Колонный экстрактор Советский патент 1984 года по МПК B01D11/02 

1 1 Изобретение относится к микробиологической промьшшенности, в частности к аппаратам для экстракционной очистки биомассы дрожжей и других микроорганизмов от липидов или продуктов метаболизма. Известен колонный экстрактор для систем твердое тело - жидкость, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте на сек ции коническими тарелками, установленный по оси корпуса вал с лопастными мешалками, устройства дпя загрузки и выгрузки твердого мате11иала штуцеров для ввода и вывода растворителя. Корпус экстрактора снабжен по высоте аппарата сепарирующими устройствами, выполненными в виде пакетов усеченных конусов, и цилиндрическими смесительными камерами, образованными вертикальньгми гильзами расположенными по высоте экстрактора в которых установлены мешалки, а на валу по высоте аппарата укреплены от жимные шнеки, перемещающие твердый материал с коническрй тарелки в смесительную камеру lj . Недостатком данного аппарата явля ется то, что перемешивающее устройства и отжимные шнеки расположены на одном валу и имеют одинаковую скорос вращения. Технологические же требова ния к работе мешалок и отжимных шнек различны. Необходимость интенсивного перемешивания суспензии требует низкой скорости вращения. Эта несогласо ванность не обеспечивает достижение высокой степени извлечения экстрагируемых веществ и низкого уноса биомассы с мисцеллой. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является колонный экстрактор, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса, секционированного по высоте горизонтальны ми перегородками, штуцерами для ввод и вывода контактирзпощих твердой и жидкой фаз, вертикального вала с дис ковыми мешалками, расположенными на равном расстоянии от двух соседних секционирующих перегородок. При этом цилиндрический корпус экстрактора функционально разделен на две части смесительную и отстойную полуцилиндрйческой вертикальной перегородкой, проходящей по всей высоте корпуса. Вертикально расположенный вал с дис2ковыми мешалками, находящийся, в смесительной части аппарата и горизонтальные секционирую1цие перегородки смещены по отношению оси корпуса. Отстойная зона, т.е. зона расслаивания фаз аппарата, разделена на полукольцевые отстойные подзоны с помощью вертикальных полуцилиндров, не доходящих до крышки аппарата. Высота полуцилиндра, расположенного ближе к стенке корпуса, меньш высоты предьщущего. Аппарат работает следующим образом. Сухую биомассу дрожжей подают в смесительную часть аппарата через штуцер в верхней части корпуса, а растворитель подают противотоком через штуцер внизу аппарата. При вращении вала с дисками происходит перемешивание биомассы с растворителем. Для уменьшения продольного перемешивания в аппарате предусмотрены секционирующие горизонтальные перегородки. Далее суспензия попадает в зону расслаивания контактирующих фаз. Под действием силы тяжести твердая фаза, проходя между полукольцевыми перегородками, опускается в нижнюю часть аппарата и удаляется через штуцер в днище экстрактора. Мисцелла удаляется через штуцер, находящийся в крьшже аппарата 21. Известный аппарат предназначен для системы жидкость - жидкость и может быть использован только для обработки мелкодисперсной твердой фазы при ее концентрации, достигйкяцей 4-6%. Поскольку концентрация твердой фазы в аппарате незначительна, то процесс экстракции идет неинтенсивио. Кроме того, при этом наблюдается значительный унос твердых частиц с мисцеллой, достигающий 1015%. При этом степень извлечения равна 85%. Целью изобретения является повыше:ние степени извлечения экстрагируемых веществ из твердой фазы и умекьшение ее механического уноса с экстрагентом. Указанная цель достигается тем, что в колонном экстракторе, содержащем вертикальный цилиндрический корnyd с крьш1кой и коническим днищем, внутри которого расположены зоны Смещения и расслаивания, вал, установленный асимметрично оси корпуса, с закрепленными на нем дисковыми мешалками; штуцеры ввода и вывода фа каждая зона расслаивания снабжена насадкой, выполненной из полос, две из которых, расположенные ближе к оси корпуса, соединены между собой под углом 90-120°, остальные установ лены эквидистантно и огибают вал по незамкнутьм дугам, при этом отношение радиусов полос к радиусу дисково мешалки находится в пределах 1,1:1 до 4j1, а расстояние между насадками по высоте аппарата .одинаково. На фиг, 1 изображен колонный экст рактор, общий вид; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1. Экстрактор выполнен в виде вертикального цилиндрического корпуса 1, функционально разделенного на зоны смешения 2 и расслаивания 3 взаимодействующих фаз, снабженного крьш1кой 4 и коническим днищем 5. Асимметрично оси корпуса 1 аппарата в зоне сме шения контактирующих фаз установлен вал 6 с расположенными на нем дисковыми мешалками 7, Зона расслаивания контактирующих фаз аппарата снабжена насадкой, выполненной из полос 8, две из которых 9 и 10, расположенные у диска, соединены между собой под углом 90-120 причем элементы 8 расположены в зоне расслаивания по вертикали на одинаковом расстоянии один от другого, В табл. 1 представлена зависимост степени извлечения от величины угла между о,бразующими, которая подтвержд ет необходимость указанных пределов между образующими. Как видно из табл, 1, если угол между образующими равен 90-120, то наблюдается минимальный унос твердой фазы с мисцеллой, равный 5-7% при достаточно высокой степени извлечения - до 85-95%, Остальные пластины выполнены из эквидистантно расположенных полос, огибакицих вал по незамкнутым дугам, при этом отношение средних радиусов огибающих полос к радиусу перемешивакицего диска должно изменяться в пределах 1,1-1-4:1, В табл, 2 приведена зависимость уноса и степени извлечения экстраги руемых веществ от соотношений радиусов пластин и диска, подтвержда-. нщая необходимость указанных соотно шений радиусов пластин и диска для угла между образующими 120, Как видно из табл, 2 наименьший унос твердой фазы находится при отношениях радиусов, равных 1,1 - 4:1, при этом степень извлечения достигает 85-95%, что является достаточно высокой величиной. Колонный экстрактор работает следующим образом. Исходный материал (например, биомассу дрожжей) подают в верхнюю часТь корпуса 1 экстрактора через штуцер 11 в зону смешения контактирующих фаз, где расположен вал 6 d дисковыми мешалками 7, В нижнюю часть корпуса 1 экстрактора в эту же зону противотоком к исходному материалу через штуцер 12 подают под напором экстрагент (например, изопропанол, гексан и др,). Восходящий поток экстрагента проходит через насадку 8, 9 и 10, разбивается на отдельные потоки, при этом уменьшается их турбулентность, а следовательно, уменьшается унос мелких частиц твердой фазы. При вращении вала 6 с дисковыми мешалками 7 достигается равномерное распределение твердой фазы по сечению корпуса 1 аппарата, заполненного экстрагентом, В процессе работы экстрактора твердая фаза под действием силы тяжести движется сверху вниз, а экстрагент, насыщаясь извлекаемыми веществами, снизу вверх. Концентрирование твердой фазы (в частности суспензии) в жидкой происходит в зоне разделения фаз, СгущЛная суспензия выходит через штуцер 13, расположенный щ днище аппарата. Осветленная таким образом мисцелла выводится через штуцер 14. Образовавшиеся при экстракции пары и газы выводятна конденсацию через штуцер 15, расположенный в крьш1ке аппарата. Унос твердой фазы из экстрактора не превьш1ает 5%, степень извлечения в пределах 85-95%, Уменьшение уноса твердой фазы с мисцеллой помимо снижения потерь целевого продукта приводит к стабилизации и эффективной работе узла per генерации -растворителя,Кроме того, увеличение движущейся силы процесса приводит к увеличению степени извлечения экстрагируемых веществ из биомассы.

Табли-ца 1

КОЛОННЫЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крьпикой и коническим днищем, внутри которого расположены зоны смешения и расслаивания, вал, установленный асимметрично оси корпуса, с закрепленными на нем дисковыми мешалками, штуцеры ввода и вывода фаз, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения степени извлечения из твердой фазы экстрагируемых веществ и уменьшения механического уноса ее с экстрагентом, каждая зона расслаивания снабжена насадкой, выполненной из полос, две из которых, расположенные ближе к оси корпуса, соединены между собой под углом 90120°, остальные установлены эквидистантно и огибают вал по незамкнутьм дугам при этом отношение радиусов полос к радиусу дисковой мешалг ки находится в пределах 1,1:1-4:1, а расстояние между насадками по высоте аппарата одинаково.