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

Изобретение относится к оборудованию для получения диффузионных соков из отходов виноделия в виде виноградной выжимки.

Известен экстрактор непрерывного действия для виноградных выжимок, содержащий поярусно расположенные 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 загрузочного бункера, и патрубки подачи пара в каждую экстракционную секцию (авт.св. СССР N 219523, кл. C 12 G 1/02, 1968).

Недостатком этого экстрактора является экстенсивность экстракции.

Задачей изобретения является интенсификация процесса экстракции за счет улучшения условий контакта фаз.

Поставленная задача решается тем, что в экстракторе непрерывного действия для виноградных выжимок, содержащем поярусно расположенные и последовательно соединенные 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 корпуса, согласно изобретению по меньшей мере одна экстракционная секция снабжена барабаном, установленным в ней с образованием кольцевой камеры, сообщенной с патрубком подачи пара, и с возможностью вращения от привода в противоположную по отношению к шнеку сторону и выполненным с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел, на входах в которые установлены завихрители.

Это позволяет интенсифицировать экстракцию за счет улучшения условий контакта фаз при усилении перемешивания, развития поверхности контакта фаз и снижении диффузионного сопротивления сырья.

На фиг.1 изображен экстрактор, общий вид; на фиг.2 увеличенный фрагмент 1 фиг.1.

Экстрактор непрерывного действия для виноградных выжимок содержит поярусно расположенные и последовательно соединенные 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 по меньшей мере один барабан 9, размещенный в экстракционной секции 1 с образованием кольцевой камеры 10, сообщенной с патрубком 8, и с возможностью противоположного по отношению к шнеку 3 вращения от привода 11 и выполненный с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел 12, на входах в которые установлены завихрители 13.

При работе экстрактора виноградная выжимка из бункера 4 поступает в верхнюю экстракционную секцию 1 корпуса, захватывается в ней шнеком 3, вращаемым от привода 11, и перемещается последовательно по секциям 1 и 2 шнеками 3. Одновременно от патрубка 6 к патрубку 7 противотоком по отношению к сырью подают экстрагент, например воду. Также одновременно в экстракционные секции 1 корпуса по патрубкам 8 подают пар, поступающий в смесь сырья с экстрагентом.

При наличии в секции 1 барабана 9 пар из образованной камеры 10 поступает в экстракционную смесь через сверхзвуковые сопла 12, закручивается в них завихрителями 13 и разгоняется до сверхзвуковой скорости истечения. На выходе из сопел 12 происходит турбулентный срыв потока пара образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Закрученный сверхзвуковой поток пара имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения с ультразвуковой частотой до дробления на отдельные пузырьки, перемещающиеся к оси шнека 3 под действием сил инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. При этом в экстракционной смеси в зонах контакта с паром возникают спутные потоки, а в самих пузырьках пара тороидальные потоки и пульсации объема. В результате происходит ускоренное обновление поверхности контакта фаз и уменьшение толщины пограничных ламинарных слоев и при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100-1000, осредненные по времени числа Нуссельта достигают значений 30-50. В условиях теплообмена такой интенсивности пузырьки пара охлаждаются и конденсируются с высвобождением скрытой теплоты конденсации и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой, а экстракционная смесь резко разогревается. В условиях наличия в экстракционной смеси поля ультразвуковых колебаний происходит ускоренная диффузия экстрагента через клеточные мембраны виноградной выжимки, а термическое воздействие приводит к падению динамической прочности клеточных мембран и их ускоренному разрушению в поле ультразвуковых колебаний с резким падением диффузионного сопротивления сырья и многократным увеличением поверхности контакта фаз. Таким образом, в условиях полного перемешивания экстракционной смеси паром, когда критерий Био стремиться к бесконечности, при граничных условиях первого рода осредненные по времени числа Шервуда достигают значений 40-60, то есть снабжение экстракционной секции 1 барабаном 9 описанной конструкции резко интенсифицирует тепломассообменные процессы в ней. При завершении такой обработки отработанная виноградная выжимка в виде шрота удаляется из верхней части разгрузочной секции 2 корпуса по патрубку 5, а экстрагент совместно с экстрактивными веществами в виде мисцеллы удаляется из нижней части бункера 4 по патрубку 7, имея концентрацию экстрактивных веществ, практически равную исходной концентрации в выжимке.

Таким образом, предлагаемый экстрактор позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет улучшения условий контакта фаз.

Использование: в виноделии для экстракции виноградных выжимок. Сущность изобретения: экстрактор содержит вертикальную разгрузочную и поярусно расположенные и последовательно соединенные экстракционные секции корпуса, по меньшей мере одна из которых снабжена установленным в ней с образованием паровой камеры приводным барабаном с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел, на входах в которые установлены завихрители, смонтированные в секциях корпуса приводные шнеки и патрубки подачи пара в каждую экстракционную секцию, экстрагента и отвода мисцеллы и шрота, а также загрузочный бункер. 2 ил.

Экстрактор непрерывного действия для виноградных выжимок, содержащий поярусно расположенные и последовательно соединенные экстракционные секции и вертикально расположенную 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, 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, отличающийся тем, что по меньшей мере одна экстракционная секция снабжена барабаном, установленным в ней с образованием кольцевой камеры, сообщенной с патрубком подачи пара и с возможностью вращения от привода в противоположную относительно вращения шнека сторону, и выполненным с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел, на входах в которые установлены завихрители.