Двухбарабанный СВЧ-экстрактор Российский патент 2023 года по МПК C11B1/10 

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для осуществления процесса экстрагирования под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ), и может быть использовано в пищевой, химической, парфюмерной промышленности для получения композиций и чистых экстрактов из сырья растительного и животного происхождения.

Наиболее близким по своей сущности и взятым за прототип является промышленное устройство для экстракции ценных веществ из растительного сырья с помощью СВЧ энергии (Описание полезной модели к патенту RU 2216575 С2, МПК С11В 1/10 (2000.01), заявлено 11.01.2002, опубликовано 20.11.2003. Бюл. № 32), содержащий металлическую камеру и источники СВЧ-излучения. При этом в металлической камере размещена цилиндрическая камера из диэлектрического материала, предназначенная для закладки сырья. Вдоль металлической камеры размещено не менее шести расположенных в два ряда источников СВЧ-энергии. Устройство дополнительно содержит антенную систему для равномерного облучения сырья, обеспечивающую полное поглощение подводимой СВЧ-энергии. При этом диэлектрическая камера с помещенным в нее цилиндрическим контейнером вращается со скоростью от 2 до 10 об/мин. Металлическая камера изготавливается герметичной и имеет патрубок для подключения средств создания, разреженного или повышенного давления.

Недостатком известного экстрактора являются периодичность проведения процесса извлечения целевых компонентов, отсутствие возможности предварительного набухания сырья за счет замачивания, невозможность функционирования при подаче жидкого экстрагента, отсутствие условий для регулирования степени заполнения аппарата и пребывания в смеси экстрагента и сыпучего сырья в аппарате, а также невозможности отвода различных фракций экстракта.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в интенсификации процесса экстрагирования, повышении производительности экстрактора за счет реализации предварительного замачивания и набухания исходного сырья перед экстрагированием, регулировании режима работы аппарата, а также возможности отвода экстракта с различным составом фаз.

Технический результат достигается тем что в двухбарабанном СВЧ-экстракторе, включающем металлическую камеру и источники СВЧ-излучения, новым является то, что диэлектрическая камера выполнена в виде двух вращающихся в противоположные стороны диэлектрических барабанов конической формы, расширяющимися в направлении движения обрабатываемого сырья, содержащие спиральные направляющие и индивидуальные приводы, конечные участки внешнего диэлектрического барабана выполнены перфорированными, для стока жидкой фазы, бункер для загрузки исходного сырья оснащен устройствами для подачи жидкого экстрагента, причем источники СВЧ-излучения размещены равномерно в шахматном порядке вдоль металлической камеры на трех линиях, угол между которыми в поперечной плоскости сечения камеры составляет 120 градусов.

На фиг. 1 представлен общий вид двухбарабанного СВЧ-экстрактора. На фиг. 2 - сечение А-А на общем виде.

Двухбарабанный СВЧ-экстрактор представляет собой аппарат непрерывного действия. Двухбарабанный СВЧ-экстрактор содержит металлический корпус 9, имеющий цилиндрическую форму, в котором размещена диэлектрическая камера, образованная двумя коническими барабанами, расширяющимися в направлении движения обрабатываемого сырья, внутренним диэлектрическим барабаном 20 с приводом 2, размещенным на раме 1 и внешним диэлектрическим барабаном 6 с приводом 17, размещенным на раме 18.

Барабаны 6 и 20, лишены торцевых крышек, соосно расположены друг относительно друга и приводятся во вращение в противоположные стороны с малой угловой скоростью (2…8 мин^-1). При этом внутренний диэлектрический барабан приводится во вращение посредством вала 11 со спицами 16 и привода 2, а внешний диэлектрический барабан 20 приводится во вращение от привода 17, выходной конец вала которого оснащен спицами 15.

Цилиндрический корпус 9 с противоположных сторон закрыт металлическими торцевыми крышками 14 и 25 непроницаемыми для СВЧ-энергии.

Внутри внешнего диэлектрического барабана 6 закреплены спиральные направляющие 8, а внутри внутреннего диэлектрического барабана 20 спиральные направляющие 21. Указанные направляющие предназначены для перемещения продукта внутри соответствующего диэлектрического барабана во время ее вращения относительно собственной оси.

Для загрузки исходного сыпучего сырья предусмотрен бункер 4, а для подачи экстрагента патрубки 5 с перфорацией для его разбрызгивания.

Концевые участки внешнего диэлектрического барабана 6 имеют перфорацию 12 предназначенную для стока жидкой фазы и последующего разделения экстракта, и шрота.

На поверхности металлического корпуса 9 имеются герметично уплотненные окна 10 из фторопласта, размещенные равномерно в шахматном порядке вдоль камеры на трех линиях, угол между которыми в поперечной плоскости сечения камеры составляет 120 градусов.

Каждое окно 10 оснащено источником СВЧ-излучения - магнетроном 7, генерирующим на частоте 2450 МГц микроволновое СВЧ-излучение.

Корпус 9 в верхней части имеет патрубок 13 предназначенный для отвода паров, выделяющихся при экстрагировании.

Нижняя часть корпуса 9 оснащена патрубками 19 и 22 для отвода экстракта из аппарата, а также патрубком 24 со шлюзовым питателем 23 для отвода шрота.

Двухбарабанный СВЧ-экстрактор работает следующим образом.

Исходное сыпучее сырье загружается бункер 4, где обеспечивается его накопление.

В бункер 4 по патрубку 5, равномерно расположенным в его верхней части, поступает экстрагент, орошающий сыпучее сырье. При этом, сыпучее сырье находясь в бункере 4 и непрерывно орошаемое экстрагентом, подаваемым по патрубку 5 с перфорацией частично набухает, что благоприятно влияет на проведение последующего процесса экстрагирования.

Смесь экстрагента и сыпучего сырья по патрубку 3 непрерывно поступает во внутренний диэлектрический барабан 20, непрерывное вращение которому обеспечивает привод 2 посредством вала 11 и спиц 16, закрепленных на противоположных концах барабана.

Продвигаясь к расширенной части внутреннего диэлектрического барабана посредством спиральных направляющих 21 смесь сыпучего сырья и экстрагента непрерывно обрабатывается микроволновым СВЧ-излучением. В результате этого смесь исходного сырья и экстрагента нагревается и под действием электромагнитного поля СВЧ из сыпучего сырья интенсивно выделяются растворимые вещества и пары.

Пройдя внутреннюю диэлектрическую камеру смесь сырья и экстрагента попадает в зону перфорации 12, расположенную на конце внешнего диэлектрического барабана 6, где из смеси частично отводится жидкий экстракт в патрубок 19 для отвода экстракта, а частично освобожденный от экстракта шрот начинает перемещаться в обратную сторону за счет вращения внешнего барабана 6 с направляющими 8 в сторону противоположную направлению вращения внутреннего диэлектрического барабана 20, обрабатываясь также электромагнитным излучением СВЧ.

На выходе из внешней диэлектрической камеры также предусмотрена перфорация для окончательного освобождения твердой фазы шрота от жидкой фазы экстрагента. Жидкий экстрагент отводится из аппарата по патрубку 22, а шрот направляется в патрубок 24, оснащенный шлюзовым питателем 23 и выгружается из аппарата.

Пары, выделяющиеся в процессе экстрагирования отводятся из аппарата по патрубку 13, а в случае необходимости проведения процесса экстрагирования под вакуумом к патрубку 13 может быть подключена вакуумная магистраль.

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для осуществления процесса экстрагирования под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ). Двухбарабанный СВЧ-экстрактор включает металлический корпус и источники СВЧ-излучения, бункер для загрузки исходного сырья, оснащенный устройствами для подачи жидкого экстрагента. В металлическом корпусе размещена диэлектрическая камера, выполненная в виде двух вращающихся в противоположные стороны диэлектрических барабанов конической формы, расширяющихся в направлении движения обрабатываемого сырья, содержащих спиральные направляющие и индивидуальные приводы. Конечные участки внешнего диэлектрического барабана выполнены перфорированными для стока жидкой фазы. Источники СВЧ-излучения размещены равномерно в шахматном порядке вдоль металлического корпуса на трех линиях, угол между которыми в поперечной плоскости сечения камеры составляет 120 градусов. Изобретение способствует интенсификации процесса экстрагирования, повышению производительности экстрактора за счет реализации предварительного замачивания и набухания исходного сырья перед экстрагированием, регулированию режима работы аппарата, а также возможности отвода экстракта с различным составом фаз. 2 ил.

Двухбарабанный СВЧ-экстрактор, включающий металлический корпус и источники СВЧ-излучения, отличающийся тем, что содержит бункер для загрузки исходного сырья, оснащенный устройствами для подачи жидкого экстрагента, в металлическом корпусе размещена диэлектрическая камера, выполненная в виде двух вращающихся в противоположные стороны диэлектрических барабанов конической формы, расширяющихся в направлении движения обрабатываемого сырья, содержащих спиральные направляющие и индивидуальные приводы, конечные участки внешнего диэлектрического барабана выполнены перфорированными для стока жидкой фазы, причем источники СВЧ-излучения размещены равномерно в шахматном порядке вдоль металлического корпуса на трех линиях, угол между которыми в поперечной плоскости сечения камеры составляет 120 градусов.