ЭКСТРАКТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ВИНОГРАДНЫХ ВЫЖИМОК Российский патент 1997 года по МПК C12G1/02 B01D11/02 

Изобретение относится к оборудованию для получения диффузионного виноградного сока из отходов виноделия в виде виноградной выжимки.

Известен экстрактор непрерывного действия для виноградных выжимок, содержащей поярусно расположенные и последовательно соединенные цилиндрические экстракционные секции и вертикальную разгрузочную секцию корпуса, размещенные в секциях приводные шнеки, загрузочный бункер, установленный на входе в верхнюю экстракционную секцию корпуса, патрубок отвода шрота, размещенный в верхней части разгрузочной секции корпуса, патрубок подачи экстрагента, сообщенный с разгрузочной секцией корпуса ниже патрубка отвода шрота, патрубок отвода мисцеллы, сообщенный с нижней частью бункера, и патрубки подачи пара в каждую экстракционную секцию.

Недостатками этого экстрактора являются низкая эффективность тепломассообмена и высокая материалоемкость.

Задачей изобретения является интенсификация тепломассообмена и снижение материалоемкости.

Указанная задача решается тем, что в экстракторе непрерывного действия для виноградных выжимок, содержащем поярусно расположенные и последовательно соединенные цилиндрические экстракционные секции и вертикальную разгрузочную секцию корпуса, размещенные в секциях приводные шнеки, загрузочный бункер, установленный на входе в верхнюю экстракционную секцию корпуса, патрубок отвода шрота, размещенный в верхней части разгрузочной секции корпуса, патрубок подачи экстрагента, сообщенный с разгрузочной секцией корпуса ниже патрубка отвода шрота, патрубок отвода мисцеллы, сообщенный с нижней частью бункера, и патрубки подачи пара в каждую экстракционную секцию, согласно изобретению, каждая экстракционная секция снабжена перфорированным барабаном, установленным в секции с образованием кольцевой камеры, сообщенной с патрубком подачи пара, и с возможностью вращения от привода в противоположную по отношению к шнеку сторону.

Это позволяет интенсифицировать тепломассообмен за счет улучшения условий контакта фаз, что ускоряет процесс экстракции и позволяет сократить общую длину экстракционных секций, снизив материалоемкость экстрактора.

В предпочтительном варианте отверстия перфорации, по меньшей мере, одного барабана выполнены по форме сопел Лаваля.

Это позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет увеличения поверхности контакта фаз и снижения диффузионного сопротивления виноградной выжимки.

В другом предпочтительном варианте по меньшей мере одна экстракционная секция снабжена размещенным в кольцевой камере в зоне контакта с барабаном перфорированным статором, при этом отверстия перфораций барабана и статора выполнены в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом.

Это интенсифицирует процесс экстракции аналогично форме выполнения отверстий перфорации барабана.

На фиг. 1 показан продольный разрез экстрактора; на фиг. 2-разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, со статором; на фиг. 4 узел I на фиг. 3.

Экстрактор непрерывного действия для виноградных выжимок содержит поярусно расположенные и последовательно соединенные цилиндрические экстракционные секции 1 и вертикальную разгрузочную секцию 2 корпуса, размещенные в секциях 1 и 2 приводные шнеки 3, загрузочный бункер 4, установленный на входе в верхнюю экстракционную секцию 1, патрубок 5 отвода шрота, размещенный в верхней части разгрузочной секции 2, патрубок 6 подачи экстрагента, сообщенный с разгрузочной секцией 2 ниже патрубка 5 отвода шрота, патрубок 7 отвода мисцеллы, сообщенный с нижней частью бункера 4, патрубки 8 подачи пара в каждую экстракционную секцию 1 и перфорированные барабаны 9, установленные в экстракционных секциях 1 с образованием кольцевых камер 10, сообщенных с соответствующими патрубками 8 подачи пара, и с возможностью вращения от привода 11 в противоположную сторону по отношению к шнекам 3.

В предпочтительном варианте (фиг. 4) отверстия перфорации, по меньшей мере, одного барабана 9, выполнены по форме сопел Лаваля.

Возможно снабжение, по меньшей мере, одной экстракционной секции 1, (фиг. 3, 4) размещенным в кольцевой камере 10 в зоне контакта с барабаном 9 перфорированным статором 13, отверстия 14 перфорации которого и отверстия 12 барабана 9 выполнены в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом.

Экстрактор работает следующим образом. Виноградную выжимку загружают каким-либо подающим устройством (не показано) в бункер 4, из которого она поступает в верхнюю экстракционную секцию 1 и последовательно транспортируется вращаемыми от привода 11 шнеками 3 по экстракционным 1 и разгрузочной 2 секциями корпуса до патрубка 5 отвода шрота, по которому выводится из экстрактора. В противотоке выжимке через патрубок 6 подают экстрагент, например воду, который из верхней части разгрузочной секции 2 перемещается последовательно через нее и экстракционные секции 1 до нижней части бункера 4, из которой отводится в виде мисцеллы по патрубку 7. В процессе экстракции по патрубкам 8 в кольцевые камеры 10 каждой экстракционной секции 1 подают пар под давлением выше атмосферного, который непрерывно при отсутствии статора 13 или в пульсирующем режиме при его наличии за счет периодического совпадения отверстия 12 и 14 поступает в барабаны 9 и взаимодействует с экстракционной смесью. Создаваемое противоположным относительно шнеков 3 вращением от привода 11 барабанов 9 поле центробежных сил приводит к возникновению тороидальных потоков внутри пузырьков барботируемого пара, которые турбулизируют поток экстракционной смеси. Это приводит к ускорению обновления поверхности контакта фаз и интенсификации тепломассообмена. При характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100 1000, осредненные по времени числа Нуссельта, составляют 20 30, то есть барботируемый пар передает экстракционной смеси всю избыточную тепловую энергию и конденсируется в ней с высвобождением скрытой теплоты конденсации и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Это приводит к дополнительному прогреву экстракционной смеси и снижению в результате этого диффузионного сопротивления клеточных мембран виноградной выжимки, а также к разрушению клеточных мембран под действием ультразвука с резким падением диффузионного сопротивления выжимки и резким увеличением поверхности контакта фаз.

При выполнении отверстий 12 барабана 9 по форме сопел Лаваля на выходе из последних поток пара достигает сверхзвуковой скорости истечения и подвергается адиабатному расширению, что интенсифицирует процесс обновления поверхности контакта фаз в процессе всплытия пузырьков пара в поле центробежных сил. Кроме того, на выходе из сопловых отверстий 12 происходит турбулентный срыв струи потока пара с образованием и схлопыванием кавитационных полостей. К аналогичному результату приводит перекрытие отверстий 12 статором 13. Наиболее интенсивное образование и схлопывание кавитационных полостей происходит при перекрытии статором 13 отверстий 12, выполненных по форме сопел Лаваля. В результате увеличивается энергоемкость ультразвуковых колебаний, генерируемых в экстракционной смеси, и ускоряется процесс разрушения клеточных мембран виноградной выжимки с падением ее гидравлического сопротивления и увеличением поверхности контакта фаз. Интенсификация тепломасссообменных процессов в экстракторе описанной конструкции позволяет полностью извлечь все целевые вещества из виноградной выжимки за уменьшенное удельное время, что при прочих равных условиях позволяет сократить длину или уменьшить количество экстракционных секций 1 в 3 4 раза. Это снижает материалоемкость конструкции экстрактора.

Таким образом, предлагаемый экстрактор за счет интенсификации тепломассообменных процессов обладает меньшими габаритами, то есть сниженной материалоемкостью.

Использование: в пищевой промышленности для экстракции виноградных выжимок. Сущность изобретения: экстрактор непрерывного действия содержит поярусно расположенные и последовательно соединенные цилиндрические экстракционные секции и вертикальную разгрузочную секцию корпуса, размещенные в секциях приводные шнеки, загрузочный бункер, установленный на входе в верхнюю экстракционную секцию, патрубок отвода шрота, размещенный в верхней части разгрузочной секции корпуса, патрубок подачи экстрагента, сообщенный с разгрузочной секцией корпуса ниже патрубка отвода шрота, патрубок отвода мисцеллы, сообщенный с нижней частью бункера, и патрубки подачи пара в каждую экстракционную секцию. Каждая экстракционная секция снабжена перфорированным барабаном, установленным в секции с образованием кольцевой камеры, сообщенной с патрубком подачи пара, и с возможностью вращения от привода в противоположную по отношению к шнеку сторону. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Экстрактор непрерывного действия для виноградных выжимок, содержащий поярусно расположенные и последовательно соединенные цилиндрические экстракционные секции и вертикальную разгрузочную секцию корпуса, размещенные в секциях приводные шнеки, загрузочный бункер, установленный на входе в верхнюю экстракционную секцию, патрубок отвода шрота, размещенный в верхней части разгрузочной секции корпуса, патрубок подачи экстрагента, сообщенный с разгрузочной секцией корпуса ниже патрубка отвода шрота, патрубок отвода мисцеллы, сообщенный с нижней частью бункера, и патрубки подачи пара в каждую экстракционную секцию, отличающийся тем, что каждая экстракционная секция снабжена перфорированным барабаном, установленным в секции с образованием кольцевой камеры, сообщенной с патрубком подачи пара и с возможностью вращения от привода в противоположную по отношению к шнеку сторону. 2. Экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что отверстия перфорации, по меньшей мере, одного барабана выполнены в форме сопел Лаваля. 3. Экстрактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна экстракционная секция снабжена размещенным в кольцевой камере в зоне контакта с барабаном перфорированным статором, при этом отверстия перфорации барабана и статора выполнены в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом.