление повышается до начального значения и газообразный растворитель через патрубок 14 для связи верхнего свободного пространства экстрактора с испарителем направляется на конденсатор. Такой процесс позволяет избежать потерь растворителя при разгрузке. Удалив растворитель из экстрактора, через патрубок 11 для верхнего отвода газовой фазы растворителя давление в экстракторе сбрасывается связью с атмосферой. Открывают самоуплотняющийся люк 12 и извлекают перфорированную кассету с фильтрующим патроном 5 с проэкстрагированным сырьем и заменяют на новую, процесс продолжается.
Таким образом, предложенная конструкция газожидкостного экстрактора для растительного сырья позволяет провести экстракцию сырья методом орошения и погружения с перекрестным током растворителя обеспечивающего максимальную движущую силу процесса экстракции, совместить процесс экстракции и фильтрации, добиться наиболее полного извлечения биологически активных веществ из сырья, снизить время экстракции, уменьшить потери растворителя за счет возможности поднятия температуры в экстракторе перед его разгрузкой.