ЭКСТРАКЦИОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК B01D11/04 C12G3/06 

Изобретение предназначено для использования в химической, фармацевтической и пищевой промышленности, в частности в ликероводочном производстве для получения спиртованных настоев из плодово-ягодного сырья и трав.

Известна установка для экстрагирования или выщелачивания из твердофазных материалов, содержащая батарею последовательно подключенных друг к другу диффузионных аппаратов, насос, теплообменник и соединительные трубопроводы [1]. Типовой диффузионный аппарат имеет вертикальный цилиндрический корпус с люками для загрузки и выгрузки материала и патрубками подвода и отвода раствора. Внутри корпуса установлен перколятор (сито), поддерживающий слой материала. Процесс экстрагирования протекает в режиме фильтрации раствора через неподвижный слой твердых частиц. Основными недостатками этой установки являются низкая производительность, значительные потери экстрагируемого вещества с выгружаемым материалом, трудность механизации и регулирования проводимого процесса.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой является установка [2] , содержащая вертикальный резервуар с загрузочным и выгрузочным патрубками, нижняя часть корпуса которого выполнена в виде усеченного конуса, приваренного широким основанием к верхней цилиндрической обечайке, воздушную трубу, перколятор, насос и установленный в корпусе коаксиально разделитель.

В этой установке нельзя обрабатывать тонкоизмельченные материалы, склонные к образованию плотного слоя с малым значением коэффициента фильтрации. Кроме того, установка не позволяет поддерживать оптимальную температуру экстрагирования и не обеспечивает быстрого и эффективного извлечения остатков экстрагента из отработанного материала.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы установки.

Решение этой задачи достигается тем, что в экстракционной установке, содержащей вертикальный резервуар с загрузочным и выгрузочным патрубками, нижняя часть корпуса которого выполнена в виде усеченного конуса, приваренного широким основанием к верхней цилиндрической обечайке, воздушную трубу, перколятор, насос и установленный в корпусе коаксиально разделитель, согласно изобретению разделитель имеет цилиндроконическую форму, открытую сверху и снизу, перколятор установлен внутри цилиндрической части разделителя, насос имеет осевое исполнение с возможностью реверсирования и варьирования подачи и встроен в днище резервуара таким образом, что рабочее колесо насоса входит внутрь узкой части разделителя, при этом установка снабжена разрыхляющим устройством, расположенным над перколятором, встроенным теплообменником в виде рубашки, приваренной к конической части разделителя и оснащенной патрубками для подвода и отвода теплоносителя, выносным поверхностным конденсатором, сборником конденсата и патрубком подачи острого пара в резервуар, причем конденсатор подключен приемным патрубком к воздушной трубе и отводящим патрубком - к сборнику конденсата, а патрубок подачи острого пара встроен в днище резервуара.

Направляя подачу насоса вверх, внутри разделителя создают восходящее движение раствора, а между разделителем и корпусом - нисходящее, при этом перколятор пропускает раствор и мелкие фракции материала, но задерживает крупные фракции, которые образуют в пространстве под перколятором интенсивно перемешиваемый взвешенный слой с высоким значением коэффициента массоотдачи. Реверсируя подачу насоса, направление циркуляции изменяют на противоположное, причем величину подачи выбирают такой, чтобы скорость восходящего потока раствора в между разделителем и корпусом превышала скорость витания самых крупных частиц. При этом вся твердая фаза выносится на перколятор сверху, раствор и мелкие частицы проходят сквозь перколятор, а крупные фракции образуют на перколяторе фильтрующий слой. По мере утолщения этого слоя в нем задерживаются и мелкие фракции, т.е. одновременно с экстрагированием происходит фильтрование суспензии, причем разрыхляющее устройство обеспечивает равномерный доступ раствора к частицам фильтрующего слоя и снижает его гидравлическое сопротивление. С помощью теплообменника поддерживается оптимальный температурный режим процесса. Наличие конденсатора, сборника конденсата и патрубка подачи острого пара позволяет извлекать из отработанного материала остатки экстрагента путем выпаривания и последующей конденсации.

Предлагаемая установка изображена на чертеже.

Установка содержит вертикальный резервуар с цилиндроконическим корпусом 1, патрубками 2 и 3 для загрузки исходного материала и раствора экстрагента, патрубком 4 для выгрузки готового настоя и отработанного материала, патрубками 5 и 6 для подачи пара и воды, воздушной трубой 7 и смотровым люком 8. На корпусе установлены термометр 9, пробный кран 10 и водомерное стекло 11. Внутри резервуара коаксиально корпусу расположен цилиндроконический разделитель 12, снабженный рубашкой 13 с патрубками 14 и 15 для подвода и отвода теплоносителя. Внутри цилиндрической части разделителя установлен перколятор 16. В днище корпуса вмонтирован осевой насос 17, снабженный реверсируемым приводом с вариатором скорости вращения. Над перколятором установлено разрыхляющее устройство 18, снабженное автономным приводом. Установка снабжена поверхностным конденсатором 19 и сборником конденсата 20 с патрубками 21 и 22 для отвода воздуха и слива конденсата.

Исходные материал и раствор в заданных соотношениях загружают в резервуар через патрубки 2 и 3, включают подачу теплоносителя в рубашку и подачу хладоносителя в конденсатор. При заполнении резервуара воздух, содержащий пары экстрагента и летучих компонентов материала, вытесняется по воздушной трубе 7 в конденсатор, где пары конденсируются, конденсат стекает в сборник, а воздух удаляется через патрубок 21. За изменением температуры суспензии и уровня заполнения резервуара наблюдают с помощью термометра 9 и водомерного стекла 11. Запускают в работу осевой насос так, чтобы его подача была направлена вверх. При этом в резервуаре происходит циркуляционное движение суспензии: раствор и мелкие фракции материала совершают восходящее движение внутри разделителя, проходят сквозь перколятор и опускаются вниз в пространстве между разделителем и стенкой корпуса; крупные фракции материала, не проходящие через перколятор, совершают циркуляционное движение в пространстве между перколятором и рабочим колесом насоса. Таким образом осуществляется процесс экстрагирования в интенсивно перемешиваемом взвешенном слое. При достижении заданной концентрации экстрактивных веществ в пробах, периодически отбираемых с помощью крана 10, реверсируют направление подачи насоса и включают в работу разрыхляющее устройство 18. Направление циркуляции раствора и мелких фракций материала изменяется на противоположное, а крупные фракции задерживаются на перколяторе и образуют фильтрующий слой, который по мере утолщения начинает задерживать и мелкие фракции. Экстрагирование продолжается и одновременно происходит фильтрование суспензии. При достижении требуемой концентрации и степени чистоты настоя насос и разрыхляющее устройство выключают и через патрубок 4 сливают готовый настой. Затем через патрубок 5 подают острый пар, при этом происходит прогревание отработанного материала и выпаривание из него остатков экстрагента. Пары направляют в конденсатор, а конденсат отводят из сборника через патрубок 22 и смешивают с настоем или используют по иному назначению. По окончании выпаривания резервуар заполняют водой через патрубок 6, включают разрыхляющее устройство и насос подачей вверх. Происходит размывание слоя отработанного материала, который вместе с промывной водой выгружают из корпуса через патрубок 4. В завершение работы резервуар ополаскивают водой.

Источники информации
1. Стабников В. Н., Попов В.Д., Лысянский В.М., Редько Ф.А. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Пищевая промышленность, 1976. - С. 638-639.

2. GB 1504928 (Society des Produits Nestle S.A.) 22.03.78, B 01 D 11/02.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности ликероводочному производству, а также химической, фармацевтической промышленности. Установка содержит вертикальный цилиндроконический корпус с загрузочными и выгрузочными патрубками, коаксиально расположенный в нем разделитель, открытый сверху и снизу, встроенный теплообменник в виде рубашки, перколятор, разрыхляющее устройство, реверсируемый осевой насос с вариатором скорости вращения. Установка снабжена выносным поверхностным конденсатором, сборником конденсата и патрубком подачи острого пара. При реверсировании подачи насоса в корпусе установки создается разнонаправленная циркуляция суспензии с четким разделением восходящего и нисходящего потоков. В основном периоде процесса подачу насоса направляют вверх, поэтому внутри разделителя раствор совершает восходящее движение, а в пространстве между разделителем и корпусом - нисходящее. Изобретение обеспечивает повышение удельной производительности и эффективности работы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Экстракционная установка, содержащая вертикальный резервуар с загрузочным и выгрузочным патрубками, нижняя часть корпуса которого выполнена в виде усеченного конуса, приваренного широким основанием к верхней цилиндрической обечайке, воздушную трубу, перколятор, насос и установленный в корпусе коаксиально разделитель, отличающаяся тем, что разделитель имеет цилиндроконическую форму, открытую сверху и снизу, перколятор установлен внутри цилиндрической части разделителя, насос имеет осевое исполнение с возможностью реверсирования и варьирования подачи и встроен в днище резервуара так, что рабочее колесо насоса входит внутрь узкой части разделителя, при этом установка снабжена разрыхляющим устройством, расположенным над перколятором. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена встроенным теплообменником в виде рубашки, приваренной к конической части разделителя и оснащенной патрубками для подвода и отвода теплоносителя. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена выносным поверхностным конденсатором, сборником конденсата и патрубком подачи острого пара в резервуар, причем конденсатор подключен приемным патрубком к воздушной трубе и отводящим патрубком - к сборнику конденсата, а патрубок подачи острого пара встроен в днище резервуара.