Устройство для контроля температуры экстрагирования в горизонтальном противоточном шнековом экстракторе Советский патент 1993 года по МПК B01D11/02 

кулярную и конвективную диффузию, растворение, набухание}, однако при превышении определенных пределов, конкретных для каждого типа сырья, существенно ухудшается качество целевого продукта или появляются его потери.

Поддержание температуры экстрагирования в определенных пределах является одной-из важнейших задач при получении экстрактов из растительного сырья.

В известном устройстве контроля температуры экстрагирования горизонтального противоточного шнекового экстрактора Ш4-ВЭШ-200.00.00.000ВО имеются трех- секционный горизонтальный корпус, снабженный тепловыми рубашками, вал со шнеком, загрузочный бункер и наклонную выгрузную секцию.

На корпусе каждой из трех секций в районе опор и в полости сбора экстракта, отделенной сеткой, установлены датчики термопреобразователя сопротивления и стрелочные указатели температуры. Экс- трагент насосом подается через теплооб- менный аппарат по магистрали в верхнюю часть выгрузной секции. Теплоноситель по магистралям подается втеплообменный аппарат и тепловые рубашки экстрактора, имеющим на выходе запорные устройства- вентили.Недостатками известного устройства являются: поддержание температуры экс- трагента в экстракторе с помощью вентилей, управляемых вручную и неизбежные при этом отклонения тепловых режимов экстрагирования от оптимальных для различных видов растительного сырья;

наличие внутри экстрактора зон, образованных корпусами датчиков температуры, которые совместно со стержнями опор вала создают преграду для нормального перемещения сырья по экстрактору;

при образовании пробок возможно повреждение датчиков и остановка экстрактора.

Целью изобретения является повышение степени извлечения полезных веществ из растительного сырья путем контроля температуры экстрагирования в течение всего процесса.

Указанная цель достигается тем, что ус-, тройство снабжено датчиками температуры, установленными попарно в камере отбора готового экстракта, в полых стойках опоры шнека каждой горизонтальной секции и на входе в экстрактор магистрали подачи экстрагента и регулятором температуры, соединённым с гидроуправляемым за- порным органом, установленным на магистрали повода теплоносителя, причем

в полой стойке опоры каждого шнека со стороны входа секции выполнен продольный паз. С целью повышения надежности в работе устройства снабжено

также байпасной магистралью с отсечным клапаном на входе.

На фиг.1 изображен общий вид экстракционной установки с разрезом по головной секции; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, по

датчикам температуры, установленным в камере отбора экстракта; на фиг.З - разрез Б-Б на см.фиг.1, по датчикам температуры, установленным в опорах, и сечение по трубе . опоры; на фиг.4-узел I на фиг.1, поустановке датчиков температуры на бачке экстрагента; на фиг.5 - прототип, общий вид экстракционной установки; на фиг.6 - прототип, разрез В-В. на фиг.5, по датчику температуры и опоре.

Предлагаемое устройство содержит горизонтальный противоточный шнековый экстрактор 1, имеющий на трех горизонтальных секциях тепловые рубашки 2; насос 3 для подачи экстрагента в верхнюю часть

секции выгрузки через теплообменный аппарат 4 и бачок 5; датчики температуры 9, термобаллоны термометра 8 и регулятора 11 (именуемые в дальнейшем датчиками температуры) установленные в следующих

местах: три-датчика в бачке 5 для контроля температуры экстрагента на входе в экстрактор; три датчика в камере 10 отбора экстракта для контроля его температуры; по два датчика в полых стойках опор для контроля и поддержания температуры смеси растительного сырья с экстрагентом, обеспечивающих автоматическое поддержание градиента температур экстрагирования, причем в полых стойках опор со стороны

входа экетрагента выполнен проходной продольный паз, обеспечивающий контакт датчика с рабочей средой; регуляторы температур 11, установленные в трассах подвода теплоносителя: один - к теплообменному

аппарату 4 и три - к тепловым рубашкам секций; краны 12, объединены в байпасные узлы совместно с регуляторами температуры 11; отсечные клапаны 13, установленные на входе магистралей теплоносителя; трубопроводы для экстрагента 14 и теплоносителя 15.

В устройстве применены регуляторы температуры прямого действия РТ-ДО. Регулятор. 11 состоит из двух конструктивных

узлов: термосистемы и регулирующего органа. Термоеистема состоит из термобаллона, дистанционной капиллярной трубки, исполнительного органа и шкалы настройки. Термосистема герметична и полностью

заполнена рабочей жидкостью. Регулирующий орган представляет собой кран, управляемый исполнительным органом термосистемы. Принцип действия регулятора основан на изменении объема жидкости в термобаллоне при изменении регулируе- мой температуры. Изменение объема жидкости вызывает перемещение штока исполнительного органа - открытие или закрытие (дросселирование) магистрали теплоносителя,

Вторым прибором контроля температуры, примененным в устройстве является термометр типа ТГП-100 эк, основанный также на свойстве расширения жидкости. Он состоит из термосистемы, состоящей из термобаллона-датчика 8, соединительной капиллярной трубки и указателя работающего по манометрическому принципу изгиба пружинного секторного баллона при изменении давления в термосистеме. На указателе прибора имеется . контактная система с ламелямй, соединенными проводами с сигнальными лампами Ниже, Выше на пульте управления 17.

Указатели установлены непосредствен- но на экстракторе (на фиг. не показаны). С указателя выдаются сигналы по предельно- допустимым верхним и нижним температурам контролируемой среды. Кроме того, на входе экстрагента и выходе экстракта уста- новлены,датчики термометров сопротивления 9, электрический сигнал от датчиков передается на прибор КСМ-2-029, установленный на пульте управления экстрактора 17, где отображается на показывающем приборе и может регистрироваться на перфоленте.

При работе экстрактора для контроля уровня экстрагента используются датчики уровня 18 и 19, установленные на передней крышке головной секции (см.фиг.2), По сигналу с датчика 18 верхнего уровня блок автоматики, размещенный в пульте управления (на фиг. не показан), выдает сигнал на прекращение работы насоса 3, а при поступлении сигнала сдатчика 19 нижнего уровня в блоке автоматики вырабатывается сигнал на включение насоса 3 для подачи экстрагента в экстрактор.

Процесс получения экстракта непре- рывный. Запуск оборудования выполняется в следующей последовательности:

включают на пульте 17 электропитание установки;

подают воздух в систему пневмоуправ- ления;

устанавливают на шкале регулятора температуры 11 теплообменного аппарата 4, установленного на бачке 5 (фиг.4), температуру экстрагента, например, 40...45°С;

включают подачу теплоносителя тепло- обменного аппарата 4, открывая отсечной клапан 13 (фиг.1), при постоянно открытых вентилях 12, расположенных по обе стороны от регулятора 11 РТ-ДО и перекрытой вентилем 12 обводной трассе байпасного узла подачи теплоносителя;

включают насос 3 и начинают закачивать в экстрактор 1 экстрагент - водно-ферментный или водно-спиртовой раствор, приготовленный заранее и хранящийся в специальных емкостях (на фиг. не показаны); экстрагент, проходя через теплообмен- ный аппарат 4, нагревается, по магистрали 14 через бачок 5 сливается в экстрактор 1, постепенно выходит на установленный РТ- ДО температурный режим.

Контроль температуры осуществляется оператором с пульта управления 17 или записывается непрерывно на перфоленту по дистанционному термометру, датчик 9 которого установлен в бачке 5 (фиг.4);

устанавливают на шкалах регуляторов температуры экстрактора 1 (фиг.2, 3), необходимый для данного сырья по регламенту градиент температур, например, в головной секции 50,..55°С, в первой промежуточной секции 45...50°С, и во второй промежуточной секции 40,..45°С;

после заполнения экстрактора 1 экстрэ- гентом до уровня оси шнека включают отсечной клапан 13, фиг.1, подачи теплоносителя по магистрали 15 в тепловые рубашки 2 секций экстрактора 1;

включают привод экстрактора и подачу сырья, начинается его перемещение вдоль экстрактора 1, набухание и процесс экстрагирования полезных веществ. В связи с размещением термобаллонов регулятора 11 и термометра 8 (фиг.З) в полых стойках опор не возникает препятствий перемещению сырья вдоль экстрактора 1;

при заполнении экстрактора 1 до верхнего уровня (0,8 объема) по сигналу с датчика 18 (фиг.2) прекращается подача экстрагента насосом 3;

в процессе выхода на режим температура экстрагента и экстракта контролируется по дистанционному термометру на пульте управления 17, а температура смеси экстрагента и сырья по термометрам 8 ТГА-100 эк, установленным на каждой секции экстрактора 1,

Процесс выхода на тепловой режим экстрагирования сигнализируется на пульте управления 17 загоранием сигнал ьных ламп Норма для всех регуляторов РТ-ДО, участвующих в работе устройства;

после достижения необходимой концентрации экстракта его направляют в специэльную емкость для охлаждения, консервации и дальнейшей переработки;

при понижении уровня экстракта в камере 10 по сигналу с датчика 19 (фиг,2) минимального уровня вновь включается насос 3 для дозированной подачи свежего экстра- геита.

В дальнейшем устройстве работает автоматически, поддерживая необходимый по регламенту тепловой режим экстрагирования.

Таким образом, устройство обеспечивает контроль и автоматическое поддержание температуры экстрагирования в заданных пределах в течение всего процесса в каждой секции экстрактора.

Установка датчиков температуры в полых стойках опор обеспечивает их надежную работу, при этом датчики непрепят- ствуют прохождению сырья вдоль экстрактора.

Использование: в области технологического оборудования пищевой промышленности, а конкретно в устройствах для определения и поддержания температуры экстрагирования в горизонтальных проти- воточных шнековых экстракторах для получения экстрактов из растительного сырья. Сырье предварительно сушат, измельчают и смешивают в необходимых по рецепту проИзобретение относится к технологическому оборудованию пищевой промышленности, а конкретно к устройствам для контроля температуры экстрагирования в горизонтальных противоточных шнековых экстракторах для получения экстракторов из растительного сырья. Сырье предварительно сушат, измельчают и смешивают в необходимых по рецепту пропорциях, а полученные экстракты используют в качестве основы Для получения безалкогольных напитков. порциях, а полученные экстракты используют в качестве основы для получения без- алкогольных напитков. Сущность изобретения: устройство снабжено датчиками определения и датчиками поддержания температуры в заданном интервале, которые установлены попарно в камере отбора готового экстракта, в полых стойках опоры шнека каждой горизонтальной секции, на входе в экстрактор магистрали подачи экс- трагента через дополнительный бачок. Датчик поддержания температуры каждой пары датчиков связан своей автономной гидромагистралью с соответствующей магист-. ралью подвода теплоносителя через гидроуправляемый запорный орган, В полой стойке опоры каждого шнека со стороны входа экстрагента в секцию выполнен проходной продольный паз. Кроме.того, обеспечена ремонтопригодность установки без остановки процесса экстрагирования, так как гидроуправляемый запорный орган связан с ручным запорным органом магистрали подвода теплоносителя через байпасную магистраль с отсечным клапаном на входе, бил. Известно, что скорость процесса экстрагирования, как и любого массообмен- ного процесса в системе твердое тело-жидкость наряду с рядом других фактов (размера частиц, подвижности слоя, характера относительного движения твердых частиц и экстрагента, соотношения расхода масс экстрагента и твердых частиц) в большей степени зависит от температуры экстрагирования. Повышение температуры экстрагирования ускоряет многие стадии процесса (молеЬО С VI о С К) СО ю

Формула изобретения 1. Устройство для контроля температуры экстрагирования в горизонтальном про- тивоточном шнековом экстракторе, включающее трехсекционный горизонтальный корпус, снабженный тепловыми рубаш- ками, вал со шнеком, загрузочный бункер и камеру отбора готового экстракта, термометры сопротивления, установленные в экстракторе и электрически связанные с регистрирующим прибором на пульте уп- равления, магистрали подвода теплоносителя, подключенные через запорные органы соответственно одна - к тепловой рубашке каждой горизонтальной секции, а другая - к теплообменнику магистрали подачи экстра- гента, от л ичающеес ятем, что, с целью

повышения степени извлечения полезных веществ из растительного сырья, оно снабжено датчиками температур, установленными попарно в камере отбора готового экстракта, в полых стойках опоры шнека каждой горизонтальной секции и на входе в экстрактор магистрали подачи экстрагента, и регулятором температуры, соединенным с гидроуправляемым запорным органом, установленным на магистрали подвода теплоносителя, причем в полой стойке опоры каждого шнека со стороны входа секции выполнен продольный паз.

Фиг. 2

.„#(

1796239 /-/

Фм.З

. 4

Зкстрйгенл 27

гзд LЈ eo J г$

ГСпал /--/-- Ч

мье-1 Г Г

/ А

(W---L-Jj

I Зхсл рах/л

tf Ди. /

г

29

26

J/

Upon

Г((/ /яелб