ЭКСТРАКТОР ДЛЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Российский патент 1995 года по МПК C12C3/06 B01D11/02 

Изобретение относится к оборудованию для водно-спиртовой экстракции растительного сырья в производстве купажных, преимущественно алкогольных напитков с ароматическими добавками.

Известен экстрактор для растительного сырья, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус с соосным ему и расположенным в нижней части патрубком отвода шрота, патрубками подачи сырья и экстрагента и двойным вогнутым дном, верхнее из которых выполнено перфорированным, а нижнее снабжено патрубком отвода экстракта, установленную в корпусе с возможностью взаимодействия с его стенками и дном геликоидальную лопасть, проходящий через патрубок отвода шрота отжимной шнек с винтовой навивкой, сонаправленной навивке геликоидальной лопасти, и синхронные взаимосвязанные приводы вращения в одном направлении для шнека и геликоидальной лопасти (авт.св. СССР N 1722522, кл. В 01 D 11/02, 1992).

Недостатком этого экстрактора является низкая скорость обновления поверхности контакта фаз.

В предлагаемом экстракторе для растительного сырья, содержащем вертикально расположенный цилиндрический корпус с соосным ему патрубком отвода шрота, патрубками подачи сырья и экстрагента и двойным дном, верхнее из которых выполнено перфорированным, а нижнее снабжено патрубком отвода экстракта, установленную в корпусе с возможностью взаимодействия с его стенками и дном геликоидальную лопасть, проходящий через патрубок отвода шрота отжимной шнек с винтовой навивкой, и приводы сонаправленного вращения геликоидальной лопасти и шнека, согласно изобретению отжимной шнек выполнен проходящим через корпус, патрубок отвода шрота размещен в верхней части корпуса, геликоидальная лопасть выполнена с зазором охватывающей участок отжимного шнека, расположенный в корпусе, с противоположным ему направлением навивки и образующей, наклоненной по отношению к ее геометрической оси к дну корпуса, при этом приводы вращения шнека и геликоидальной лопасти выполнены независимыми и асинхронными.

Это позволяет увеличить скорость обновления поверхности контакта фаз.

В предпочтительном варианте угол наклона образующей геликоидальной лопасти к ее геометрической оси выполнен уменьшающимся в направлении к дну корпуса.

Это интенсифицирует процесс обновления поверхности контакта фаз за счет отжима сырья в нижней части экстрактора и пропитки в верхней при его рециркуляции.

В этом случае верхнее дно корпуса может быть выполнено с углом наклона к образующей геликоидальной лопасти в зоне их взаимодействия, равным 90^о.

Это снижает энергоемкость экстрактора за счет уменьшения в нем трения сырья о дно в процессе отжима из него экстрагента.

На фиг.1 представлен экстрактор, разрез; на фиг.2 фрагмент нижней части экстрактора; на фиг.3 силовая схема взаимодействия геликоидальной лопасти с днищем в общем случае; на фиг.4 то же, в случае перпендикулярности образующей геликоидальной лопасти и поверхности дна.

Экстрактор для растительного сырья содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус 1 с соосным ему и расположенным в верхней части патрубком 2 отвода шрота, патрубками 3 и 4 подачи сырья и экстрагента соответственно и двойным вогнутым дном, верхнее из которых дно 5 выполнено перфорированным, а нижнее дно 6 снабжено патрубком 7 отвода экстракта, проходящим через корпус 1 и патрубок 2 отжимной шнек 8 с винтовой навивкой 9, размещенную в корпусе 1 с возможностью взаимодействия с его стенками и дном 5 геликоидальную лопасть 10, направление навивки которой противоположно направлению навивки 9 шнека 8 и с наклонной образующей, размещенной по отношению к ее геометрической оси с наклоном к дну 5 корпуса 1, с зазором охватывающую участок шнека 8, расположенный в корпусе 1, и приводы 11 и 12 сонаправленного асинхронного вращения шнека 8 и лопасти 10, выполненные независимыми.

Угол α наклона образующей лопасти 10 к ее геометрической оси может быть выполнен уменьшающимся сверху вниз.

Угол β между образующей лопасти 10 и поверхностью дна 5 может быть выполнен равным 90^о.

При работе экстрактора в корпусе 1 по патрубкам 3 и 4 подают сырье и экстрагент соответственно. Приводом 12 приводят во вращение лопасть 10, которая захватывает сырье, перемещает его вдоль корпуса 1 вниз и по дну 5 к оси. В процессе перемещения по дну 5 за счет вогнутой формы сырье уплотняется и отжимается от экстрагента, а затем поступает в канал навивки 9 шнека 8, по которому по инерции и под действием напора поднимается вдоль оси корпуса 1 и сбрасывается к его периферии в зоне малого уплотнения сырья под действием центробежных сил с одновременной пропиткой экстрагентом, после чего цикл перемещения сырья повторяется. Таким образом, достигается постоянное обновление поверхности контакта фаз в процессе экстракции, интенсифицированном перепадами давления в сырье при отжиме и пропитке.

Давление в сырье в зоне отжима может быть увеличено за счет уменьшения угла α по направлению сверху вниз, поскольку в этом случае увеличивается геометрическая компрессия лопасти 10. В общем случае распределение силы давления Р будет происходить при такой конструкции лопасти 10 на движущую силу, равную D Р ˙sinβ (I) и реакцию дна 5, равную N Р˙cosβ (2)
Cила реакции дна 5 будет создавать силу трения, равную F μ˙N (3) направленную против силы D при значении μ- коэффициент трения сырья о дно 5. В результате перемещение материала будет осуществляться силой, равной
R=P˙sinβ-μP˙cosβ. (4)
Очевидно, что максимальное значение R достигается при выполнении условия β= 90^о (5) когда реакция дна 5 будет нулевой, а для перемещения материала по дну 5 необходимы минимальные энергозатраты.

После завершения экстракции приводом 11 приводят во вращение шнек 8 и открывают слив экстракта через патрубок 7 с дна 6. При этом асинхронное сонаправленное вращение лопасти 10 и шнека 8 исключает высыпание шрота из канала навивки 9 шнека 8. Шрот поступает в патрубок 2, в котором навивкой 9 шнека 8 отжимается от остатков экстракта, возвращаемого в корпус 1, и удаляется из экстрактора. Экстракт фильтруется от остатков шрота при проходе через перфорированное дно 5 и поступает на дно 6, с которого отводится по патрубку 7. Остатки шрота захватываются геликоидальной лопастью 10 и запитываются в шнек 8, которым, как описано выше, удаляются из экстрактора.

Таким образом, предлагаемый экстрактор позволяет ускорить процесс обновления поверхности контакта фаз в процессе экстракции и повышает ее интенсивность.

Использование: в оборудовании для водно-спиртовой экстракции растительного сырья в производстве купажных, преимущественно алкогольных напитков с ароматическими добавками. Сущность изобретения: экстрактор содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус с соосным ему патрубком отвода шрота, патрубками подачи сырья и экстрагента и двойным вогнутым дном, верхняя часть которого выполнена перфорированной, а нижняя снабжена патрубком отвода экстракта. В корпусе с возможностью взаимодействия с его стенками и дном установлена геликоидальная лопасть. В патрубке отвода шрота расположен отжимной шнек. Экстрактор снабжен приводами сонаправленного вращения геликоидальной лопасти и шнека. Патрубок отвода шрота размещен в верхней части корпуса. Шнек расположен таким образом, что его часть размещена вне патрубка отвода шрота в корпусе по всей высоте последнего. Геликоидальная лопасть установлена с зазором относительно части шнека, расположенной в корпусе. Шнек и геликоидальная лопасть выполнены таким образом, что имеют противоположные направления навивки, образующая геликоидальной лопасти наклонена к ее геометрической оси в направлении к дну корпуса, а приводы вращения шнека и геликоидальной лопасти выполнены независимыми и асинхронными. 2 з. п. ф лы, 4 ил.

1. ЭКСТРАКТОР ДЛЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус с соосным ему патрубком отвода шрота, патрубками подачи сырья и экстрагента и двойным вогнутым дном, верхняя часть которого выполнена перфорированной, а нижняя снабжена патрубком отвода экстракта, установленную в корпусе с возможностью взаимодействия с его стенками и дном геликоидальную лопасть, расположенный в патрубке отвода шрота отжимной шнек и приводы сонаправленного вращения геликоидальной лопасти и шнека, отличающийся тем, что патрубок отвода шрота размещен в верхней части корпуса, шнек расположен таким образом, что его часть размещена вне патрубка отвода шрота, в корпусе по всей высоте последнего, геликоидальная лопасть установлена с зазором относительно части шнека, расположенной в корпусе, при этом шнек и геликоидальная лопасть выполнены таким образом, что имеют противоположные направления навивки, образующая геликоидальной лопасти наклонена к ее геометрической оси в направлении к дну корпуса, а приводы вращения шнека и геликоидальной лопасти выполнены независимыми и асинхронными. 2. Экстрактор по п.1, отличающийся тем, что угол наклона образующей геликоидальной лопасти к ее геометрической оси выполнен уменьшающимся в направлении к дну корпуса. 3. Экстрактор по п.2, отличающийся тем, что угол наклона верхней части дна корпуса к образующей лопасти в зоне их взаимодействия равен 90^o.