Способ получения водной вытяжки из ствола дерева (варианты) Российский патент 2022 года по МПК B01D1/00 B01D53/00 F26B3/02 

Изобретения относится к деревообрабатывающей промышленности и производству продуктов, содержащих биологически активные вещества.

Изобретения представляют собой способы получения водной вытяжки из ствола дерева.

Из RU 2717053 C2 известны система и способ для получения влаги из влагосодержащего сырья.

Система для получения влаги из влагосодержащего сырья включает герметичную камеру, теплоэлектронагреватели, установленные, например, внутри герметичной камеры, вакуумный насос, подсоединенный своим выходом к внутренней полости герметичной камеры, воздухоохладитель, емкость для сбора жидкости, датчик температуры, установленный внутри герметичной камеры, контроллер, подсоединенный своим первым входом к выходу источника сигналов задания, своим вторым и третьим входами к выходам датчика температуры.

Способ получения влаги из влагосодержащего сырья включает размещение внутри герметичной камеры влагосодержащего сырья, создание циркулирующего воздушного потока внутри герметичной камеры, обдувание поверхности влагосодержащего сырья циркулирующим воздушным потоком, насыщение циркулирующего воздушного потока парами влаги из влагосодержащего сырья, охлаждение циркулирующего воздушного потока, конденсация паров влаги из циркулирующего воздушного потока, получение жидкости из влагосодержащего сырья, причем нагревают влагосодержащее сырье до заранее определенной температуры, поддерживают температуру с помощью датчика температуры, обдувают при этой температуре влагосодержащее сырье циркулирующим воздушным потоком внутри герметичной камеры.

Получаемая в данном способе, осуществляемой с помощью данной системы жидкость нестабильна, имеет короткий срок годности без применения консерванта, может быть поражена грибами, может иметь повышенное содержание дрожжей.

Из RU 2206840 C2 известен способ камерной сушки влагосодержащих материалов, включающий конденсацию испаренной из пиломатериала влаги, производят путем частичного отбора компрессором влажного агента сушки из камеры и подачи его в калорифер с повышением в нем давления выше давления насыщения и нагревом калорифера в результате конденсации.

Из US 8881425 B2 известны система и способ сушки изделий из древесины в одной или нескольких печах. Сжигают топливо в одном или нескольких устройствах для сжигания, в результате чего получают нагретую текучую среду и дымовой газ. Нагретая текучая среда циркулирует, обеспечивая первичный источник тепла для одной или нескольких печей. Часть дымовых газов передается для обеспечения вторичного источника тепла одной или нескольким печам.

Технической проблемой применительно к деревообрабатывающей промышленности является неэффективное и неполное использование лесных ресурсов. Другой технической проблемой являются трудности технологического процесса и высокая стоимость получения продуктов, содержащих биологически активные вещества естественного происхождения, нестойкость биологически активными веществ.

Предлагаются способы получения водной вытяжки из ствола дерева, которые осуществляются с помощью комплексной производственной линии для обработки дерева и получения водной вытяжки из ствола дерева.

Для осуществления способов получения водной вытяжки из ствола дерева предлагается комплексная производственная линия, включающая деревообрабатывающую линию и линию для получения водной вытяжки из ствола дерева, причем две линии совмещены так, что деревообрабатывающая линия включает по меньшей мере одну сушильную камеру для пиломатериалов, которая одновременно выполняет функцию камеры насыщения производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева.

В данной комплексной производственной линии могут использоваться охарактеризованные ниже варианты производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева. Следует отметить, что для создания комплексной производственной линии могут быть применимы и другие варианты производственных линий, помимо раскрытых в описании, необходимым условием для создания комплексной производственной линии является оборудование сушильной камеры деревообрабатывающей линии таким образом, чтобы она выполняла функции камеры насыщения производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева.

Вариант производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева включает по меньшей мере одну сушильную камеру, выполняющую функцию камеры насыщения, к которой подсоединены трубопровод по забору влажного воздуха и трубопровод по возврату сухого воздуха, трубопровод по забору влажного воздуха соединен с вентилятором высокого давления, выход вентилятора высокого давления соединен со входом циклона очистки от твердых частиц, выход циклона очистки от твердых частиц соединен с горячим входом рекуператора, горячий выход рекуператора соединяется с горячим входом теплообменника, горячий выход теплообменника соединяется со входом циклона отделения конденсата, выход циклона отделения конденсата соединен с холодным входом рекуператора, холодный выход рекуператора соединен с трубопроводом возврата сухого воздуха, свободный выход циклона отделения конденсата соединен с первичной емкостью для конденсата, а холодный выход теплообменника соединен с генератором ледяной воды.

Другой вариант производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева включает по меньшей мере одну сушильную камеру, выполняющую функцию камеры насыщения, линия также включает пиломатериалы, вентиляторы сушильной камеры, фальшпотолок, воздухозаборник с расширяющимся сечением, возвратную трубу, холодный теплообменник, холодильное оборудование, причем трубки холодного теплообменника соединены с холодильным оборудованием с возможностью подачи по ним хладагента, горячий теплообменник, вентилятор сушильно-конденсационной камеры, поддон для сбора твердых частиц, первичную емкость, датчик температуры и влажности воздуха, датчик влажности древесины, датчик уровня водной вытяжки, защитная сетка, калорифер, автоматическую систему управления конденсационной сушки, шторки безопасности, фильтр очистки от твердых частиц.

Вариант способа получения водной вытяжки из ствола дерева осуществляется следующим образом. Размещают фрагменты ствола дерева по меньшей мере в одной камере насыщения, насыщают воздух водным паром, содержащим растворенные биологически активные вещества с помощью испарения с поверхности сырья, производят забор полученной смеси из камеры насыщения в систему, включающую по меньшей мере один рекуператор и по меньшей мере один теплообменник, отделяют водный раствор с помощью по меньшей мере одного циклонного сепаратора конденсата, возвращают воздух в камеры насыщения для повторного использования, фильтруют полученный водный раствор, перекачивают полученный водный раствор в емкость для хранения и последующей переработки.

Другой вариант способа получения водной вытяжки из ствола дерева осуществляется следующим образом. Размещают фрагменты ствола дерева в по меньшей мере одной камере насыщения, забирают горячий влажный воздух из сушильной камеры, являющейся камерой насыщения, через воздухозаборник с расширяющимся сечением, пропускают горячий влажный воздух через холодный теплообменник, трубки которого соединены с холодильным оборудованием с возможностью подачи по ним хладагента, производя таким образом охлаждение влажного воздуха и конденсацию пара на пластинах теплообменника, причем в процессе охлаждения водная вытяжка стекает в поддон и через фильтр очистки от твердых частиц попадает в первичную емкость, далее разворачивают поток осушенного и охлажденного воздуха с помощью трубопровода на 90°, пропускают поток воздуха через горячий теплообменник и возвращают через возвратную трубу в по меньшей мере одну сушильную камеру, являющуюся камерой насыщения, для повторного использования.

Необходимым условием для осуществления предлагаемых способов является создание комплексной производственной линии, является оборудование сушильной камеры деревообрабатывающей линии таким образом, чтобы она выполняла функции камеры насыщения, в зависимости от состава производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева могут меняться и некоторые действия способа получения водной вытяжки из ствола дерева.

Техническим результатом является совмещение в одном производстве двух линий, обеспечивающих получение двух продуктов: продуктов обработки дерева и продуктов, включающих водную вытяжку из ствола дерева, содержащих биологически активные вещества.

Совмещение двух производственных линий в одну комплексную линию позволяет более полно и комплексно использовать древесное сырье, что обеспечит как экономический эффект, так и положительное влияние на экологию, обеспечит экономию лесных ресурсов. Особо нужно отметить, что применение комплексной технологической линии полностью исключает выбросы загрязняющих веществ и водяного пара из сушильной камеры на рабочих режимах, что снизит углеродный след от предприятий деревообработки, которые будут использовать разработанную технологию.

Предлагаемые способы позволяют получить водную вытяжку из ствола дерева, включающую широкий спектр биологически активных веществ природного происхождения, причем состав биологически активных веществ в получаемой водной вытяжке из ствола сосны является достаточно устойчивым (стабильным).

Применение продуктов, включающих водную вытяжку из ствола дерева, содержащих биологически активные вещества, возможно, например, в косметологической, фармацевтической и пищевой промышленности.

Изобретения поясняются иллюстрациями.

На фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая общий принцип производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева.

На фиг. 2-4 показаны разные варианты производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева. На фиг. 3, 4 помимо боковой проекции показан также вид сверху.

На иллюстрациях позициями показаны:

1 - сушильная камера, выполняющая также функцию камеры насыщения,

2 - циклон очистки,

3 - рекуператор,

4 - теплообменник,

5 - генератор ледяной воды,

6 - циклонный сепаратор конденсата,

7 - вентилятор (вентиляторы),

8 - пиломатериалы,

9 - калорифер,

10 - холодный теплообменник,

11 - холодильное оборудование,

12 - горячий теплообменник,

13 - водная вытяжка,

14 - сушильно-конденсационная камера,

15 - поддон для сбора твердых частиц,

16 - датчик уровня водной вытяжки,

17 - возвратная магистраль,

18 - штатное оборудование сушильной камеры,

19 - насосно-фильтрационное оборудование,

20 - воздухозаборник,

21 - первичная емкость,

22 - защитная сетка,

23 - автоматика сушки,

24 - фильтр отчистки от твердых частиц,

25 - вентилятор высокого давления,

26 - емкость для готовой продукции,

27 - клапаны приточно-вытяжной вентиляции,

28 - фальшпотолок,

29 - датчик температуры и влажности воздуха,

30 - датчик влажности древесины,

31 - магистраль забора воздуха,

32 - котел,

33 - шторки безопасности,

34 - сырые пиломатериалы,

35 - сухие пиломатериалы,

36 - сухие пиломатериалы требуемой влажности и качества,

37 - влажный воздух,

38 - сухой воздух,

39 - фильтрация и подготовка.

Следует отметить, что производственная линия, включающая деревообрабатывающую линию и линию для получения водной вытяжки из ствола дерева, может включать разные по своему составу деревообрабатывающие линии и линии для получения водной вытяжки из ствола дерева.

Деревообрабатывающая линия может представлять собой любую деревообрабатывающую линию, известную из уровня техники, или созданную на основе правил, известных из уровня техники. Условием, определяющим возможность использования деревообрабатывающей линии в составе комплексной линии, является наличие сушильной камеры для пиломатериалов.

Ниже представлены примеры деревообрабатывающих линий, которые могут использоваться для осуществления предлагаемых способов.

Деревообрабатывающая линия представляет последовательно установленные: лесопильную раму, цепные транспортеры, предназначенные для сортировки распиленных бревен разных размеров, накопители, окорочные станки, предназначенные для снятия коры, цепные транспортеры, предназначенные для транспортировки от окорочных станков в сушильные камеры, сушильные камеры, цепные транспортеры, предназначенные для транспортировки от сушильных камер в пакетирующее устройство.

Деревообрабатывающая линия включает углопильные циркулярные станки, транспортеры, окорочные станки, брусовальные станки, кромкообрезные станки, цепные транспортеры, предназначенные для транспортировки от окорочных станков в сушильные камеры, сушильные камеры, накопители, пакетирующие устройства.

Что касается линии для получения водной вытяжки из ствола дерева, то она также может иметь разный состав. В качестве компонента составной производственной линии могут быть применены технологические линии для получения водной вытяжки из ствола дерева, раскрытые в описании, но могут использоваться и технологические линии другой компоновки.

Преимуществом является возможность не вносить серьезных изменений в конструкцию сушильной камеры (камеры насыщения), а процесс сушки пиломатериалов осуществляется в штатном режиме и требует минимальных изменений настроек автоматики управления.

Для обеспечения получения двух видов продукции при организации сушки обеспечивается герметичность сушильной камеры путем проклейки швов и установки герметичных уплотнителей дверей и ворот, добавляя ей функцию камеры насыщения, организации забора влажного воздуха и возврата его обратно, установки сушильно-конденсационного оборудования, которое может иметь различную конструкцию в зависимости от типа сушильной камеры, установки насосно-фильтрационной линии, приборов учета и емкостей для сбора готовой продукции.

Метод получения водного раствора, насыщенного биологически активными веществами из ствола сосны заключается в размещении распиленных, для увеличения площади отдачи фрагментов ствола сосны в камере насыщения.

Экспериментальным и расчетным путем удалось создать технологическую линию, работающую на принципе полной рециркуляции воздуха как носителя насыщенного пара в системе, состоящей из нескольких герметично закрытых камер насыщения.

Ствол сосны, стандартизованный согласно ГОСТ 9463-2016, распиливается на заготовки заданного размера для увеличения площади испарения и укладывается в сушильной камере в штабеля.

Процесс сушки происходит при температуре от 40 до 65°С потоками воздуха.

Изменение температурного режима и направление потоков нагретого воздуха происходит в зависимости от технологического этапа, влажности древесины и воздуха по специальной программе, для наиболее эффективного высушивания сырья.

Насыщенный парами воздух нагнетается в установку осушения, где он очищается от твердых взвешенных частиц и проходит двухуровневое охлаждение с последующим осушением, с целью отбора жидкости, насыщенной отдельными биологически активными компонентами. Полученный таким образом продукт проходит в очистку.

Полученный водный раствор подвергается многоступенчатой фильтрации (очищению) и перекачивается в емкость для хранения.

Преимуществом данного изобретения является возможность не вносить серьезных изменений в конструкцию сушильной камеры (камеры насыщения), а процесс сушки пиломатериалов осуществляется в штатном режиме и требует минимальных изменений настроек автоматики управления.

Производственная линия для получения водной вытяжки из ствола дерева может быть выполнена следующим образом.

Для организации производства водной вытяжки требуется установить в сушильной камере трубопровод по забору влажного воздуха и трубопровод по возврату сухого воздуха. Трубопровод по забору влажного воздуха соединяется с вентилятором высокого давления (25), выход вентилятора соединяется со входом циклона очистки от твердых частиц (2), выход циклона очистки от твердых частиц соединяется с горячим входом рекуператора (3), горячий выход рекуператора соединяется с горячим входом теплообменника (4), горячий выход теплообменника соединяется со входом циклона отделения конденсата (6), выход циклона соединяется с холодным входом рекуператора, через холодный выход рекуператора осушенный воздух нагревается и возвращается по трубопроводу (17) обратно в сушильную камеру. Свободный выход циклона соединяется с первичной емкостью для конденсата, а холодный выход теплообменника с генератором ледяной воды (5).

Технологический процесс происходит следующим образом. Весь цикл сушки и получения водной вытяжки осуществляется в полностью автоматическом режиме.

После включения автоматики блок подает сигнал на включение котла и генератора ледяной воды. Осуществляется накопление тепловой энергии в теплоаккумуляторе и льда в генераторе. В зависимости от типа, мощности и объема аккумулятора и ГЛВ этот процесс может занимать разное время, что учитывается при настройке управляющих команд. После окончания накопления тепловой энергии и льда теплоноситель начинает подаваться к калориферам и проходит сигнал на включение вентиляторов. Температура в сушильной камере поднимается до 65°С. Этот режим поддерживается в течение часа. В конце режима подается сигнал на открытие клапанов вентиляции.

После закрытия клапанов устанавливаются температурные режимы, необходимые для осуществления процесса качественной сушки.

Одновременно подается сигнал на включение вентиляторов высокого давления и насоса генератора ледяной воды. Пар из сушильной камеры (камеры насыщения) подается в сушильно-конденсационную камеру, а холодная вода начинает циркулировать в охлаждающем контуре теплообменника.

По мере достижения заданной влажности в сушильной камере (камере насыщения) автоматика подает сигнал на открытие клапана вентиляции.

В целом автоматика в процессе сушки работает в штатном режиме.

По мере истощения запаса льда в генераторе ледяной воды, что фиксирует датчик температуры, автоматика отключает насос ГЛВ и вентиляторы высокого давления, происходит процесс накопления льда, после чего происходит их включение.

Технологический процесс завершается после достижения древесиной заданного уровня влажности.

Паровоздушная смесь конденсируется в рекуператоре и теплообменнике. Образовавшаяся водная вытяжка под действием высокого давления, создаваемого вентилятором, вместе с осушенным воздухом попадает в циклон, где отделяется от него под действием центробежной силы и стекает в первичную емкость.

Производственная линия для получения водной вытяжки из ствола дерева может быть представлена иначе.

Применяется сушильная камера конденсационного типа.

Полная технологическая линия состоит из следующих элементов: сушильная камера (камера насыщения), пиломатериалы (8), вентиляторы сушильной камеры (7), фальшпотолок (28), воздухозаборник (20), возвратная труба (17), холодный теплообменник (10), холодильное оборудование (11), горячий теплообменник (12), вентилятор (7) сушильно-конденсационной камеры, поддон для сбора твердых частиц (15), первичная емкость (21), датчик температуры и влажности воздуха (29), датчик влажности древесины (30), датчик уровня водной вытяжки (16), защитная сетка (22), калорифер (9), автоматика конденсационной сушки (23), шторки безопасности (33), фильтр очистки от твердых частиц (24).

Преимуществом данной схемы является наиболее эффективный сбор водной вытяжки, замкнутость всей системы, щадящие режимы сушки с получением высококачественных сухих пиломатериалов, компактность оборудования, низкое энергопотребление.

Для организации производства водной вытяжки требуется в противоположной от загрузочных ворот стене сделать прямоугольный проем. В проем устанавливается воздухозаборник. В пространстве фальшпотолка организуется вырез круглого сечения, в проем которого устанавливается возвратная труба, соединенная с вентилятором.

Принцип действия оборудования состоит в следующем:

- горячий влажный воздух забирается из сушильной камеры (камеры насыщения) через воздухозаборник с помощью вентилятора,

- далее горячий влажный воздух проходит через теплообменник,

- трубки теплообменника соединены с холодильным оборудованием и по ним подается хладагент,

- проходя через теплообменник, влажный воздух охлаждается, а пар, которым он насыщен, конденсируется на пластинах теплообменника,

- водная вытяжка стекает в поддон и через фильтр очистки от твердых частиц попадает в первичную емкость,

- осушенный и охлажденный воздух разворачивается на 90° и, проходя через теплообменник, вновь нагревается и возвращается в сушильную камеру (камеру насыщения) через возвратную трубу для повторного использования.

Технологический процесс выглядит следующим образом. Весь цикл сушки пиломатериалов и получения водной вытяжки осуществляется в полностью автоматическом режиме.

После включения автоматики блок подает сигнал на включение котла, соединенного с калорифером и вентиляторами сушильной камеры. Происходит разогрев камеры до 65°С, и этот режим поддерживается в течение 1 часа. По окончанию режима разогрев калориферов прекращается и подается сигнал на включение вентиляторов конденсационной камеры. В случае перегрева хладагента в начальный момент работы автоматика открывает шторки безопасности. В дальнейшем автоматика поддерживает оптимальный режим для сушки пиломатериалов, а по мере заполнения первичной емкости включает насос, который перекачивает водную вытяжку для дальнейшей фильтрации и подготовки.

Производственный цикл завершается при достижении пиломатериалами заданного уровня влажности.

Водная вытяжка ствола дерева получена технологией комплексной переработки растительного сырья. Технология исключает использование каких-либо экстрагентов и позволяет получить особо чистый натуральный продукт для использования в косметической, пищевой и фармацевтической промышленностях.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и производству продуктов, содержащих биологически активные вещества. Способ получения водной вытяжки из ствола дерева включает применение комплексной производственной линии, включающей деревообрабатывающую линию и линию для получения водной вытяжки из ствола дерева. Причем деревообрабатывающая линия включает по меньшей мере одну сушильную камеру для пиломатериалов, которая одновременно выполняет функцию камеры насыщения производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева. Обеспечивается более полное и комплексное использование древесного сырья, исключение выбросов загрязняющих веществ, а также получение водной вытяжки из ствола дерева, включающей широкий спектр биологически активных веществ природного происхождения, причём состав биологически активных веществ в получаемой водной вытяжке является достаточно стабильным. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ получения водной вытяжки из ствола дерева, включающий размещение сырья в камере, отличающийся тем, что применяют комплексную производственную линию, включающую деревообрабатывающую линию и линию для получения водной вытяжки из ствола дерева, совмещённые так, что деревообрабатывающая линия включает по меньшей мере одну сушильную камеру для пиломатериалов, которая одновременно выполняет функцию камеры насыщения производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева, а для получения водной вытяжки из ствола дерева размещают фрагменты ствола дерева по меньшей мере в одной камере насыщения, создают циркулирующий воздушный поток внутри герметичной камеры, насыщают воздух биологически активными веществами с помощью испарения с поверхности сырья, производят забор полученной смеси из камеры насыщения в систему, включающую по меньшей мере один рекуператор и по меньшей мере один теплообменник, отделяют водный раствор с помощью по меньшей мере одного циклонного сепаратора конденсата, возвращают воздух в камеры насыщения для повторного использования, фильтруют полученный водный раствор, перекачивают полученный водный раствор в ёмкость для хранения и последующей переработки.

2. Способ получения водной вытяжки из ствола дерева, включающий размещение сырья в камере, отличающийся тем, что применяют комплексную производственную линию, включающую деревообрабатывающую линию и линию для получения водной вытяжки из ствола дерева, совмещённые так, что деревообрабатывающая линия включает по меньшей мере одну сушильную камеру для пиломатериалов, которая одновременно выполняет функцию камеры насыщения производственной линии для получения водной вытяжки из ствола дерева, а для получения водной вытяжки из ствола дерева размещают фрагменты ствола дерева по меньшей мере в одной камере насыщения, забирают горячий влажный воздух из сушильной камеры, являющейся камерой насыщения, через воздухозаборник, пропускают горячий влажный воздух через холодный теплообменник, трубки которого соединены с холодильным оборудованием с возможностью подачи по ним хладагента, производя таким образом охлаждение влажного воздуха и конденсацию пара на пластинах теплообменника, причём в процессе охлаждения водная вытяжка стекает в поддон и через фильтр очистки от твердых частиц попадает в первичную емкость, далее разворачивают поток осушенного и охлаждённого воздуха с помощью трубопровода на 90°, пропускают поток воздуха через горячий теплообменник и возвращают через возвратную трубу в по меньшей мере одну сушильную камеру, являющуюся камерой насыщения, для повторного использования.