Комбинированный аппарат для очистки растительных масел Российский патент 2023 года по МПК C11B3/02 C11B3/10 

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для удаления жирных кислот и других сопутствующих веществ из растительных масел адсорбентами, и может быть использовано на предприятиях масложировой промышленности.

Известен универсальный нейтрализатор для растительных масел (патент РФ на полезную модель № 77277 «Универсальный нейтрализатор для растительных масел» от 21.04.2008 года), состоящий из вертикального цилиндрического корпуса с конусным днищем с углом наклона 70°. Внутри аппарата установлен вертикальный вал с грабельной мешалкой, состоящей из соединенных между собой вертикальных и горизонтальных сплошных металлических пластин, системой форсунок для ввода реагентов, шарнирной трубы, связанной тросом с лебедкой, а также снабжен патрубками для подвода исходного и отвода готового масла, осадка и приводом.

Основным недостатком универсального нейтрализатора для растительных масел является длительная продолжительность перемешивания масла с реагентами и низкая эффективность процесса адсорбции. При вращении грабельной мешалки, состоящей из сплошных вертикальных и горизонтальных пластин, не происходит эффективного перемешивания с разрушением капелек реагента, оседающих в масле. Кроме того, применение системы форсунок, обеспечивающих мелкодисперсное распыление реагентов над слоем масла в аппарате, существенно усложняет его эксплуатацию, т.к. требуется дорогостоящая система аспирации для улавливания и очистки воздуха от мелкодисперсных частиц реагента.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат для рафинации растительных масел (Патент РФ № 2545666. С11В 3/02. Аппарат для рафинации растительных масел. Деревенко В.В. - Заявитель Общество ограниченной ответственности "Экотехпром". - № 2013144795/13. - Заявл. 04.10.2013; Опубл. 10.04.2015; Бюл. № 10), состоящий из вертикального цилиндрического корпуса с конусным днищем, внутри которого установлены вертикальный вал с грабельной мешалкой, смонтированной из вертикальных и горизонтальных соединительных пластин, система форсунок для ввода реагентов, шарнирная труба, соединенная тросом с лебедкой, а также привода, патрубков для подвода и отвода исходного, готового масла, реагента и осадка, вертикальные пластины выполнены перфорированными, при этом отбортованы по направлению вращения рабочей стороны грабельной мешалки нижние кромки горизонтальных соединительных пластин и наклонных направляющих, которые установлены на нижних концах вертикальных пластин.

Основным недостатком аппарата для рафинации растительных масел является отсутствие мелкодисперсного распыления реагентов над слоем масла. Применяемый в данном аппарате струйный ввод реагентов существенно ухудшает гидродинамическую обстановку и замедляет их равномерное распределение в потоке масла. При протекании жидкой фазы через отверстия в вертикальных пластинах вращающейся грабельной мешалки пластины могут забиваться частицами реагентов, что существенно снизит эффективность процесса очистки масел. Кроме этого, система форсунок для ввода реагентов, конструкция вертикального вала с грабельной мешалкой, состоящей из вертикальных и горизонтальных соединительных пластин, существенно усложняет конструкцию аппарата и его надежность в работе.

Технический результат изобретения заключается в интенсификации процесса удаления из растительных масел примесей (фосфолипидов, восков и воскоподобных веществ, карбонильных соединений, свободных жирных кислот, каротиноидов и др.) за счет двухступенчатой рафинационной очистки с поэтапным внесением адсорбентов, позволяющей получить готовый продукт с высокими органолептическими и физико-химическими показателями и с улучшенными качественными показателями масла. Двухступенчатая рафинационная очистка растительных масел в разных адсорберах с вращающимися рамно-пропеллерными и рамно-спиральными мешалками при активных гидродинамических режимах обеспечивает высокоэффективный контакт и турбулизацию взаимодействующих фаз. При этом поэтапное внесение адсорбентов (бентонитовой глины и кокс-орешка) повышает интенсивность адсорбирования на частицах адсорбента с большой межфазной поверхностью, а совокупность возникающих гидродинамических эффектов обуславливает повышение эффективности адсорбирования удаляемых из масла примесей.

Поставленная цель достигается тем, что в комбинированном аппарате для очистки растительных масел, новым является то, что он включает в свой состав два последовательно установленных и одинаковых по конструкции адсорбера с двутельным корпусом, состоящих из верхней адсорбционной камеры и расположенной под ней нижней фильтрационной камеры, в адсорбере установлены два соосно расположенные вертикальные вала, причем на валу большего диаметра в верхней адсорбционной камеры расположена комбинированная рамно-пропеллерная мешалка, а на валу меньшего диаметра в нижней фильтрационной камере расположена комбинированная рамно-спиральная мешалка; на верхней крышке адсорбционной камеры установлен загрузочный бункер с дозатором-питателем для подачи в нее исходной суспензии, нижнее днище адсорбционной камеры выполнено конусным, в центре его расположен конусный соленоидный клапан, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости; в нижней части фильтрационной камеры расположена комбинированная фильтровальная перегородка, в центре которой установлен конусный соленоидный клапан, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости; в боковой стенке фильтрационной камеры, расположенной над фильтровальной перегородкой, установлен патрубок для подвода сжатого углекислого газа и патрубок для его отвода, в боковой стенке фильтрационной камеры, расположенной под фильтровальной перегородкой установлен патрубок для вакуумирования и патрубок для выравнивания давления, между адсорберами установлена промежуточная емкость-накопитель и ленточный смеситель.

Таким образом, двухступенчатая рафинационная очистка растительных масел с поэтапным внесением адсорбентов (бентонитовой глины и кокс-орешка) при активных гидродинамических режимах, за счет вращения мешалок обеспечивается высокоэффективный контакт взаимодействующих фаз и турбулизация жидкой фазы в адсорберах. Конструкции рамно-пропеллерной и рамно-спиральной мешалок создают направленный поток жидкости и повышают эффективность перемешивания оседающих частиц адсорбента с большой межфазной поверхностью, взаимодействующих с удаляемыми веществами из масла. При этом совокупность возникающих гидродинамических эффектов обуславливает уменьшение продолжительности перемешивания и повышение эффективности адсорбирования удаляемых из масла примесей.

На фиг. 1 представлен общий вид комбинированного аппарата для очистки растительных масел.

Комбинированный аппарат для очистки растительных масел (фиг. 1) включает в свой состав: состав два последовательно установленных и одинаковых по конструкции цилиндроконических адсорбера 1 и 2 с двутельным корпусом соответственно 3 и 33. Адсорбер 1 состоит из верхней адсорбционной камеры 4 и расположенной под ней нижней фильтрационной камеры 5. Двутельный корпус 3 имеет патрубок 21 для подвода пара и патрубок 22 для отвода образующегося конденсата.

В адсорбере 1 установлены два соосно расположенные вертикальные вала 6 и 7. На валу 6 большего диаметра в верхней адсорбционной камеры 4 расположена комбинированная рамно-пропеллерная мешалка 8, приводимая во вращение при помощи регулируемого привода (на фиг. 1 не показан).

На верхней крышке адсорбционной камеры 4 установлен загрузочный бункер 9 с дозатором-питателем 10 для подачи в нее исходной суспензии (масло + измельченные частицы бентонитовой глины).

Нижнее днище адсорбционной камеры 4 выполнено конусным, в центре него расположен конусный электромагнитный соленоидный клапан 11, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости.

На валу 7 меньшего диаметра в нижней фильтрационной камере 5 расположена комбинированная рамно-спиральная мешалка 12 со скребками 28, приводимая во вращение при помощи регулируемого привода (на фиг. 1 не показан).

В нижней части фильтрационной камеры 5 расположена комбинированная фильтровальная перегородка 13, в центре которой установлен конусный электромагнитный соленоидный клапан 14, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости.

В боковой стенке фильтрационной камеры 5, расположенной над фильтровальной перегородкой 13, установлены патрубок 15 для подвода сжатого углекислого газа с вентилем 16 и патрубок 58 с вентилем 57 для выравнивания давления.

В боковой стенке фильтрационной камеры 5, расположенной под фильтровальной перегородкой 13, установлены патрубок 17 для соединения с системой вакуумирования с вентилем 18 и патрубок 59 с вентилем для выравнивания давления.

Нижняя фильтрационная камера 5имеет патрубок 23 для подвода пара в двутельный корпус 26 и патрубок 24 для отвода образующегося конденсата. Отвод очищенного от частиц бентонита масла осуществляется через патрубок 25.

Между адсорберами 1 и 2 установлена промежуточная емкость-накопитель 19 и ленточный смеситель 20.

В адсорбере 2 установлены два соосно расположенные вертикальные вала 31 и 32. На валу 31 большего диаметра в верхней адсорбционной камере 49 расположена комбинированная рамно-пропеллерная мешалка 34, приводимая во вращение при помощи регулируемого привода (на фиг. 1 не показан).

На верхней крышке адсорбционной камеры 49 установлен загрузочный бункер 29 с дозатором-питателем 30 для подачи в нее исходной суспензии (масло + измельченные частицы кокс-орешка).

Нижнее днище адсорбционной камеры 49 выполнено конусным, в центре его расположен конусный электромагнитный соленоидный клапан 37, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости.

На валу 32 меньшего диаметра в нижней фильтрационной камере 50 расположена комбинированная рамно-спиральная мешалка 42 со скребками 52, приводимая во вращение при помощи регулируемого привода (на фиг. 1 не показан).

В нижней части фильтрационной камеры 50 расположена комбинированная фильтровальная перегородка 44, в центре которой установлен конусный электромагнитный соленоидный клапан 48, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости.

В боковой стенке фильтрационной камеры 50, расположенной над фильтровальной перегородкой 44, установлены патрубок 38 для подвода сжатого углекислого газа с вентилем 53 и патрубок 54 с вентилем 39 для выравнивания давления.

В боковой стенке фильтрационной камеры 50, расположенной под фильтровальной перегородкой 44, установлены патрубок 45 с вентилем 46 для соединения с системой вакуумирования и патрубок 55 с вентилем 56 для выравнивания давления.

При адсорбционной рафинации растительных масел применяются природные адсорбенты (бентонитовые глины и кокс-орешек), которые обладают хорошей отбеливающей способностью. Двухступенчатая рафинационная очистка растительных масел с поэтапным внесением адсорбентов (бентонитовой глины и кокс-орешка) при активных гидродинамических режимах обеспечивает удаление из жиров красящих коллоидно-растворимых веществ, свободных жирных кислот и др. При этом также удаляются фосфолипиды. слизи, белки, остаточное количество мыла. В результате проведения рафинации обеспечивается прозрачность масла, отсутствие отстоя, неприятного запаха и вкуса.

Комбинированный аппарат для очистки растительных масел работает следующим образом. Полученное после прессования растительное масло смешивается с бентонитовой глиной в заданной пропорции. Затем заданный объем полученной суспензии (измельченные частицы бентонитовой глины + масло) через загрузочный бункер 9 с помощью дозатора-питателя 10 поступает в верхнюю адсорбционную камеру 4 цилиндроконического адсорбера 1.

После этого дозатор-питатель 10 останавливается, чтобы прекратить подачу суспензии в верхнюю адсорбционную камеру 4. Затем включается регулируемый привод (на фиг. 1 не показан), приводя во вращение вертикальный вал 6 большего диаметра и расположенную в верхней адсорбционной камере 4 комбинированную рамно-пропеллерную мешалку 8. После включения регулируемого привода рамно-пропеллерная мешалка 8 начинает вращаться с требуемой частотой вращения ω₂, равномерно перемешивая суспензию.

Через патрубок 21 в двутельный корпус 3 цилиндроконического адсорбера 1 подается пар, который нагревает через боковые стенки и днище суспензию, находящуюся в верхней адсорбционной камере 4 до заданной температуры для проведения процесса адсорбции. Образующийся конденсат отводится из двутельного корпуса 3 через патрубок 22.

При этом на их межфазной поверхности происходит хемосорбционное взаимодействие со свободными жирными кислотами и другими сопутствующими веществами в масле. При перемешивании рамно-пропеллерной мешалкой 8 создается направленный осевой поток суспензии и увеличивается эффективность контакта взаимодействия частиц адсорбента с сопутствующими веществами в масле.

По истечении времени очистки с помощью бентонитовой глины, прекращается подача пара через патрубок 21 в двутельный корпус 3 цилиндроконического адсорбера 1.

Затем конусный электромагнитный соленоидный клапан 11, установленный в центре нижнего конусного днища адсорбционной камеры 4 перемещается вниз по вертикальной плоскости и через образовавшийся кольцевой зазор суспензия выливается в нижерасположенную фильтрационную камеру 5. При этом регулируемый привод переключается на меньшую частоту вращения ω₁ и с помощью нижней лопасти комбинированная рамно-пропеллерная мешалка 8 перемещает выгружаемую суспензию через разгрузочное отверстие (при опущенном в нижнее положение конусном электромагнитном соленоидном клапане 11) в нижнем конусном днище адсорбционной камеры 4.

После выгрузки суспензии в нижерасположенную фильтрационную камеру 5 конусный электромагнитный соленоидный клапан 11, установленный в центре нижнего конусного днища адсорбционной камеры 4 перемещается вверх по вертикальной плоскости, закрывая адсорбционную камеру 4.

После чего исходная суспензия (измельченные частицы бентонитовой глины + масло) снова через загрузочный бункер 9 с помощью дозатора-питателя 10 поступает в верхнюю адсорбционную камеру 4 цилиндроконического адсорбера 1. И цикл работы в нем повторяется.

Затем включается регулируемый привод (на фиг. 1 не показан), приводя во вращение вертикальный вал 7 меньшего диаметра и расположенную в нижней фильтрационной камере 5 комбинированную рамно-спиральную мешалку 12, которая равномерно перемешивает суспензию.

Через патрубок 23 в двутельный корпус 26 нижней фильтрационной камеры 5 подается пар, который нагревает через боковые стенки и днище суспензию, находящуюся в нижней фильтрационной камере 5 до заданной температуры для проведения процесса фильтрации.

Затем открывается вентиль 16 и через патрубок 15 нагнетается углекислый газ высокого давления в ту часть фильтрационной камеры 5, которая расположена над фильтровальной перегородкой 13.

Одновременно открывается вентиль 18 и через патрубок 17 вакуумируется часть фильтрационной камеры 5, расположенная под фильтровальной перегородкой 13. Возникающий перепад давления, являющийся движущей силой процесса, обеспечивает фильтрование масла через фильтровальную перегородку 13 до достижения требуемой степени очистки от частиц бентонитовой глины с адсорбированными примесями, которые оседают на фильтровальной перегородке 13.

Отфильтрованное масло выводится из адсорбера 1 по патрубку 25 и далее по трубопроводу 27 направляется в промежуточную емкость-накопитель 19, а из нее в ленточный смеситель 20, оснащенный системой подогрева 60, в который одновременно подается мелкодиспергированный кокс-орешек. После перемешивания и нагревания полученная суспензия из ленточного смесителя 20 направляется во второй цилиндроконический адсорбер 2.

После завершения фильтрования вентиль 16 закрывается, вентиль 57 открывается и сжатый углекислый газ из фильтрационной камеры 5, расположенной над фильтровальной перегородкой 13, через патрубок 58 отводится из адсорбера 1. А часть фильтрационной камеры 5, расположенной под фильтровальной перегородкой 13, через патрубок 59 соединяется с атмосферой. Таким образом, устраняется перепад давления в фильтрационной камере 5.

Затем конусный электромагнитный соленоидный клапан 14, установленный в центре комбинированной фильтровальной перегородки 13, перемещается вниз по вертикальной плоскости и через образовавшийся кольцевой зазор осадок (бентонит с адсорбированными примесями) выгружается из фильтрационной камеры 5. При этом регулируемый привод (на фиг. 1 не показан) переключается на меньшую частоту вращения комбинированной рамно-спиральной мешалки 12 и с помощью нижних лопастей, на которых установлены скребки 28, перемещает выгружаемый осадок (бентонит с адсорбированными примесями) через разгрузочное отверстие (при опущенном в нижнее положение конусном электромагнитном соленоидном клапане 14) из фильтрационной камеры 5.

Другим адсорбентом, используемым при обработке жиров и масел, является активированный уголь (кокс-орешек), который адсорбирует мыло в рафинированных маслах и не придает сырью никакого постороннего вкуса и запаха.

Полученное после адсорбционной рафинации бентонитовыми глинами растительное масло поступает через промежуточную емкость-накопитель 19 в ленточный смеситель 20, оснащенный системой подогрева 60, в котором оно смешивается с мелкоизмельченными частицами кокс-орешка (активированный уголь) в заданной пропорции и определенной температуре. Затем заданный объем полученной суспензии (масло + кокс-орешек) через загрузочный бункер 29 с помощью дозатора-питателя 30 поступает в верхнюю адсорбционную камеру 4 цилиндроконического адсорбера 2.

Затем включается регулируемый привод (на фиг. 1 не показан), приводя во вращение вертикальный вал 31 большего диаметра и расположенную в верхней адсорбционной камере 49 комбинированную рамно-пропеллерную мешалку 34. После включения регулируемого привода рамно-пропеллерная мешалка 34 начинает вращаться с требуемой частотой вращения ω₄, равномерно перемешивая суспензию.

Через патрубок 35 в двутельный корпус 33 цилиндроконического адсорбера 2 подается пар, который нагревает через боковые стенки и днище суспензию, находящуюся в верхней адсорбционной камере 49 до заданной температуры для проведения процесса адсорбции.

По истечении времени очистки с помощью кокс-орешка, прекращается подача пара через патрубок 35 в двутельный корпус 33 цилиндроконического адсорбера 2.

Затем конусный электромагнитный соленоидный клапан 37, установленный в центре нижнего конусного днища адсорбционной камеры 49 перемещается вниз по вертикальной плоскости и через образовавшийся кольцевой зазор суспензия выливается в нижерасположенную фильтрационную камеру 50. При этом регулируемый привод переключается на меньшую частоту вращения ω₃ и с помощью нижней лопасти комбинированная рамно-пропеллерная мешалка 34 выгружает суспензию через разгрузочное отверстие (при опущенном в нижнее положение конусном электромагнитном соленоидном клапане 37) в нижнем конусном днище адсорбционной камеры 49 и направляет ее в нижерасположенную фильтрационную камеру 50.

После выгрузки суспензии в нижерасположенную фильтрационную камеру 50 конусный электромагнитный соленоидный клапан 37, установленный в центре нижнего конусного днища адсорбционной камеры 49 перемещается вверх по вертикальной плоскости, закрывая адсорбционную камеру 49.

После чего исходная суспензия (кокс-орешек + масло) снова через загрузочный бункер 29 с помощью дозатора-питателя 30 поступает в верхнюю адсорбционную камеру 49 цилиндроконического адсорбера 2. И цикл работы в нем повторяется.

Затем включается регулируемый привод (на фиг. 1 не показан), приводя во вращение вертикальный вал 32 меньшего диаметра и расположенную в нижней фильтрационной камере 50 комбинированную рамно-спиральную мешалку 42, которая равномерно перемешивает суспензию.

Далее открывается вентиль 51 и через патрубок 40 в двутельный корпус 43 нижней фильтрационной камеры 50 подается пар, который нагревает через боковые стенки и днище суспензию, находящуюся в нижней фильтрационной камере 50 до заданной температуры для проведения процесса фильтрации.

Одновременно открывается вентиль 53 и через патрубок 38 нагнетается сжатый углекислый газ в ту часть фильтрационной камеры 50, которая расположена над фильтровальной перегородкой 44.

Одновременно открывается вентиль 46 и через патрубок 45 вакуумируется часть фильтрационной камеры 50, расположенная под фильтровальной перегородкой 44. Возникающий перепад давления, являющийся движущей силой процесса, обеспечивает фильтрование масло через фильтровальную перегородку 44 до достижения требуемой степени очистки от частиц кокс-орешка с адсорбированными примесями, которые оседают на фильтровальной перегородке 44. Отфильтрованное масло по трубопроводу 47 направляется на дальнейшую переработку.

По завершению процесса фильтрования регулируемый привод (на фиг. 1 не показан) переключается на меньшую частоту вращения ω₃ комбинированной рамно-спиральной мешалки 42 и с помощью нижних лопастей, на которых установлены скребки 52, перемещает выгружаемый осадок (кокс-орешек с адсорбированными примесями) через разгрузочное отверстие (при опущенном в нижнее положение конусном электромагнитном соленоидном клапане 48) из фильтрационной камеры 50 и направляется на регенерацию или дальнейшую переработку.

Предлагаемая конструкция комбинированного аппарата для очистки растительных масел позволяет:

- добиться высокоэффективного протекания процесса адсорбции и максимизировать степень удаления из масла фосфолипидов, восков и воскоподобных веществ, карбонильных соединений, свободных жирных кислот и каротиноидов за счет двухступенчатой рафинационной очистки растительных масел с поэтапным внесением адсорбентов (бентонитовой глины и кокс-орешка) при активных гидродинамических режимах;

- создать направленный поток жидкости и повысить эффективность перемешивания оседающих частиц адсорбента с большой межфазной поверхностью;

- сократить продолжительность перемешивания и повысить эффективность адсорбирования удаляемых из масла примесей за счет применения конструкции рамно-пропеллерной и рамно-спиральных мешалок.

Изобретение относится к масложировой промышленности. Комбинированный аппарат для очистки растительных масел, характеризующийся тем, что, он включает в свой состав два одинаковых по конструкции адсорбера с двутельным корпусом, состоящих из верхней адсорбционной камеры с вертикальным валом (6) или (31) и расположенной под ней нижней фильтрационной камеры с вертикальным валом (7) или (32), которые установлены соосно, причем на валу (6) или (31) в верхней адсорбционной камере расположена комбинированная рамно-пропеллерная мешалка, а на валу (7) или (32) в нижней фильтрационной камере расположена комбинированная рамно-спиральная мешалка; на верхней крышке адсорбционной камеры установлен загрузочный бункер с дозатором-питателем для подачи в нее исходной суспензии, нижнее днище адсорбционной камеры выполнено конусным, в центре него расположен конусный соленоидный клапан, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости; в нижней части фильтрационной камеры расположена комбинированная фильтровальная перегородка, в центре которой установлен конусный соленоидный клапан, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости; в боковой стенке фильтрационной камеры, расположенной над фильтровальной перегородкой, установлен патрубок для подвода сжатого углекислого газа и патрубок для его отвода, в боковой стенке фильтрационной камеры, расположенной под фильтровальной перегородкой, установлены патрубок для вакуумирования и патрубок для выравнивания давления, между адсорберами установлена промежуточная емкость-накопитель и ленточный смеситель. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс удаления из растительных масел примесей, а также получить готовый продукт с высокими органолептическими и физико-химическими показателями и с улучшенными качественными показателями масла. 1 ил.

Комбинированный аппарат для очистки растительных масел, характеризующийся тем, что он включает в свой состав два одинаковых по конструкции адсорбера с двутельным корпусом, состоящих из верхней адсорбционной камеры с вертикальным валом (6) или (31) и расположенной под ней нижней фильтрационной камеры с вертикальным валом (7) или (32), которые установлены соосно, причем на валу (6) или (31) в верхней адсорбционной камере расположена комбинированная рамно-пропеллерная мешалка, а на валу (7) или (32) в нижней фильтрационной камере расположена комбинированная рамно-спиральная мешалка; на верхней крышке адсорбционной камеры установлен загрузочный бункер с дозатором-питателем для подачи в нее исходной суспензии, нижнее днище адсорбционной камеры выполнено конусным, в центре него расположен конусный соленоидный клапан, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости; в нижней части фильтрационной камеры расположена комбинированная фильтровальная перегородка, в центре которой установлен конусный соленоидный клапан, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости; в боковой стенке фильтрационной камеры, расположенной над фильтровальной перегородкой, установлен патрубок для подвода сжатого углекислого газа и патрубок для его отвода, в боковой стенке фильтрационной камеры, расположенной под фильтровальной перегородкой, установлен патрубок для вакуумирования и патрубок для выравнивания давления, между адсорберами установлена промежуточная емкость-накопитель и ленточный смеситель.