Экстрактор

 

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

СОЮЗ СОЭЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 В 01 Р 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (54) 3КСТрАКТОр

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4140792! 30-26 (22) 03.11.8ь (4ь) 23.05.88. Бюл. У 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ (72) Б.А.Вейсбейн, А.II.Захарычев, А.И.Солодов, Л.А.Волошина и В.Н.Жучков (53) 66.061.5(088.8) (56) Патент ФРГ N 2033354, кл. В 01 D 11/02, 1971.

„„SU„„1397054 А1 (57) 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 выполнена в виде конфуэора 2, установленного внутри отстойной камеры 4, оборудованной

1397 штуцерами 5 и б для выводов мисцел-, лы и проэкстрагированной биомассы.

На наружной стенке конфузора укреплены вертикальные ребра 3. Экстрактор снабжен крышкой 7 со штуцерами 8 и 9 для вводов биомассы и экстрагента.

На внутренней стенке корпуса экстрактора по его высоте укреплены секционирующие устройства 10 выполненные в виде отдельных секторных пластин. установленных под углом к поперечно" му 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 экстрагент подают в верхнюю. часть экстрак054 тора, где они перемешиваются мешалками. Последовательно пройдя все зоны перемешивания и секционирующик устройств, биомасса и экстрагент попадают в конфузор, где происходит затормаживание их вихревого движения. Опускаясь в отстойную камеру, частицы биомассы ударяясь о ребра, укрепленные на наружной стенке конфузора, отделяются от экстрагента, собираются в коническом днище и через штуцер б 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 K микробиологической промышленности, а более конкретно к аппаратам для зкстракционной очистки биомассы дрожжей и других микроорганизмов от углеводородов 5 и липидов.

Цель изобретения — интенсификация процесса экстракции за счет увеличения удельных нагрузок фаз и снижения уноса частиц твердой фазы. 10

На фиг. i 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 выводов мисцеллы и проэкстрагированной биомассы. Экстрактор имеет крышку 7 со штуцерами 8 и 9 для ввода сухой биомассы (или ее суспензии в растворителе) и экстрагента. 30

На внутренней стенке корпуса экстрактора по его высоте укреплены секционирующие устройства 10, выполненные в виде отдельных секторных пластин 11, установленных под углом 12о

20 к поперечному сечению экстрактора и с перекрытием одна относительно другой в горизонтальной плоскости.

Крепление секторных пластин секционирующего устройства может быть вы= полнено, например, путем приварки их к двум концентричным кольцам 12 (фиг. 4). По оси корпуса размещен вал 13 с ярусно закрепленными на нем мешалками 14, причем последние установлены между секционирующими устройствами.

Экстрактор работает следующим образом.

В верхнюю часть корпуса 1 через штуцер 8 подают экстрагируемый материал, например сухую биомассу, а через штуцер 9 — экстрагент, например смесь растворителей типа гексанспирт — вода, или неполярный растворитель типа гексан. Экстрагируемый материал можно такие подавать в виде заранее приготовленной суспензии,состоящей из биомассы и экстрагента.

Поступившая в зкстрактор биомасса в зоне, ометаемой мешалкой, смешивается с экстрагентом, образуя суспензию. При этом частицы биомассы и экстрагент приобретают вихревое движение, в результате чего происходит разрушение локальных каналов и застойных

13970 зон, а также образование развитой поверхности контакта фаз.

При движении вниз под действием силы тяжести частицы биомассы и экстрагент, 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) 15 частиц твердой фазы по длине экстрактора не происходит, режим ее движения приближается к режиму идеального вытеснения, что повышает эффективность процесса экстрагирования. 20

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 бо-. лее мелкие — в ее центре. Выходя из конфузора, крупные частицы быстро осаждаются в коническое днище отстой- 30 ной камеры 4. Более мелкие частицы, уносимые с потоком экстрагента, ударяются о ребра 3, теряют свою кинетическую энергию и также осаждаются в коническое днище. Зкстрагент, освобожденный от частиц биомассы, поднимается в верхнюю часть отстойной камеры и через штуцер 5 удаляется на дальнейшую переработку (дистилляцию).

Проэкстрагированная биомасса из кони- 4р ческого днища через штуцер 6 удаляется на дальнейшую обработку для отгонки экстрагента.

Выполнение секционирующих устройств в виде отдельных секторных 45 пластин, установленных под углом 1220 к.поперечному сечению экстрактоо ра, 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 м /м . 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

54 а движения фаз к режиму идеального вытеснения 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 укаэанных пределов угла наклона секторных пластин к поперечному сечению экстрактора.

Как видно из представленных в таблице данных, для обоих видов биомассы при угле наклона секторных о пластин менее t2 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 нао клона секторных пластин 12-20 являются оптимальными.

Выполнение нижней части корпуса экстрактора в виде конфузора, на наружной стенке которого укреплены вертикальные ребра, позволяет затормозить вихревое движение частиц биомассы и экстрагента, перейти в режим свободного осаждения частиц биомассы и снизить унос твердых частиц из отстойной камеры до величин 0,5-37, 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 с удельной суммарной нагрузкой фаз

5,85 мз /м,ч унос составил ЗХ, т.е. в 5 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 м /м . ч унос составил 17, что в 10 раз меньше в сравнении с известной.

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

Формула и з обретения

Экстрактор, включающий вертикальный цилиндрический корпус с укреплен5 1397054 6

Степень извлечения, 7

Удельная нагрузка фаз, м /

/м ч

Тип растворителя клона, град

Гексан — 4,25 этанол— вода

80:19:1

Порошок с размером частил 70250 мкм

81

5,60

То же

То же

5,85

15

6,00

20

6,50

3,2

Лепесток размером 1520 мм и толщиной 0,30,5 мм

4,2

То же

То же

4,5

4,9

87

5,3

81 ными по высоте на его внутренней,.стен.ке секционирующими устройствами, нижняя часть которого установлена внутри отстойной камеры с коническим дни5 щем, центрально размещенный вал с ярусно закрепленными на нем мешалками и штуцера для ввода и вывода контактирующих фаз, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации 10 процесса экстракции за счет увеличения удельных нагрузок фаз и снижения уноУгол на- Вид биомассы 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 конфузора, на наружной стенке которого укреплены вертикальные ребра.

1397054 фиг. Г

0-б

ФиаЗ

1397054

72

Составитель А.Сондор

Редактор А.Мотыль Техред М.Дидык КорректорН.Король

Заказ 2545/5 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4