Экстрактор Советский патент 1988 года по МПК B01D11/02 

(Л

со со о ел

4;:

штуцерами 5 и b для выводов мисцелг лы и проэкстрагированной биомассы. На наружной стенке конфузора укреплё ны вертикальные ребра 3. Экстрактор снабжен крышкой 7 со штуцерами 8 и 9 для вводов биомассы и экстрагента. На внутренней стенке корпуса экстрак тора по его высоте укреплены секцио- нируюище устройства 10, выполненные в виде отдельных секторных пластин, установленных под углом к поперечному сечению экстрактора и с перекрытием одна относительно другой. По оси корпуса расположен вал с ярусно закрепленными на нем мешалками 13, которые размещены между секционирующими устройствами. Биомассу и экстра гент подают в верхнюю, часть экстрак97054

тора, где они перемешиваются мешал- . ками. Последовательно пройдя все зоны перемешивания и секционирующих устройств, биомасса и экстрагент попадают в конфузор, где происходит затормаживание их вихревого движения. Опускаясь в отстойную каМе- ру, частицы биомассы, ударяясь о ребра, укрепленные на наружной стейке конфузора, отделяются от экстрагента, собираются в коническом днище и через штуцер 6 удаляются из экстрактора. Экстрагент, насыщенный экстрактивными веществами и освобожденный от частиц биомассы, собирается в верхней части . отстойной камеры и выводится из экстрактора через штуцер 5. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к аппаратам для экстракционной очистки биомассы дрожжей и других микроорганизмов от углеводородов и липидов и позволяет интенсифицировать процесс экстракции. Экстрактор содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, нижняя часть которого вьтолнена в виде конфузора 2, установленного внутри отстойной кшмеры 4, оборудованной

1

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а более конкретно к, аппаратам для экстракционной очистки биомассы дрожжей и других микроорганизмов от углеводородов и липидов.

Цель изобретения - интенсификация процесса экстракции за счет увеличения удельных нагрузок фаз и снижения уноса частиц твердой фазы.

На фиг. 1 представлен экстрактор, общий вид, в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг,4 - размещение секционирующих устройств и мешалок.

Экстрактор представляет собой вертикальный цилиндрический корпус 1, нижняя часть которого выполнена в виде конфузора 2. На наружной стенке конфузора укреплены вертикальные ребра 3, причем конфузор установлен внутри отстойной камеры 4, имеющей коническое днище и снабженной штуцерами 5 и 6 соответственно для вьшо дов мисцеллы и проэкстрагированной биомассы. Экстрактор имеет крышку 7 со штуцерами 8 и 9 для ввода сухой биомассы (или ее суспензии в растворителе) и экстрагента.

На внутренней стенке корпуса экст рактора по его высоте укреплены секционирующие устройства 10, выполнен.

ные в виде отдельных секторных пластин 11, установленных под углом 12- 20° к поперечному сечению экстрактора и с перекрытием одна относительно

5 другой в горизонтальной плоскости. Крепление секторных пластин секционирующего устройства может быть выполнено, например, путем приварки их к двум концентричным кольцам 12

О (фиг. 4). По оси корпуса размещен вал 13 с ярусно закрепленными на нем мешалками 14, причем последние установлены меж;ду секционирующими устройствами.

Экстрактор работает следующим образом.

В верхнюю часть корпуса 1 через штуцер 8 подают экстрагируемьй материал, например сухую биомассу, а че20 рез штуцер 9 - экстрагент, например смесь растворителей типа гексан - спирт - вода, или неполярный растворитель типа гексан. Экстрагируемый материал можно также подавать в виде заранее приготовленной суспензии,состоящей из биомассы и экстрагента.

Поступившая в экстрактор биомасса в зоне, ометаемой мешалкой, смешивается с экстрагентом, образуя суспен30 зию. При этом частицы биомассы иэкстрагент приобретают вихревое движение, в результате чего происходит разрушение локальных каналов и застойных

25

зон, а также образование развитой поверхности контакта фаз.

При движении вниз под действием силы тяжести частицы биомассы и экст- рагент, попадая в зону секционирующих устройств 10, затормаживаются и не совершают вихревого движения, а в виде расслаивающихся фаз движутся в поперечном направлении в пространство между секторными пластинами 11 в следующую зону перемешивания.

Поскольку секторные пластины 11 установлены с перекрытием одна относительно другой, то уноса (проскока) частиц твердой фазы по длине эксграк- тора не происходит, режим ее движения приближается к режиму идеального вытеснения, что повышает эффективность процесса экстрагирования.

Пройдя последовательно все зоны перемешивания и секционирующих устройств, суспензия частиц биомассы в экстрагенте поступает в конфузор, в котором происходит ее расслоение. При этом более крупные частицы собираются на периферии конфузора, а бот- лее мелкие - в ее центре. Выходя из конфузора, крупные частицы быстро

движения фаз к режиму идеального в теснения и при высоких суммарных н грузках фаз добиться высокой степе извлечения липидов (до 80-87%), т. интенсифицировать процесс экстракц

В таблице приведены данные, под тверждающие необходимость указанны пределов угла наклона секторных пл тин к поперечному сечению экстрак10

15

20

25

тора. fc ,

Как видно из представленных в

таблице данных, для обоих видов би массы при угле наклона секторных пластин менее 12 удельные нагрузк фаз резко снижаются. С Увеличением угла наклона секторных пластин свы 20° существенно возрастает проскок частиц биомассы по длине экстракто что приводит к значительному сниже степени извлечения липидов.

Таким образом, пределы угла наклона секторных пластин 12-20 явл ются оптимальными.

Вьшолнение нижней части корпуса экстрактора в виде конфузора, на н ружной стенке которого укреплены в тикальные ребра, позволяет затормо зить вихревое движение частиц б.иом

осаждаются в коническое днище отстой- 30 экстрагента, перейти в режим

свободного осаждения частиц биомас и снизить унос твердьк частиц из о стойной камеры до величин 0,5-3%, следовательно, интенсифицировать п цесс экстракции.

ной камеры 4. Более мелкие частиць, уносимые с потоком экстрагента, ударяются о ребра 3, теряют свою кинетическую энергию и также осаждаются в коническое днище. Экстрагент, освобожденный от частиц биомассы, поднимается в верхнюю часть отстойной камеры и через штуцер 5 удаляется на дальнейшую пер еработку (дистилляцию) .

35

свободного осаждения частиц биомассы и снизить унос твердьк частиц из отстойной камеры до величин 0,5-3%, а следовательно, интенсифицировать про цесс экстракции.

Например, при экстрагировании липидов из сухой биомассы с размерами частиц 70-250 кмк экстрагентом гек- сан - этанол - вода 80:19:1 в режиме

Проэкстрагированная биомасса из кони- до УДельной суммарной нагрузкой фаз

5,85 ч унос составил 3%, т.е.

ческого днища через штуцер О удаляется на дальнейшую обработку для отгонки экстрагента.

Вьтолнение секционирующих устройств в виде отдельных секторных пластин, установленных под углом 12- 20 к. поперечному сечению экстрактора, позволяет существенно по Сравнению с известными увеличить свободное сечение для прохода фаз, исключить отложения биомассы на пластинах, т.е. увеличить суммарные удельные нагрузки до 4,9-5,35 . ч, и тем самым интенсифицировать процесс экстракции.

Установка секторных пластин с перекрытием одна относительно другой позволяет в значительной степени исключить проскок частиц биомассы по длине экстрактора, приблизить режим

45

50

55

в 3 раз меньше по сравнению с известной.

При экстрагировании липидов из та называемого лепестка (специально под готовленные частицы биомассы размеро 15-20 мм и толщиной 0,3-0, 5 мм) тем же экстрагентом в режиме с удельной суммарной нагрузкой фаз 4,9 . ч унос составил 1%, что в 10 раз меньше в сравнении с известной.

Таким образом, экстрактор позволя ет интенсифицировать процесс экстрак ции за счет увеличения удельных нагрузок фаз и снижения уноса частиц твердой фазы в 1,5-1,7 раза. Формула изобретения

Экстрактор, включающий вертикальный цилиндрический корпус с укреплен

т- ся 1397054 ,

движения фаз к режиму идеального вы- теснения и при высоких суммарных нагрузках фаз добиться высокой степени извлечения липидов (до 80-87%), т.е. . интенсифицировать процесс экстракции.

В таблице приведены данные, подтверждающие необходимость указанных пределов угла наклона секторных пластин к поперечному сечению экстрак10

5

0

5

тора. fc ,

Как видно из представленных в

таблице данных, для обоих видов биомассы при угле наклона секторных пластин менее 12 удельные нагрузки фаз резко снижаются. С Увеличением угла наклона секторных пластин свыше 20° существенно возрастает проскок частиц биомассы по длине экстрактора, что приводит к значительному снижению степени извлечения липидов.

Таким образом, пределы угла наклона секторных пластин 12-20 являются оптимальными.

Вьшолнение нижней части корпуса экстрактора в виде конфузора, на наружной стенке которого укреплены вертикальные ребра, позволяет затормозить вихревое движение частиц б.иомас экстрагента, перейти в режим

свободного осаждения частиц биомассы и снизить унос твердьк частиц из отстойной камеры до величин 0,5-3%, а следовательно, интенсифицировать процесс экстракции.

Например, при экстрагировании липидов из сухой биомассы с размерами частиц 70-250 кмк экстрагентом гек- сан - этанол - вода 80:19:1 в режиме

5

0

5

в 3 раз меньше по сравнению с известной.

При экстрагировании липидов из так называемого лепестка (специально подготовленные частицы биомассы размером 15-20 мм и толщиной 0,3-0, 5 мм) тем же экстрагентом в режиме с удельной суммарной нагрузкой фаз 4,9 . ч унос составил 1%, что в 10 раз меньше в сравнении с известной.

Таким образом, экстрактор позволяет интенсифицировать процесс экстрак- ции за счет увеличения удельных нагрузок фаз и снижения уноса частиц твердой фазы в 1,5-1,7 раза. Формула изобретения

Экстрактор, включающий вертикальный цилиндрический корпус с укрепленнь1ми по высоте на его внутренней,стен- ке секционирующими устройствами, нижняя часть которого установлена внутри отстойной камеры с коническим дни- . щем, центрально размещенный вал с ярусно закрепленными на нем мешалками и штуцера для ввода и вывода контактирующих фаз, отличающий- с я тем, что, с целью интенсификации о йроцесса экстракции за счет увеличения удельных нагрузок фаз и снижения уно

Порошок с размером частш 70- 250 мкм

То же

Гексан этанол вода 80:19:1

То же

Лепесток размером 15- 20 мм и толщиной 0,3- 0,5 мм

То же То же

са частиц твердой фазы, секционирующие устройства выполнены в виде отдельных секторных пластин, установленных под углом 12-20°к поперечному сечению экстрактора и с перекрытием одна относительно другой в горизонтальной плоскости, при этом нижняя часть корпуса выполнена.в виде конфу- зора, на наружной стенке которого укреплены вертикальные ребра.

4,25

5,60 5,85 6,00 6,50 3,2

81

81

81 80 72 87

87 87 87 81

}f