Ультразвуковой экстрактор Российский патент 2023 года по МПК B01D11/02 B06B1/06 

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для осуществления процесса экстрагирования под воздействием ультразвукового поля, и может быть использовано в пищевой, химической, парфюмерной, косметической, фармакологической промышленности для получения композиций и чистых экстрактов из сырья растительного и животного происхождения.

Наиболее близким по своей сущности и взятым за прототип является экстракционная установка (Описание в автореферате Евсеева С.С. Разработка способа получения экстракта из тутовых плодов и совершенствование процесса его сушки: автореферат дис. кандидата техн. наук: 05.18.12 / Евсеева София Сергеевна. – Краснодар, 2021. – 20 с.
URL: https://kubstu.ru/data/fdlist/FDT0527.pdf?ag5q2o), содержащая внешний бункер, внутри которого размещена рабочая экстракционная камера с крышкой на которой размещен генератор ультразвука с ультразвуковым зондом, транспортер и ванну для сбора экстракта. Рабочая камера оснащена патрубком для подвода экстрагента и патрубком ввода сырья для экстракции, предварительно обработанного в шнековой соковыжималке. В ванну экстракционной установки погружена труба для перекачки экстракта, соединенная с насосом для перекачки экстракта.

Недостатком известного экстрактора являются низкая интенсификация процесса массообмена за счет отсутствия направленной циркуляции смеси сырья и экстрагента, не гарантированное разрушение струей экстрагента предварительно спрессованного сырья, подаваемого в аппарат, опасность возникновения застойных зон в экстракторе, невозможность регулирования температурного режима ведения процесса, а также невозможность регулирования степени измельчения сырья, подаваемого на экстрагирование, а также невозможность регулирования степени освобождения твердой составляющей шрота от жидкого экстракта.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в интенсификации процесса массообмена при экстрагировании, повышении производительности за счет перемешивания и циркуляции смеси измельченного сырья экстрагентом, исключение застойных зон в аппарате, обеспечение требуемого температурного режима экстрагирования, реализация процесса в условиях герметичности с целью исключения окислительного воздействия кислорода воздуха на смесь, либо испарения летучего экстрагента, регулирование степени измельчения исходного сырья в зависимости от его вида, а также изменения величины отжима шрота от экстракта.

Технический результат достигается тем что в ультразвуковом экстракторе, включающем внешний металлический бункер с крышкой, камеру экстракционную с источниками ультразвукового излучения, новым является то, что камера экстракционная оснащена теплообменной рубашкой и мешалкой ленточного типа, устройство для разделения экстрагента и шрота выполнено в виде герметичного перфорированного корпуса с рубашкой, зубчатыми подающими и зубчатыми прессующими валками, а устройство для регулирования степени отжатия шрота представляет собой винтовой запорный клапан.

На фиг. 1 представлен общий вид ультразвукового экстрактора. На фиг. 2 представлено сечение А-А на общем виде.

Экстрактор содержит внешний металлический цилиндрический бункер 1 с крышкой 10 внутри которого располагается экстракционная камера 6, оснащенная ленточной мешалкой 9, приводимой во вращение от привода 11. Нижняя часть экстракционной камеры 6 имеет фланцевое днище, на котором с обеих его сторон размещены ультразвуковые излучатели 2. Экстракционная камера 6 имеет теплообменную рубашку 5, по патрубку 4 в которую осуществляется подвод теплоносителя, а по патрубку 7 его отвод.

Экстрагент в аппарат поступает посредством патрубка 3.

Перегрузочные окна 8, выполненные в верхней части экстракционной камеры 6 предназначены для направленного перемещения смеси экстрагента и измельченного исходного сырья из экстракционной камеры по зазору между внешней поверхностью экстракционной камеры 6 с теплообменной рубашкой 5 и внутренней поверхностью внешнего бункера 1 на последующее прессование.

Приёмный бункер 15 предназначен для подачи исходного сырья в корпус 13 штифтового измельчителя с приводом 12, оснащенного подвижными 14 и неподвижными 16 штифтами, обеспечивающими измельчение исходного сырья.

Шлюзовый питатель 17 обеспечивает подачу измельченного исходного сырья в трубопровод 18 ввода сырья в экстрактор.

Корпус 20 камеры отжима выполнен перфорированным для обеспечения возможности отделения шрота от экстракта и стекания последнего в полость между корпусом 20 камеры отжима и рубашкой 23 откуда осуществляется его отвод посредством патрубка 26. Для разделения смеси экстракта и предварительно измельченного сырья служат зубчатые прессующие валки 22, смесь к которым подают зубчатые подающие валки 21. Для регулировки степени отжатия шрота предусмотрено устройство 24 винтового типа.

Транспортёр 25 обеспечивает отвод шрота из аппарата на дальнейшую технологическую операцию.

В рубашке 23 предусмотрен патрубок 19 для подачи моющей среды при санитарной обработке камеры 20 отжима.

Ультразвуковой экстрактор работает следующим образом. Исходное кусковое сырьё загружается в приёмный бункер 15, прикреплённый к корпусу штифтового измельчителя 13 внутри которого расположены диски с подвижными штифтами 14 приводимыми от привода 12 и неподвижными штифтами 16. В зазоре между подвижными 14 и неподвижными штифтами 16 сырье измельчается. При этом регулируя скорость вращения диска с подвижными штифтами 14 обеспечивается изменение степени измельчения исходного сырья, что позволяет добиться требуемых размеров частиц измельченного сырья в зависимости от его структуры и условий экстрагирования.

Измельчённое сырьё шлюзовым питателем 17 подается в трубопровод 18, а по нему во внутреннее пространство экстракционной камеры 6, где подвергаются температурному воздействию за счёт передачи теплоты от теплообменной рубашки 5, куда по патрубку 4 вводится теплоноситель и по патрубку 7 отводится из рубашки, а также воздействию ультразвуковых волн со стороны ультразвукового излучателя 2.

Энергия теплоносителя и ультразвуковое излучение обеспечивают температурное воздействие на обрабатываемое сырье, создавая благоприятные условия для его пропитки экстрагентом и диффузии растворимых веществ из внутриклеточной структуры к поверхности частицы. Также за счет кавитационных эффектов, сопровождающих распространение ультразвуковой волны, обеспечивается снижение толщины ламинарного слоя экстрагента у поверхности частиц сырья, что значительно повышает коэффициент внешней диффузии и интенсифицирует массообмен.

Экстрагент подаётся в экстракционной камеру 6 по патрубку 3.

Ленточная мешалка 9, приводимая во вращение от привода 11, обеспечивает направленную циркуляцию смеси экстрагента и измельченных частиц сырья, равномерную обработку их теплотой, подводимой теплообменной рубашкой 5 и энергией ультразвукового излучения со стороны излучателя 2. Кроме того, перемешивание смеси в экстракционной камере 6 позволяет исключить образование в ней застойных зон, что повышает эффективность работы экстрактора.

Двигаясь снизу-вверх в экстракционной камере смесь измельчённых частиц сырья и экстрагента через перегрузочные окна 8 поступает в пространство между внутренней поверхностью стенок внешнего бункера 1 и наружной поверхностью экстракционной камеры 6 с теплообменной рубашкой 5, откуда под действием собственного веса перемещается в направлении перфорированного корпуса камеры 20 отжима. При этом также испытывая воздействие ультразвукового излучения со стороны излучателя 2 прикреплённого к нижней поверхности фланцевого днища экстракционной камеры 6.

Зубчатые подающие валки 21, размещённые внутри перфорированного корпуса 20 камеры отжима, захватывают смесь экстрагента и измельченного сырья и нагнетают её в сторону зубчатых прессующих валков 22, посредством которых осуществляется механическое разделение экстракта и шрота. При этом экстракт через перфорацию корпуса 20 камеры отжима поступает в пространство между корпусом 20 и рубашкой 23, после чего по патрубку 26 отвода экстракта удаляется из аппарата.

Отжатый шрот, пройдя устройство 24 винтового типа для регулировки степени отжатия поступает на транспортер 25 и выводится из аппарата.

Посредством поворота рукоятки в ту или иную сторону винт устройства 24 и связанный с ним клапан перемещается в горизонтальной плоскости и создает условия для изменения проходного сечения отверстия для выхода шрота, что позволяет изменять степень его отжатия от экстракта без остановки работы всего экстрактора.

Для обработки полости между рубашкой 23 и корпусом 20 камеры отжима, зубчатых подающих валков 20 и зубчатых прессующих валков 22 предусмотрен патрубок 19, куда во время санитарной обработки поступают моющие жидкости.

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для осуществления процесса экстрагирования под воздействием ультразвукового поля, и может быть использовано в пищевой, химической, парфюмерной, косметической, фармакологической промышленности для получения композиций и чистых экстрактов из сырья растительного и животного происхождения, в частности к ультразвуковому экстрактору. Экстратор содержит внешний металлический бункер с крышкой, камеру экстракционную с источниками ультразвукового излучения. Причем камера экстракционная оснащена теплообменной рубашкой и мешалкой ленточного типа. Кроме того, устройство для разделения экстрагента и шрота выполнено в виде герметичного перфорированного корпуса с рубашкой, зубчатыми подающими и зубчатыми прессующими валками, а устройство для регулирования степени отжатия шрота представляет собой винтовой запорный клапан. Технический результат заявленного изобретения заключается в интенсификации процесса массообмена при экстрагировании, повышении производительности, исключение застойных зон в аппарате, обеспечение требуемого температурного режима экстрагирования, реализация процесса в условиях герметичности, регулирование степени измельчения исходного сырья, а также изменения величины отжима шрота от экстракта. 2 ил.

Ультразвуковой экстрактор, содержащий внешний металлический бункер с крышкой, камеру экстракционную с источниками ультразвукового излучения, отличающийся тем, что камера экстракционная оснащена теплообменной рубашкой и мешалкой ленточного типа, устройство для разделения экстрагента и шрота выполнено в виде герметичного перфорированного корпуса с рубашкой, зубчатыми подающими и зубчатыми прессующими валками, а устройство для регулирования степени отжатия шрота представляет собой винтовой запорный клапан.