Комплекс экстракции, концентрирования и сушки Российский патент 2023 года по МПК A23L5/00 B01D11/00 F26B5/00 

Изобретение относится к оборудованию для пищевой промышленности и может быть использовано при производстве натуральных густых водных, водно-спиртовых, масляных, пропиленгликолевых, сухих экстрактов и концентратов из любого типа органического и животного сырья.

Известен концентратор горячего орошения (http://industrial-dryers.ru/heat-reflux-concentration-tank.html), который применяется для экстракции и концентрирования материалов, включая растения, животные, материалы для традиционной китайской медицины, пищевых добавок и других. Недостатком данного концентратора является высокая температура обработки сырья, что оказывает разрушающее воздействие на термолабильные полезные компоненты растительного сырья, а также большая продолжительность времени экстракции.

Известен вакуум-экстрактор и концентратор для пищевых продуктов (KR 102392009 B1 25.02.2020 A23L5/00, A23L5/20), содержащий: бак (110); блок (120) нагрева концентрации, предназначенный для циркуляции в нем высокотемпературной текучей среды; экстракционный нагревательный блок (130), предназначенный для циркуляции в нем высокотемпературной текучей среды; блок (140) конденсации, преобразующий водяной пар, выпускаемый в процессе концентрирования, и экстракции маточного раствора пищевого продукта в жидкое состояние для подачи его в бак (110); вакуумный блок (150), сформированный для поддержания внутренней части резервуара (110) в вакуумном состоянии; циркуляционный узел (160), образованный для циркуляции или выпуска концентрата или экстракта; и перемешивающий блок (170), образованный для перемешивания концентрата или экстракта. Недостатками данного технического решения являются отсутствие возможности одновременного проведения процессов экстракции и концентрации, сложность в настройке высоты средства перемешивания в зависимости от выбранного процесса, а также отсутствие удобства выгрузки остатков.

Известна установка для комплексной переработки мыльнянки лекарственной (RU 69760 23.07.2007 B01D 11/00) представляющая собой многофункциональную технологическую линию, содержащую технологический блок для предварительной гидромеханической и тепловой обработки сырья, технологический блок для производства концентрата из выделенного экстракта и технологические трубопроводы с трубопроводной арматурой и приборами контроля. Недостатками технического решения являются ограниченные режимы работы экстракторов, отсутствие автоматизации процессов, большие энергозатраты и длительное время производства готовой продукции.

Технической задачей заявленного изобретения является устранение недостатков аналогов, повышение эффективности работы комплекса, снижения времени проведения технологических процессов, снижения потерь экстрагента, повышения эффективности экстракции и концентрирования, автоматизации процессов, экономическая эффективность производства.

Технический результат достигается тем, что комплекс позволяет использовать любое растительное и животное сырьё, имеет широкий спектр режимов работы, содержит как минимум два экстрактора и два концентратора, позволяет работать имеющимся экстракторам и концентраторам как последовательно, так и параллельно, для повышения эффективности процессов применяется предварительное вакуумирование, вакуум-импульсная экстракция, процесс дегазации, двухступенчатое вакуумирование, автоматизация технологических процессов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема комплекса экстракции, концентрирования и сушки.

На фиг. 2 представлен общий вид комплекса экстракции, концентрирования и сушки.

Комплекс экстракции, концентрирования и сушки содержит установленные в технологической последовательности связанные между собой модуль экстракции, модуль вакуумирования, модуль концентрации с возможностью проведения процесса дегазации, модуль сушки, рабочее место оператора (не показано), система конденсации экстрагента (не показано).

Комплекс экстракции, концентрирования и сушки позволяет перерабатывать любой вид растительного и животного сырья. Может работать, как в едином технологическом процессе, позволяя получать жидкие, густые и сухие экстракты, так и выполнять отдельные технологические операции, с получением жидких экстрактов, густых концентратов жидких продуктов, сухих концентратов пастообразных продуктов, при этом модули комплекса могут работать одновременно.

Модуль экстракции состоит, как минимум из двух экстракторов и предусматривает проведение процесса экстракции различными способами: перколяция, мацерация, противоточная экстракция, вакуумная экстракция и вакуум-импульсная экстракция. Также имеется возможность работы экстракторов, как по отдельности, так и совместно, причем они могут быть включены в процесс либо последовательно, либо параллельно. Имеется режим работы модуля, где в процессе может участвовать только один экстрактор.

Модуль концентрации состоит, как минимум из двух концентраторов. Также, в случае необходимости, имеется возможность включения процесса дегазации, что в свою очередь положительно влияет на качество конечного продукта. Имеется возможность работы концентраторов, как по отдельности, так и совместно, причем они могут быть включены в процесс либо последовательно, либо параллельно. Имеется режим работы модуля, где в процессе может участвовать только один концентратор.

Модуль вакуумирования изготовлен таким образом, что может обеспечивать предварительное вакуумирование, что в значительной степени влияет на качество получаемого экстракта. Обеспечивает вакуум-импульсный режим работы экстракторов. Также обеспечивает работу каждого экстрактора и концентратора по отдельности, и обеспечивает нужные значения вакуума одновременно на всех модулях, в том числе и в модуле сушки. Также обеспечивает двухступенчатое вакуумирование при проведении процессов дегазации и сушки, где значение остаточного давления может достигать 0,01 МПа.

Система конденсации экстрагента представляет собой закрытый контур, работает автоматически при установлении оператором выбранного режима, позволяет улавливать до 93-95% легколетучего экстрагента и повторно его использовать в процессе экстракции. Что значительно сокращает расходы на закупку экстрагента.

Рабочее место оператора автоматизировано и позволяет визуально наблюдать и контролировать все процессы работы комплекса экстракции, концентрирования и сушки на каждом этапе и непосредственно управлять процессами в случае необходимости. Также имеется панель оператора в непосредственной близости с модулем экстракции, для возможности оперативного контроля и управления работой комплекса.

Комплекс экстракции, концентрирования и сушки работает следующим образом.

В зависимости от конечного продукта, например, соков, экстрактов или концентратов, подбираются технологические процессы и определяется состав необходимых модулей. Также учитывается объём и сам вид сырья из растительного или животного происхождения. Оператор выбирает необходимый режим работы комплекса экстракции, концентрирования и сушки. Исходное сырье предварительно подготавливается и поступает в модуль экстракции. Производится предварительное вакуумирование, тем самым повышается смачиваемость сырья экстрагентом, что повышает количество экстрагируемых из сырья веществ, увеличивая тем самым количество получаемого экстракта. Затем проводится процесс экстракции. За счет создания разрежения над поверхностью газ-жидкость в экстракторе обеспечивается эффективное вакуумное кипение при значительно более низких температурах 35-45°С, чем при кипении под атмосферным давлением. Данные условия способствуют более эффективному переносу экстрагируемых веществ в экстрагент, минимизируют сопротивление диффузионным процессам и увеличивают массоперенос. Экстракторы могут быть включены в технологический процесс последовательно, либо параллельно, либо может работать только один экстрактор. Также вакуум-импульсный режим экстракции позволяет сократить время процесса экстракции в 1,5-2 раза, то есть процесс экстракции одной партии занимает от 30 минут в зависимости от сырья, что позволяет более эффективно использовать имеющиеся ресурсы и сырьё. Это также подтверждает экономическую эффективность работы модуля экстракции. Имеющаяся система конденсации, работающая в полностью закрытом режиме, исключает потери легколетучих экстрагентов. Благодаря работе системы конденсации регенерация растворителя достигает 90-95%. В зависимости от конечного продукта, полученный в модуле экстракции экстракт подаётся, либо в модуль концентрации, либо на участок конечной продукции, откуда может быть направлен далее по технологической цепочке, либо направлен на упаковку. Концентраторы также могут быть включены в технологический процесс последовательно, либо параллельно, либо может работать только один концентратор. Режим дегазации, при концентрировании, позволяет удалить до 99% неконденсирующихся газов из продукта, что улучшает органолептические показатели продукта и увеличивает срок хранения продукта на 20%. После завершения процесса концентрации концентрат подаётся либо в модуль сушки, либо на участок готовой продукции. В модуле сушки концентрат подвергается вакуумному обезвоживанию до содержания сухих веществ 94-96%. Конечный продукт на участке готовой продукции может быть направлен далее по технологической цепочке, либо направлен на упаковку.

Таким образом, комплекс экстракции, концентрирования и сушки, и технический результат, достигаемый вышеперечисленными признаками, ведет к значительной интенсификации и повышению эффективности процессов экстрагирования и концентрирования, к снижению расхода экстрагента, повышению качества и выхода извлекаемых компонентов, снижению времени процесса и энергозатрат. Что в совокупности существенно влияет на экономическую эффективность комплекса.

Изобретение относится к оборудованию для пищевой промышленности. Комплекс экстракции, концентрирования и сушки содержит модуль экстракции, содержащий по меньшей мере два экстрактора, расположенных таким образом, чтобы работать последовательно или параллельно, модуль концентрирования, содержащий по меньшей мере два концентратора, расположенных таким образом, чтобы работать последовательно или параллельно, вакуумный модуль, систему конденсации, модуль сушки и панель оператора. Причем вакуумный модуль обеспечивает вакуумно-импульсный режим работы экстракторов при температуре в экстракторе 35-45°С, режим дегазации при концентрировании и двухступенчатое вакуумирование при проведении процессов дегазации и сушки. Система конденсации обеспечивает регенерацию экстрагента до 90-95%. Модуль сушки обеспечивает получение продукта с содержанием сухих веществ 94-96%. Панель оператора обеспечивает контроль и управление работой комплекса. Изобретение направлено на повышение эффективности работы комплекса, снижения времени проведения технологических процессов, снижения потерь экстрагента, повышения эффективности экстракции и концентрирования, автоматизации процессов. 2 ил.

Комплекс экстракции, концентрирования и сушки, содержащий модуль экстракции, содержащий по меньшей мере два экстрактора, расположенных таким образом, чтобы работать последовательно или параллельно, модуль концентрирования, содержащий по меньшей мере два концентратора, расположенных таким образом, чтобы работать последовательно или параллельно, вакуумный модуль, обеспечивающий вакуумно-импульсный режим работы экстракторов при температуре в экстракторе 35-45°С, режим дегазации при концентрировании и двухступенчатое вакуумирование при проведении процессов дегазации и сушки, систему конденсации, обеспечивающую регенерацию экстрагента до 90-95%, модуль сушки, обеспечивающий получение продукта с содержанием сухих веществ 94-96%, панель оператора, обеспечивающую контроль и управление работой комплекса.