ПРОТИВОТОЧНЫЙ ЭКСТРАКТОР 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 противоточный экстрактор для виноградных выжимок, содержащий поярусно расположенные и последовательно соединенные цилиндрические экстракционные секции и вертикальную разгрузочную секцию корпуса, размещенные в секциях производные шнеки, загрузочный бункер, установленный на входе в верхнюю экстракционную секцию корпуса, патрубок отвода шрота, размещенный в верхней 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 корпуса.

Недостатком этого экстракта является экстенсивность экстракции.

Задачей изобретения является интенсификация процесса экстракции.

Поставленная задача решается тем, что с противоточном экстракте для виноградных выжимок, содержащем пояруснорасположенные и последовательно соединенные цилиндрические экстракционные секции и вертикальную разгрузочную секцию корпуса, размещенные с секциях приводные шнеки, загрузочный бункер, установленный на входе в верхнюю экстракционную секцию корпуса, патрубок отвода шрота, размещенный в верхней части разгрузочный секции корпуса, патрубок подачи экстрагента, сообщенный с разгрузочный секцией корпуса ниже патрубка отвода шрота, патрубок отвода мисцеллы, сообщенный с нижней частью бункера, и патрубки подачи пара в каждую экстракционную секцию, согласно изобретению по меньшей мере одна экстракционная секция корпуса снабжена барабаном с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел, установленным в секции с образованием кольцевой камеры, сообщенной с патрубком подачи пара, и с возможностью вращения от привода в противоположную сторону по отношению к шнеку, и охватывающим барабан перфорированным статором, отверстия которого снабжены завихрителями и размещены с соплами ротора в одинаковых плоскостях по соосным окружным с неравным и некратным окружным шагом. Это позволяет интенсифицировать экстракцию за счет улучшения условий контакта фаз.

На фиг. 1 изображен предлагаемый экстрактор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг 3 узел 1 на фиг. 1, увеличено.

Противоточный экстрактор для виноградных выжимок содержит пояруснорасположенные 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 разгрузочный секции 2, патрубок 6 подачи экстрагента, сообщенный с разгрузочный секцией 2 ниже патрубка 5 отвода шрота, патрубок 7 отвода мисцеллы, сообщенный с нижней частью загрузочного бункера 4, патрубки 8 подачи пара в каждую экстракционную секцию 1. По меньшей мере одна экстракционная секция 1 снабжена барабаном 9 с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел 10, установленным в ней с образованием кольцевой камеры 11, сообщенной с патрубком 8, и с возможностью вращения от привода 12 в противоположную сторону по отношению к шнеку 3, и охватывающим барабан 9 перфорированным статором 13, отверстия 14 которого снабжены завихрителями 15 и размещены с соплами 10 в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом.

При работе экстрактора виноградную выжимку подают из бункера 4 в верхнюю экстракционную секцию 1, в которой она захватывается размещенным в ней и вращаемым от привода 12 шнеком 3 и транспортируется, последовательно перемещаясь по секциям 1 и 2 корпуса в сторону патрубка 5. Одновременно противотоком от патрубка 6 к патрубку 7 подают экстрагент, например воду. Также одновременно по патрубкам 8 в секции 1 подают пар. При наличии в секции 1 барабана 9 пар из кольцевой камеры 11 поступают в секцию при периодическом совпадении сопел 10 барабана 9 с отверстиями 14 статора 13. При этом пар закручивается завихрителями 1 и ускоряется в соплах 10 до сверхзвуковой скорости. На выходе из сопел происходит турбулентный срыв пара с образованием и схлопыванием кавитационных лопастей с ультразвуковой частотой. Закрученный сверхзвуковой поток пара имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения до дробления на отдельные пузырьки, всплывающие в экстракционной смеси под действием сил инерции и при противодействии сил трения и после центробежных сил. В таких условиях происходит турбулизация экстракционной смеси паром, а в пузырьках пара возникают тороидальные потоки и пульсации объема, что ускоряет процесс обновления поверхностей контакта фаз и уменьшает толщину пограничных ламинарных слоев на границах раздела фаз. В результате при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100 1000, определенные по времени числа Нуссельта достигают значений 50 80. При теплообмене такой интенсивности происходит охлаждение пузырьков и их конденсация со схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Под действием ультразвуковых колебаний происходит разрушение потерявших эластичность под действием тепла клеточных мембран виноградных выжимок, сопровождающееся резким падением диффузионного сопротивления сырья и многократным увеличением поверхности контакта фаз в экстракционной смеси. Таким образом, при полном перемешивании экстракционной смеси потоками и пузырьками пара происходит выравнивание в объеме экстрагента концентрации экстрактных веществ и критерий Био можно принять стремящимся к бесконечности, а при граничных условиях первого ряда определенные по времени числа Шервуда составляют 70 90, что подтверждает интенсификацию массообмена в экстракторе предлагаемой конструкции. Отработанные в условиях интенсивного массообмена до истощения сырье в виде шрота выводится из верхней части разгрузочной секции 2 корпуса по патрубку 5, а обогащенный экстрактивными веществами экстрагент в виде мисцеллы удаляется из нижней части бункера 4 по патрубку 7.

Таким образом, предлагаемый экстрактор позволяет интенсифицировать массообмен.

Использование: в виноделии для экстракции виноградных выжимок. Сущность изобретения: в экстракте, содержащем корпус с поярусно расположенными и последовательно соединенными экстракционными секциями и вертикальной разгрузочной секцией, установленные в секциях приводные шнеки, загрузочный бункер и патрубки отвода шрота и мисцеллы, подачи экстрагента и пара в каждую экстракционную секцию корпуса, по меньшей мере одна из последних снабжена барабаном с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел, установленным с образованием кольцевой камеры, сообщенной с патрубком подачи пара, и с возможностью вращения от привода в противоположную по отношению к шнеку сторону, и охватывающим барабан перфорированным статором, отверстия перфорации которого снабжены завихрителями и расположены с соплами барабана в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом. 3 ил.

Противоточный экстрактор для виноградных выжимок, содержащий поярусно расположенные и последовательно соединенные цилиндрические экстракционные секции и вертикальную разгрузочную секцию корпуса, размещенные в секциях приводные шнеки, загрузочный бункер, смонтированный на входе в верхнюю экстракционную секцию корпуса, патрубок отвода шрота, размещенный в верхней части разгрузочной секции корпус, патрубок подачи экстрагента, сообщенный с разгрузочной секцией корпуса ниже патрубка отвода шрота, патрубок отвода мисцеллы, сообщенный с нижней частью загрузочного бункера и патрубки подачи пара в каждую экстракционную секцию, отличающийся тем, что по меньшей мере одна экстракционная секция корпуса снабжена ротором в виде барабана с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел, установленным в секции с образованием кольцевой камеры, сообщенной с патрубком подачи пара и возможностью вращения от привода в противоположном по отношению к вращению шнека направлении, и охватывающим барабан перфорированным статором, отверстия перфорации которого размещены в одинаковых с соплами ротора плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, и снабжены установленными в них завихрителями.