ЭКСТРАКТОР ВИБРАЦИОННЫЙ Российский патент 2015 года по МПК B01D11/02 

Изобретение относится к колонным массообменным аппаратам непрерывного действия для систем твердое - жидкое и может быть использовано для экстрагирования (выщелачивания) извлекаемых веществ из растительного сырья в пищевой, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен вибрационный экстрактор [1], относящийся к группе колонных массообменных аппаратов непрерывного действия для системы твердое тело - жидкость, работающих в условиях противоточного движения фаз. Экстрактор включает вертикальный цилиндрический корпус, в котором установлен шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении, устройства ввода и вывода фаз, закрепленные на штоке перфорированные тарелки с выполненными в них окнами оснащенными с обеих сторон тарелок соплами, содержащими фильтрующие элементы.

Недостатками экстрактора являются: унос свежего экстрагента вместе с выгружаемой твердой фазой, возможность утечки суспензии из аппарата через устройство подачи твердой фазы, сложность конструкции тарелок, трудность обработки мелкодисперсной твердой фазы в условиях противотока сопровождающаяся ее уносом.

Наиболее близким по техническому решению является экстрактор вибрационный [2], относящийся к группе колонных массообменных аппаратов непрерывного действия. Экстрактор вибрационный включает вертикальный корпус с устройствами ввода жидкой фазы, установленный в корпусе с возможностью продольного возвратно-поступательного движения шток с жестко закрепленными на нем тарелками, перфорированными свободными отверстиями для прохода фаз и снабженные бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, наклонный шнековый питатель для непрерывного ввода твердой фазы в нижнюю часть аппарата, устройство для одновременного вывода фаз в верхней части аппарата.

Недостатком данного технического решения является невысокая концентрация извлекаемых веществ в экстракте.

Целью изобретения является повышение выхода извлекаемых веществ из экстрагируемого растительного сырья и увеличение их концентрации в готовом экстракте.

Технический результат достигается за счет того, что вибрационный экстрактор, содержащий вертикальный корпус с устройствами ввода жидкой фазы, шток с жестко закрепленными на нем тарелками, перфорированными свободными отверстиями для прохода фаз и снабженные бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, наклонный питающий шнек для непрерывного ввода твердой фазы в низ аппарата, устройство для одновременного вывода фаз в верхней части корпуса, согласно изобретению оснащен контуром рециркуляции экстрагента, содержащим устройства для отделения твердой фазы, насос, напорный бак, расходомер, систему запорных кранов, а в нижней половине экстрактора дополнительно установлен штуцер для непрерывного ввода возвращаемого экстракта.

Непрерывный отбор готового экстракта и последующий возврат его части в аппарат вместе со свежим экстрагентом позволяет улучшить условия массоотдачи вследствие того, что полученная жидкая фаза имеет меньшее поверхностное натяжение, чем свежий экстрагент [3]. Это улучшит смачиваемость и условия проникновения такого раствора в поры частиц твердой фазы, что интенсифицирует массоотдачу и в целом, повысит концентрацию извлекаемых веществ в полученном экстракте.

На чертеже представлена схема установки для реализации изобретения.

Экстрактор вибрационный состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с штуцерами 2, 3, 4 для ввода экстрагента и 5 для вывода суспензии, шнекового питателя 6 для ввода твердой фазы. В корпусе установлен шток 7 с жестко закрепленными на нем перфорированными тарелками 8 с бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз. Экстрактор дополнительно оснащен контуром рециркуляции, включающим сита 9, вакуум-фильтр 10, насос 11, напорный бак 12, расходомер 13 и систему запорных кранов 14.

Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая твердая фаза подается в шнековый питатель 6, который обеспечивает ее заданный расход и подачу в нижнюю часть экстрактора. Свежий экстрагент и экстракт подаются одновременно или раздельно через штуцеры 2, 3, 4. Отношение количества свежего экстрагента и экстракта, возвращаемого в аппарат, регулируется системой запорных кранов 14 и зависит от вида перерабатываемого сырья и требуемой конечной концентрации готового экстракта. Твердая фаза поступает в нижнюю часть аппарата, интенсивно перемешивается с экстрагентом в поле низкочастотных механических колебаний, создаваемом штоком 7 с закрепленными на нем перфорированными тарелками 8. Образовавшаяся суспензия движется снизу вверх вдоль оси аппарата за счет вытеснения ее свежими объемами жидкой и твердой фаз, поступающими в нижнюю часть экстрактора.

Время нахождения контактирующих фаз в экстракторе зависит от расхода фаз, гидродинамических условий, создаваемых в аппарате вибрационными тарелками, длины пути (высоты аппарата). Пройдя снизу вверх через рабочую зону экстрактора, суспензия отводится из него через штуцер 5 сначала на сита 9, где осуществляется грубое отделение твердой фазы, а затем на вакуум-фильтр 10, где осуществляется тонкая очистка экстракта от твердой фазы. Полученный экстракт насосом 11 подается в напорный бак 12, откуда часть его отводится как готовый продукт, а часть возвращается в экстрактор через расходомер 13 и с помощью системы запорных кранов 14 подается в штуцер 4 для повышения концентрации готового экстракта. Для интенсификации массообмена за счет снижения поверхностного натяжения возвращаемый экстракт подается либо через штуцер 3, дополнительно установленный в нижней половине корпуса, либо вводится в поток свежего экстрагента, подаваемого в штуцер 2.

Положительный эффект от изобретения заключается в повышении концентрации готового экстракта, более полном извлечении веществ из твердой фазы вследствие снижения поверхностного натяжения жидкой фазы, улучшении смачиваемости частиц твердой фазы и массоотдачи с поверхности твердых частиц. Это позволит обеспечить более рациональное использование сырья, повысить концентрацию извлекаемых веществ и снизить энергозатраты на последующее концентрированно экстракта.

Литература

1. П.П. Лобода, А.Л. Игнатенко. Массообменный аппарат. Патент №778740. Опубл. в 1980, бюл. №42.

2. А.Ф. Сорокопуд, П.П. Иванов, И.Н. Кустов. Экстрактор вибрационный. Патент №2257937. Опубл. в 2005, бюл. №22.

3. Сорокопуд А.Ф. Физико-химические свойства экстрактов красной смородины и рябины / А.Ф. Сорокопуд, Н.Г. Третьякова, А.С. Мустафина // Хранение и переработка сельхозсырья, 2000, №12. - С.62-64.

Изобретение относится к колонным массообменным аппаратам непрерывного действия для систем твердое - жидкость и может быть использовано для экстрагирования (выщелачивания) извлекаемых веществ из растительного сырья в пищевой, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности. Для повышения выхода извлекаемых веществ из экстрагируемого растительного сырья и увеличения их концентрации в готовом экстракте предлагается оснастить конструкцию экстрактора контуром рециркуляции экстрагента, содержащим устройства для отделения твердой фазы, насос, напорный бак, расходомер, систему запорных кранов, а в нижней половине экстрактора дополнительно установить штуцер для непрерывного ввода жидкой фазы. Это обеспечит более широкую возможность возврата в аппарат части очищенного от твердой фазы экстракта в заданном соотношении со свежим экстрагентом, тем самым улучшая условия массообмена за счет снижения поверхностного натяжения жидкой фазы. 1 ил.

Экстрактор вибрационный, включающий вертикальный корпус с устройствами ввода жидкой фазы, шток с жестко закрепленными на нем тарелками, перфорированными свободными отверстиями для прохода фаз и снабженными бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, наклонный питающий шнек для непрерывного ввода твердой фазы в низ аппарата, устройство для одновременного вывода фаз в верхней части корпуса, отличающийся тем, что экстрактор оснащен контуром рециркуляции экстрагента, содержащим устройства для отделения твердой фазы, насос, напорный бак, расходомер, систему запорных кранов, а в нижней половине экстрактора дополнительно установлен штуцер для непрерывного ввода возвращаемого экстракта.