ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ СЕКЦИОННЫЙ ЭКСТРАКТОР Российский патент 1997 года по МПК C12G3/04 B01D11/02 

Изобретение относится к технике производства экстрактов из растительного сырья для бальзамов.

Известен горизонтальный секционный экстрактор, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, одна из которых соединена со средствами подачи паров экстрагента, установленный в корпусе на полом приводном валу с отверстиями перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок которого размещен в секции корпуса, соединенной со средством подачи паров экстрагента, отделен от конического участка буртиком на внутренней поверхности и выполнен с перфорацией в виде сопел, размещенных по образующим.

Недостатком этого экстрактора является низкая надежность.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной и технологической надежности работы экстрактора.

Поставленная задача решается тем, что в горизонтальном секционном экстракторе, содержащем горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, одна из которых соединена со средством подачи паров экстрагента, установленный в корпусе на полом приводном валу с отверстиями перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок которого размещен в секции корпуса, соединенной со средствами подачи паров экстрагента, отделен от конического участка буртиком на внутренней поверхности выполнен с перфорацией в виде сопл, сопла перфорации барабана на цилиндрическом участке размещены по винтовой линии с постоянным шагом, определяемым неравенством

где P шаг между соплами, м;
r радиус цилиндрического участка барабана, м;
α угол подъема винтовой линии, рад.

n натуральный коэффициент.

Это позволяет уменьшить несимметричное распределение массы по образующим цилиндрического участка барабана, что уменьшает его радиальное биение, и позволяет равномернее распределить эпицентры возникновения кавитационных ударных волн в экстракционной смеси, что повышает равномерность разрушения клеточных оболочек и экстрагирования сырья, а в итоге повышает эксплуатационную и технологическую надежность работы экстрактора.

На фиг.1 изображен общий вид экстрактора; на фиг.2 развертка цилиндрического участка барабана.

Горизонтальный секционный экстрактор содержит горизонтальный корпус 1, разделенный вертикальной перегородкой 2 на секции 3 и 4, установленный в корпусе 1 на полом приводном валу 5 с отверстиями 6 перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок 7 которого размещен в секции 3 корпуса 1, сообщенной со средством 8 подачи пара экстрагента, отделен от конического участка 9 буртиком 10 на внутренней поверхности и выполнен с перфорацией в виде сопл 11, размещенных по винтовой линии с постоянным шагом, удовлетворяющим условию (1).

При работе экстрактора экстракционную смесь, представляющую собой суспендированное в жидкой фазе экстрагента растительное сырье, подают через полость вала 5 и его отверстия 6 на внутреннюю поверхность цилиндрического участка 7, вращаемого на приводном валу 5 барабана. В поле центробежных сил суспензия распределяется по ней в виде пленки, толщина которой равна радиальной высоте буртика 10. Одновременно в секцию 3 корпуса 1 средством 8 подают пары экстрагента, которые через сопла 11 поступают в пленку экстракционной смеси. В результате адиабатного расширения в соплах 11, а особенно при их выполнении сверхзвуковыми, происходит резкое охлаждение паров экстрагента, увеличение скорости их истечения и турбулентный срыв потока на выходе из каждого сопла 11, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей. Далее пузырьки пара всплывают в пленке экстракционной смеси под действием сил инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях в пузырьках возникают тороидальные потоки и пульсации объема, способствующие ускоренному обновлению поверхностей контакта фаз, и при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100-1000, осредненные по времени числа Нуссельта составляют 30-80. При теплообмене такой интенсивности пузырьки паров экстрагента остывают и конденсируются со схлопыванием кавитационных полостей. Размещение сопл 11 по винтовой линии с соблюдением условия (1) гарантирует достаточно равномерное распределение отверстий по дуге направляющей цилиндрического участки 7 барабана, в результате чего снижаются амплитуда его радиального биения и износ уплотнений перегородки 2 и подшипниковых узлов вала 5 и повышается вероятность равномерного распределения эпицентров возникновения кавитационных ударных волн по объему экстракционной смеси. Под действием кавитации происходит разрушение клеточных оболочек обрабатываемого растительного сырья, что приводит к резкому увеличению поверхности контакта фаз в экстракционной смеси и резкому падению диффузионного сопротивления растительного сырья, и осредненные по времени числа Шервуда достигают значений 50 90 при практически полном перемешивании экстракционной смеси за счет всплытия пузырьков паров экстрагента и критерии Био, стремящемся к бесконечности, то есть в условиях протекания процесса массообмена при граничных условиях первого ряда. Обработанная ультразвуком в цилиндрическом участке 7 барабана экстракционная смесь переливается через буртик 10 и поступает на внутреннюю поверхность конического участка 9 барабана. Здесь при отсутствии внешнего противодавления из секции 4 корпуса 1 происходит центробежное разделение фаз. Мисцелла, содержащая растворенные в экстрагенте целевые вещества обрабатываемого сырья, проходит через его перфорацию и поступает в секцию 4 корпуса 1, из которого удаляется для дальнейшей переработки, а шрот отработанного растительного сырья под действием возрастающей с увеличением диаметра центробежной силы перемещается по коническому участку 9 барабана и выводится из его полости и корпуса 1.

Таким образом, предлагаемый экстрактор обладает повышенной эксплуатационной и технологической надежностью за счет более равномерного распределения сопл по направляющей функциональной части барабана.

Использование: в производстве экстрактов из растительного сырья для бальзамов. Сущность изобретения: горизонтальный секционный экстрактор содержит горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, одна из которых соединена со средствами подачи паров экстрагента. В корпусе на полом приводном валу с отверстиями установлен цилиндроконический барабан, цилиндрический участок которого размещен в секции корпуса, соединенный со средствами подачи паров экстрагента. Цилиндрический участок отделен от конического участка буртиком на внутренней поверхности и выполнен с перфорацией в виде сопл, размещенных по винтовой линии с постоянным шагом, определяемым неравенством

P - шаг между соплами, м;
r - радиус цилиндрического участка барабана, м;
α - угол подъема винтовой линии, рад;
n - коэффициент, выраженный натуральным числом. 2 ил.

Горизонтальный секционный экстрактор, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, одна из которых соединена со средствами подачи паров экстрагента, установленный в корпусе на полом приводном валу с отверстиями перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок которого размещен в секции корпуса, соединенной со средствами подачи паров экстрагента, отделен от конического участка буртиком на внутренней поверхности и выполнен с перфорацией в виде сопел, отличающийся тем, что сопла перфорации барабана на цилиндрическом участке размещены по винтовой линии с постоянным шагом, определяемым неравенством

где P шаг между соплами, м;
r радиус цилиндрического участка барабана, м;
α угол подъема винтовой линии, рад;
n коэффициент, выраженный натуральным числом.