ЭКСТРАКТОР ДЛЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Устройство относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для извлечения полезных веществ из растительного сырья.
Известен экстрактор для системы твердое тело - жидкость (Описание изобретения к патенту RU 2308308, МПК B01D 11/00, заявлено 17.03.2006, опубликовано 20.10.2007), содержащий корпус, разделенный вертикальной не доходящей до дна перегородкой на две зоны, патрубки для отбора экстракта и подачи экстрагента, наклонную трубу, пульсатор, компрессор, датчик уровня жидкости.
Недостатками этого экстрактора являются недостаточно быстрое растворение твердой фазы в жидкой и снижение качества продукта вследствие значительных затрат времени на извлечение экстракта и поддержания повышенной температуры.
Известен экстрактор для системы твердое тело - жидкость (Описание изобретения к патенту RU 1706096, МПК В01D 11/02, заявлено 04.11.1985, опубликовано 27.05.1995), содержащий вертикальный цилиндрический корпус с паровой рубашкой, сборник экстрактора со штуцерами для удаления экстракта из корпуса и подачи в него пара. Корпус соединен с крышкой, в которой закреплены штуцер для загрузки в корпус предварительно измельченной твердой фазы, штуцер для ввода в корпус через кольцеобразный распылитель растворителя (жидкой фазы), штуцер для удаления из корпуса газо- и парообразных веществ. Внутри корпуса в его нижней части установлена горизонтальная решетчатая перегородка и над ней смонтированы рабочие элементы в виде ножей с боковыми режущими кромками, закрепленные на вертикальном валу с возможностью вращения вокруг своей оси и возвратно-поступательного перемещения.
Недостатками описанного экстрактора являются недостаточно качественное перемешивание и разрыхление сырья, большая потеря электроэнергии на возвратно-поступательное движение ножа, замедленное растворение экстрагента в исходном сырье, низкая скорость процесса растворения твердой фазы в жидкой, невысокая производительность аппарата.
Наиболее близким по своей сущности и взятым за прототип является экстрактор для системы твердое тело - жидкость (Описание полезной модели к патенту RU 111012, МПК B01D 11/00, заявлено 16.06.2011, опубликовано 10.12.2011) содержащий вертикальный корпус с паровой рубашкой, с технологическими патрубками и дозатор. В корпусе на полом валу соосно установлено перемешивающее устройство, которое выполнено в виде верхней и нижней мешалок крестообразной формы. Нижняя мешалка перемешивающего устройства выполнена полой и снабжена полыми Г-образными гребенками с отверстиями на концах, изогнутых вверх. Перемешивающее устройство содержит установленные на полом валу на разной высоте ножи с боковыми режущими кромками. Каждый нож при виде сверху расположен относительно другого ножа под углом 45°. Под гребенками расположена решетчатая перегородка.
Недостатками известного экстрактора являются недостаточно качественное перемешивание сырья, замедленное растворение экстрагента в исходном сырье, и как следствие невысокая производительность устройства.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в ускорении процесса экстракции, повышении производительности устройства за счет интенсификации перемешивания исходного сырья и экстрагента.
Достигается технический результат тем, что экстракторе для растительного сырья, включающем вертикальный корпус с паровой рубашкой и технологическими патрубками, в нижней части которого установлена горизонтальная решетчатая перегородка, над которой на полом валу установлено перемешивающее устройство, выполненное в виде верхней и нижней мешалок, между которыми на разной высоте закреплены ножи с боковыми режущими кромками, сборник экстракта, между ножами с боковыми режущими кромками, установлены гибкие элементы.
На фиг. 1 представлен экстрактор для растительного сырья в разрезе.
Экстрактор для растительного сырья содержит вертикальный корпус 1 с паровой рубашкой 2, с технологическими патрубками: подачи экстрагента 3, подачи 4 и отвода 5 теплоносителя, отвода экстракта 6, отвода шрота 7 и рециркуляции 8 экстракта соответственно, и дозатор 9 (см. фиг. 1). В вертикальном корпусе 1 па полом валу 10 установлено перемешивающее устройство, которое выполнено в виде верхней 11 и нижней 12 мешалок. Перемешивающее устройство содержит установленные на полом валу 10 между нижней 12 и верхней 11 мешалками на разной высоте ножи 15 с боковыми режущими кромками 16. Каждый нож 15 при виде сверху расположен относительно другого ножа под некоторым углом, таким образом, чтобы ножи 15 были равномерно распределены по окружности, описанной вокруг геометрической оси полого вала 10. Полый вал 10 перфорирован отверстиями 13. Отверстиями может быть перфорирована нижняя мешалка 12. Между ножами 15, расположенными на разном уровне, установлены гибкие элементы 17. Гибкие элементы 17 могут быть выполнены в виде цепей, например, круглозвенных. В нижней части вертикального корпуса 1 под нижней мешалкой 12 расположена горизонтальная решетчатая перегородка 18. Вертикальный корпус 1 соединен с фильтром 19, сборником экстракта 20 и вакуум-насосом 21, связанным с патрубком 8 рециркуляции экстракта, последний из которых сообщен через полость вала 10 с нижней мешалкой 12. Патрубок 7 соединен с разгрузочным устройством 22 для одновременного отжима проэкстрагированного сырья. Вал 10 вращается от привода 14.
Экстрактор для растительного сырья работает следующим образом. При включенном приводе 14 растительное или животное сырье по дозатору 9 подают в корпус 1, по патрубку 3 туда же заливают экстрагент. Вращение передается полому валу 10 и перемешивающему устройству. В поле центробежных сил происходит перемешивание экстракционной смеси. Установленные на полом валу 10 мешалки 11 и 12, а также расположенные на разной высоте ножи 15, соединенные между собой гибкими элементами 17, разрыхляют застойные зоны сырья по всему объему вертикального корпуса 1, облегчая доступ экстрагента ко всей поверхности каждой частицы твердого тела. Для поддержания требуемой температуры в корпусе установлена паровая рубашка 2, куда через патрубок 4 подают теплоноситель. Удаление отработанного теплоносителя осуществляется через патрубок 5. По мере насыщения экстракт проходит через решетчатую перегородку 18, где проводится грубая фильтрация и сливается по патрубку 6 в фильтр 19 для отделения примесей и направляется в сборник 20, где отстаивается от оставшихся элементов после фильтрации. В зависимости от степени насыщения экстракта, последний направляется на рециркуляцию через патрубок 8 при помощи вакуум-насоса 21 в полость вала 10. Благодаря вакууму, создаваемому насосом 21, экстракт, направленный на повторное насыщение поступает в экстракционную смесь под давлением сквозь отверстия 13.
После завершения процесса экстрагирования при работающем приводе 14 экстракт полностью сливают из вертикального корпуса 1, а проэкстрагированное сырье выводят через патрубок 7, соединенный с разгрузочным устройством 22, где сырье до конца отжимается. Далее цикл работы экстрактора повторяется, а выделенный экстракт сливают из сборника 20.
Известно, что в основе процесса экстракции лежит диффузионный перенос извлекаемых их исходного сырья веществ в экстрагент. В результате диффузии происходит перенос из клеток через клеточные оболочки к поверхности частиц исходного сырья извлекаемых веществ, на поверхности исходного сырья образуется неподвижный диффузионный слой толщина которого различна и зависит от скорости движения экстрагента относительно сырья. Диффузионный слой является сопротивлением для экстракции веществ, т.к. замедляет выход веществ из сырья. Преодолев диффузионный слой, извлекаемые вещества распределяются по всему объему экстрагента по законам свободной конвективной диффузии.
Действенным способом создания условий при которых происходит интенсификация разрушения диффузионного слоя на поверхности частиц исходного сырья является обеспечение передвижения экстрагента относительно исходного сырья путем их перемешивания в ходе процесса экстракции.
Гибкие элементы 17 предпочтительно выполнять в виде круглозвенных цепей. При этом составляющие элементы цепи имеют форму колец, что способствует интенсификации процесса перемешивания исходного сырья с экстрагентом при несущественном увеличении сопротивления вращению, за счет того, что перемешиваемая масса исходного сырья с экстраген том будет обтекать звенья цепи как снаружи, так и через внутренне отверстия колец цепи.
Наличие гибких элементов 17 обеспечивает разрушение сплошности массы исходного сырья, находящегося между ножами, расположенными на разном уровне, и тем самым дополнительное перемешивание экстрагента и исходного сырья. В результате обеспечивается интенсификация передвижения экстрагента относительно исходного сырья, что способствует улучшению условий для протекания конвективной диффузии, ускорению процесса экстракции, и как следствие повышению производительности устройства.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Описание изобретения к патенту RU 2308308, МПК B01D 11/00, заявлено 17.03.2006, опубликовано 20.10.2007.
2. Описание изобретения к патенту RU 1706096, МПК B01D 11/02, заявлено 04.11.1985, опубликовано 27.05.1995.
3. Описание полезной модели к патенту RU 111012, МПК B01D 11/00, заявлено 16.06.2011, опубликовано 10.12.2011.