Противоточный горизонтальный шнековый экстрактор Советский патент 1993 года по МПК B01D11/02 

Предлагаемое изобретение относится к технологическому оборудованию пищевой промышленности, а конкретно к противоточным горизонтальным шнековым экстракторам для получения экстрактов из дикорастущего травяного сырья, которое предварительно измельчают и смешивают в необходимых по рецепту пропорциях, при этом сами экстракты используют в качестве основы для получения безалкогольных напитков.

Целью предлагаемого экстрактора является повышение качества готового жидкого экстракта и увеличение экстрактивных веществ в экстракте на единицу измельченного сырья.

На фиг. 1 изображен общий вид экстрактора с разрезом по передней секции; на фиг. 2 - увеличенное изображение узел I фиг. 1 с продольным сечением по камере готового жидкого экстракта, шнеку и фланцу под бункер загрузки; на фиг. 3 - стыковочные фланцы горизонтальных секций и узел стыковки валов шнеков этих секций; на фиг. 4 - вертикальное поперечное сечение А-А фиг. 3 по стыковочному фланцу секций, опорам и теп.00

о

00 CJ

4

ел

ловой рубашке; на фиг. 5 - продольное сечение по дополнительной горизонтальной секции ускоренной выгрузки экстрагированного сырья и наклонной секции; на фиг. 6 - вид с продольным сечением на направляющий насадок, съемно закрепленный на разгрузочном фланце наклонной секции; на фиг. 7 - продольное сечение по оси разгрузочного фланца с регулировочной гайкой и шариковым упорно-регулировочным узлом.

Предложенный экстрактор содержит снабженные тепловой рубашкой 1 горизонтальные секции, выполненные в виде цилиндрических корпусов, передняя секция 2, средняя секция 3, крайняя секция 4 и дополнительная, горизонтальная секция 5 ускоренной выгрузки экстрагированного сырья. Секция 4 имеет патрубок б подвода экстра- гента. .

Секции 2, 3, 4, 5 установлены на опорных рамах 7 через опоры 8 регулируемые по высоте (условно. не показано).

Внутри каждой секции 2, 3, 4, 5 проходит свой вал 9 шнека.

Передняя горизонтальная секция 2 (см.фиг. 2) имеет подсоедйнительный фланец 10, выполненный в верхней части секции 2 и предназначенный для подсоединения загрузочного бункера (условно не показанного) измельченного растительного сырья.. .

На торце секции 2 закреплена передняя стенка 11, на которой закреплены редуктор и многоскоростной реверсный электродвигатель (условно не показано). ; Между стенкой 11 и фланцем 10 внутри секции 2 установлена вертикальная перегородка 12, которая выполнена перфорированной с перетечными отверстиями 13 и совместно с секцией 2 и стенкой 11 образует камеру 14 отбора готового жидкого экстракта. В стенке 11 в районе днища вварен патрубок 15 для подключения насоса перекачки экстракта в сборные емкости.

Внутри камеры 14 на валу 9 установлены две крестовины 16, в свободных концах которых закреплены перемешивающие штанги 17 для предотвращения выпадания в осадок экстрактивных веществ.

С другой стороны перегородки 12 на валу 9 установлена крестовина 18, аналогичная крестовинам 16.. Крестовина 18 и ближняя к перегородке крестовина 16 снабжены эластичным материалом 19 для обеспечения двусторонней очистки перетечных отверстий 13 перегородки 12.

На валу 9 шнека закреплена перфорированная винтовая лопасть 20, которая выполнена группами, разнесенными по валу 9. Шаг а винтовой лопасти 19 выбран по соображениям технологии процесса экстракции и продвижения измельченных частиц растительного сырья навстречу потоку жидкого экстрагента.

Группы винтовой лопасти 9 связаны между собой перемешивающими штангами 21, В обращенных торцах секций 2, 3, 4, 5 (фиг. 3) закреплены стыковочные фланцы 22 и 23. Во фланце 23 по периферии выполнен

0 поясок 24, охватывающий фланец 22, а во фланце 22 закреплены две опорные планки 25, которые направлены к оси секций 2,3,4, 5. В свободных концах планок 25 закреплена обойма 26 с подшипниками скольжения

5 27, в которых установлены оси 28.

Конец оси 28, размещенный (например) в секции 2, приварен к валу 9 секции 2, а конец оси 28, размещенный снаружи секции 2 (внутри секции 3) снабжен диском 29, на

0 радиальной поверхности которого выполнены эвольвентные шлицы (см.фиг. 3).

На эвольвентных шлицах диска 29:уста- иовлена внутренними продольными шлицами б монтажная втулка 30, которая

5 приварена к валу 9 секции 3 и имеет радиальные отверстия 31 для регулировки валов 9 относительно друг друга через люк в стенке секций (условно не показанный).

Вал 9 шнека крайней секции 4 (см.фиг.

0 5) через диск 29 и втулку 30 связан с валом 32 секции 5 ускоренной выгрузки. Вал 32 имеет тот же диаметр, что и вал 9. Вал 32 имеет винтовую перфорированную лопасть 33, образующую шнек секции 5. Лопасть 33

5 имеет шаг в, который равен 1,5 - 2 шага а лопасти20 для ускорения вывода экстрагированного сырья из зоны экстракции.

Пределы шага в 1,5 - 2 а выбраны в результате экспериментов, которые пока0 зал.и, что при увеличении шага в более чем

2, ведет к снижению величины захватывае мой лопастью 33 порции сырья, а при шаге в менее 1,5 а скорость удаления сырья .,из зоны экстракции падает.

5 На противоположном от втулки 30 конце вала 32 выполнено карданное сочленение 34, которое связано с валом 35 шнека наклонной секции 36. на валу 35 установлена сплошная винтовая перфорированная

0 лопасть 37, которая имеет шаг г 1,5-2

шага в, т.к. увеличенный шаг в создает

увеличенное скопление экстрагированного

сырья в месте стыка секции 5 и секции 36.

Вал 35 имеет диаметр, равный 1,5-2

5 диаметра вала 9 или вала 32 для обеспечения сжатия (отжимки экстрактивных веществ) экстрагированного сырья при1 внутреннем диаметре наклонной секции 36 равным внутреннему диаметру горизонтальных секций 2, 3,4, 5.

Сочлененный с валом 32 конец вала 35 выполнен с диаметром равным диаметру валов (9) (32) и установлен в подшипнике скольжения (условно не показан) и через обойму 26 и планки 25 закреплен в секции 36 (фиг. 5).

На внешнем конце наклонной секции 36 закреплен разгрузочный фланец 38 (фиг. 5,

6).

Внутри фланца 38 установлены опорные планки 39 (фиг. 6,7) с осевой втулкой 40, в которой со шпонкой 41 (фиг. 7) установлена ось 42 (фиг. 6. 7).

На внешнем конце втулки 40 закреплена крышка 43 с уплотнениями 44, через которую выведен хвостовик 45 оси 42 с регулировочной гайкой 46.

На другом конце оси 42 установлен ша риковый упорно-радиальный узел (см.фиг.

7), который состоит из обоймы 47 в виде стакана, приваренной к валу 35.радиального шарикоподшипника 48 и двух упорных шарикоподшипнй ковДЭ, закрепленных корончатой гайкой 50. Tia обойме 47 винтами 51 закреплена герметизирующая крышка 52.

Наклонная секция 36 (фиг. 6) снабжена внутренним клинообразным уступом 53, выполненным в районе разгрузочного фланца 38 в нижней части секции 36.

. На разгрузочном фланце 38 привинчен герметичный направляющий насадок 54 (см.фиг. 6). Насадок 54 выполнен треугольной в поперечном сечении формы с горизонтальным днищем 55 и наклонной отбойной стенкой 56.

В днище 55 выполнено направляющее

разгрузочное отверстие д. а в стенке 56

выполнен проем.е для доступа к оси 42 с

регулировочной гайкой 46 и шариковому

-упорно-радиальному узлу.

Проем е перекрыт шарнирной крышкой 57 с замками 58.

Работает экстрактор следующим образом.

При монтаже экстрактора производят стыковку секций 2 с 3, 3 с 4, 4с 5, при этом первоначально за отверстия 31 поворачивают втулку 30, совмещая ее продольные шлицы б со шлицами на диске 29. Форма шлицев диска 29 позволяет поворачиваться на них шлицам б, чем обеспечивает соосность валов 9, т.е. работу их без заедания с наименьшим расходом необходимой для них вращения энергии.

После состыкования шлицев валов 9 производят стыковку секций 2, 3, 4, 5 для этого на фланец 22 одной из секций пояском 24 надевают фланец 23 другой секции, а затем на фланец 22 этой секции надевают

фланец другой секции. По окончании состы- ковки фланцы 22 и 23 всех секций сбалчива- ют между собой.

После монтажа регулируют осевое по- 5 ложение вала 35 шнека наклонной секции 36. ,

Для этого предварительно открывают замки 58 и открывают шарнирную крышку 57, и через проем е в отбойной стенке 56 0 вращают регулировочную гайку 46 на хвостовике 45.

При этом ось 42 совершает осевое перемещение и вал 35 через обойму 47 шарикового, узла перемещается вслед за осью 42 и 5 за карданное сочленение 34 перемещает вал 32 с его винтовой лопастью 33.

После окончания регулировки крышку 57 опускают на проем е и закрывают замки 58.

0 В тепловую рубашку 1 подают под давлением пар и прогревают внутреннюю полость секций 2, 3 4 до температуры необходимой для экстракции.

При достижении заданной температуры 5 из бункера через подсоединительный фланец 10 в полость секции 2 загружают предварительно измельченные частицы растительного сырья, а из патрубка 6 в секцию 4 подают экстрагент - водный раствор, 0 состав которого зависит от вида экстрагируемого сырья.

Включением электродвигателя (условно не показанного) вращают валы 9 с их винтовыми лопастями 20, которые передвигают 5 частицы измельченного сырья навстречу потоку экстрагента, который, просачиваясь через перфорацию в лопастях 20, омывает сырье, а штанги 21 переворачивают сырье,. обеспечивая наиболее полный контакт erg с 0 экстрагентом, т.е. наиболее полную экстракцию.

Далее экстрагент-с экстрактивными веществами через отверстия 1У в вертикальной перегородке 12 поступает в камеру 14 5 отбора готового жидкого экстракта.

Эластичный материал 19 крестовин 18 и

16 очищает с двух сторон перегородку 12,

. обеспечивая полную очистку отверстий 13,

что дает беспрепятственное прохождение

0 экстрактивных веществ в камеру 14.

Штанги 17, вращаясь крестовинами 16, - поддерживают частицы вещества во взвешенном состоянии, препятствуя их выпадению в осадок на внутреннюю поверхность 5 стенки камеры 14.

Сам готовый жидкий экстракт удаляют

из камеры 14 через патрубок 15 насосом

(условно не показанным) в сборные емкости

для последующей подачи в выпарной аппа рат.. .

Проходя три горизонтальные секции 2, 3,4 частицы растительного сырья проходят полную стадию экстракции и скапливаются в начале секции 5.

Для исключения влияния экстрагированного сырья на процесс экстрации (впи- тывания этим сырьем экстрагента. снижения скорости его распространения в экстракторе и т.д.) это сырье необходимо ускоренно удалить.

Это достигается тем, что винтовая лопасть 33, вращаясь валом 32, ускоренно (со скоростью в 1,5 - 2 раза больше чем в секциях 2, 3, 4) передает сырье в наклонную секцию 36.

Лопасть 37 со скоростью в 1,5 - 2 раза большей, чем в секции 5 передвигает экстрагированное сырье к разгрузочному фланцу 38.

При этом вал шнека секции 36 (за счет только своего наружного диаметра сжимает экстрагированное сырье, выделяя допол- м.(1тельно экстрактивные веществу, которые скатываются по секции 36 вниз; в секцию 5, где увлекаются потоком экстрагента в камеру 14 готового жидкого экстракта.

На выходе из секции 36 экстрагированное сырье дополнительно сжимается клинообразным уступом 54, что делает сырье компактной плотной массой,; снижает разброс его при выгрузке и окончательно отжимает экстрактивные вещества из сырья.

Из наклонной секции 36 через разгрузочный фланец 38 сырье поступает в направляющий насадок 54 (фиг. 5, 6), который предотвращает за счет формы распространение выделяющихся при экстракции газов и направляет сырье в тару.

В насадок 54 секции 36 сырье поступает, перевалив клинообразный уступ 53, в уплотненном состоянии. В самом насадке 54 столб сырья прижимается к стенке 56 и, отражаясь от неё, падает на днище 55 и по нему поступает в разгрузочное отверстие 59, из которого оно поступает в тару.

Таким образом, предложенный проти- воточный горизонтальный шнековый экстрактор обеспечивает повышение качества готового жидкого экстракта и увеличение экстрактивных веществ экстракта за счет усовершенствования камеры отбора готового жидкого экстракта, двойной очистки вертикальной перегородки, ускоренного удаления экстрагированных веществ из зоны экстракции и дополнительного отжима без ввода дополнительных конструктивных элементов.

Кроме того, предложенный экстрактор обеспечивает снижение потребляемой экстрактором мощности на вращение шнеков и регулировку их осевого положения.

При этом экстрактор обеспечивает направленную выгрузку экстрагированного

сырья и предотвращает выброс в атмосферу испарений выделяемых во время экстракции.

Форму.лаизобретения

1. Противоточный горизонтальный шне0 ковый экстрактор, содержащий снабженные тепловой рубашкой горизонтальные секции, крайняя из которых снабжена патрубком подвода экстра тентов, а передняя секция - присоединительным фланцем под

5 бункер загрузки измельченного растительного сырья и камерой отбора готового жидкого экстракта, образованной внутренним объемом секции и вертикальной перфорированной перегородкой, снабженной по0 движным скребком в виде крестовины, установленной на валу шнека с внутренней стороны секции, стыковочные фланцы секции, по оси которых через опоры закреплены подшипники скольжения для валов

5 смежных шнеков, перфорированные винтовые лопасти которых разнесены по валу группами, связанными между собой перемешивающими штангами, и наклонную секцию разгрузки экстрагированного сырья с

0 концевой подшипниковой опорой под вал

шнека, отличающийся тем, что, с целью

повышения качества готового жидкого экс тракта и увеличения экстрактивных веществ

в экстракте на единицу измельченного

5 сырья, экстрактор снабжен дополнительной горизонтальной секцией ускоренной выгрузки экстрагированного сырья, которая своим фланцем состыкована с фланцем крайней горизонтальной секции и про0 тивоположны м концом жестко связана с наклонной секцией, при этом шнек дополнительной секции выполнен с шагом винтовой лопасти, равным 1,5 - 2 шага винтовой лопасти шнеков основных горизон5 тальных секций, а шнек наклонной секции выполнен с шагом винтовой лопасти, равным 1,5-2 шага лопасти шнека дополнительной секции и с наружным диаметром вала, равным 1,5-2 диаметра вала шнеков

0 горизонтальных секций, при этом наклонная секция на выходе снабжена клинообразным выходным уступом, который выполнен во внутренней полости секции в

нижней части ее корпуса, при этом внутри

5 камеры отбора готового жидкого экстракта по торцам на валу шнека дополнительно установлены крестовины, на свободных концах которых закреплены перемешивающие штанги, а одна из крестовин снабжена эластичным материалом, поджатым к перегородке и выполняющим роль дополнительного ее скребка.

2. Экстрактор по п. 1, отличаю щи й- с я тем, что, с целью обеспечения снижения потребляемой мощности на вращение шне- ков и регулировки их осевого положения относительно друг друга, в подшипнике скольжения одного из противоположных стыковочных фланцев каждой горизонтальной секции установлена несущая ось, внут- ренний конец которой жестко связан с валом шнека данной секции, а внешний конец снабжен шлицевым эвольвентным диском с насаженной на него продольными шлицами втулкой, жестко связанной с ва- лом шнека смежной секции и снабженной радиальными монтажными отверстиями, при этом несущая ось разгрузочного фланца наклонной секции установлена в подшипнике скольжения с возможностью осевого пе-

ремещения и снабжена регулировочной гайкой на резьбовом наружном хвостовике и шариковым упорно-радиальным узлом, установленным на внутреннем хвостовике и жестко связанным обоймой с валом шнека. 3. Экстрактор по п. 1,отличающий- с я тем, что, с целью обеспечения направленной выгрузки экстрагированного сырья и предотвращения выброса в атмосферу испарений, выделяемых во время экстракции, экстрактор снабжен герметичным направляющим насадком, который съемно установлен на разгрузочном фланце наклонной секции, выполнен коробчатой треугольной в продольном сечении формы и снабжен люком технического обслуживания и осмотра, выполненным на уровне разгрузочного фланца с откидной герметичной крышкой с замками и направляющим днищем, в центре которого выполнено отводное отверстие.

Изобретение относится к технологическому оборудованию пищевой промышленности, а конкретно к противоточным горизонтальным шнековым экстракторам для получения экстрактов из дикорастущего травяного сырья, которое предварительно измельчают и смешивают в необходимых по рецепту пропорциях, при этом сами экстракты используют в качестве основы для получения безалкогольных напитков. Целью предлагаемого экстрактора является повышение качества готового жидкого экстракта и увеличение экстрактивных веществ в экстракте на единицу измельченного сырья. Новым в экстракторе является то, что он снабжен дополнительной горизонтальной секцией ускоренной выгрузки экстрагированного сырья, узлами регулировки положения шнеков относительно друг друга, герметичным направляющим насадком на наклонной секции, шаги шнеков дополнительной и наклонной секции увеличены, диаметр вала шнека наклонной секции в 1,5-2 раза больше диаметра вала горизонтальных секций, камера отбора готового жидкого экстракта снабжена крестовинами с перемешивающими штангами и дополнительным скребком вертикальной перфорированной перегородки. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

Фиг. 2

II

Риг. 6

5

39 40 41 М Ь6

45