Устройство для газожидкостной экстракции

 

Использование: для экстракции растительного сырья сжиженными газами, в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии. Сущность изобретения: устройство содержит смеситель для приготовления суспензии растительного сырья в растворителе, соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, источник сжиженного газа, соединенный с экстрактором, и источник органического растворителя, соединенный со смесителем. Такая конструкция позволяет готовить суспензию в смесителе при атмосферном давлении, что облегчает загрузку в него сухого растительного сырья, и повысить выход экстрактивных веществ за счет использования комбинированного экстрагента. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для экстракции растительного сырья сжиженными газами и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для газожидкостной экстракции, содержащее последовательно соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, сборник экстракта, соединенный с испарителем, источник подачи сжиженного газа, сырьевой питатель, смеситель, соединенный с экстрактором, и разгрузочное приспособление для шрота.

Недостатками этого устройства являются трудность загрузки сырья в смеситель, работающий под давлением, и низкий выход экстрактивных веществ из-за использования однокомпонентного экстрагента.

Устройство для газожидкостной экстракции, содержащее последовательно соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, сборник экстракта, соединенный с испарителем, источник подачи сжиженного газа, сырьевой питатель, смеситель, соединенный с экстрактором, и разгрузочное приспособление для шрота, согласно изобретению снабжено источником подачи органического растворителя, сообщенным со смесителем, а источник подачи сжиженного газа соединен непосредственно с экстрактором.

Это позволяет осуществлять приготовление суспензии сырья для загрузки в экстрактор в смесителе, работающем при атмосферном давлении, что облегчает загрузку сухого сырья, и повысить выход экстрактивных веществ за счет использования комбинированного экстрагента.

Предусмотрена возможность снабжения устройства дополнительным испарителем, установленным за основным.

Это позволяет отгонять органический растворитель, если его присутствие нежелательно в экстракте.

В этом случае желательно соединение дополнительного испарителя по газовой фазе со смесителем через дополнительный конденсатор.

Это позволяет многократно использовать органический растворитель в цикле экстракции, чем сократить его расход.

Также желательно выполнять дополнительный конденсатор внутри основного испарителя, что позволяет утилизировать тепло и сократить энергоемкость устройства.

Возможна установка распылительных форсунок на входе в один или оба испарителя.

Это позволяет снизить энергоемкость отделения экстракта от экстрагента за счет развития поверхности тепломассообмена.

Также предусмотрена возможность соединения дополнительного испарителя по газовой фазе с экстрактором через сопла.

Это позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет перемешивания суспензии сырья в экстрагенте и генерировать акустические колебания при конденсации в суспензии газовой фазы органического растворителя при кавитационном изменении давления, что позволяет вскрыть оболочки клеток перерабатываемого сырья, чем облегчить проникновение в них экстрагента.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство для газожидкостной экстракции содержит последовательно соединенные в замкнутый контур экстрактор 1, основной испаритель 2 и основной конденсатор 3, сборник 4 экстракта, соединенный с испарителем 2, источник 5 подачи сжиженного газа, соединенный с экстрактором 1, сырьевой питатель 6, смеситель 7, соединенный с экстрактором 1 через питатель 8, разгрузочное приспособление 9 для шрота, источник 10 подачи органического растворителя, сообщенный со смесителем 7.

В случае использования органического растворителя, наличие которого в экстракте является нежелательным, устройство снабжают дополнительным испарителем 11, установленным за основным испарителем 2, а когда этот растворитель является дорогостоящим, токсичным или взрывоопасным - еще и дополнительным конденсатором 12, через который дополнительный испаритель 11 по газовой фазе соединяют со смесителем 7.

В этом случае целесообразно размещение дополнительного конденсатора 12 внутри основного испарителя 2 для утилизации тепла конденсации пара органического растворителя.

На входе в основной 2 и/или дополнительный 11 испарители могут быть установлены распылительные форсунки 13.

Кроме того, возможно соединение по газовой фазе дополнительного испарителя 11 через сопла 14 с экстрактором 1 для перемешивания в нем суспензии сырья в экстрагенте и генерации акустических колебаний при конденсации паров органического растворителя.

Устройство работает следующим образом.

Растительное сырье и жидкий органический растворитель, например эвгенол или этиловый спирт, в заданной пропорции, обеспечивающей перекачку их смеси питателем 8, подают в смеситель 7 из сырьевого питателя 6 и источника 10 соответственно. Приготовленную в смесителе 7 суспензию подают питателем 8 в экстрактор 1, в который из источника 5 одновременно подают сжиженный газ, например двуокись углерода или закись азота, в заданном соотношении. В экстракторе 1 происходит экстракция сырья комбинированным экстрагентом, состоящим из двух растворителей, после завершения которой мисцеллу, представляющую собой раствор экстрактивных веществ перерабатываемого сырья в комбинированном экстрагенте, сливают в основной испаритель 2, а шрот обработанного сырья удаляют из экстрактора 1 через разгрузочное приспособление 9. В основном испарителе при повышении температуры и/или понижении давления из мисцеллы отделяют сжиженный газ, который удаляют из испарителя 2 в виде газовой фазы в конденсатор 3, в котором его вновь конденсируют и возвращают в экстрактор 1 для использования в следующем цикле экстракции. При получении комбинированных экстрагентов для некоторых ароматических композиций, используемых в пищевой промышленности, отгонка органического растворителя, такого как эвгенол, не требуется, поэтому кубовый остаток из испарителя 2 может непосредственно поступать в сборник 4 экстракта, откуда удаляться на дальнейшую переработку. При необходимости отгонки органического растворителя для получения чистых ароматов или лекарственных веществ или при использовании органического растворителя, непригодного к использованию в составе экстракта, например при использовании этилового спирта для получения композиций для ароматизации рыбных консервов, кубовый остаток из основного испарителя 2 подают в дополнительный испаритель 11, в котором повышением температуры осуществляют отгонку органического растворителя, а очищенный экстракт сливают в сборник 4, откуда удаляют на дальнейшую переработку.

Для снижения энергоемкости процесса отгонки растворителей комбинированного экстрагента на входе в испарители 2 и 11 могут быть установлены распылительные форсунки 13, что позволяет при распылении мисцеллы развить поверхность тепломассообмена и облегчить удаление из испарителей 2 и 11 газовой фазы.

По газовой фазе дополнительный испаpитель 11 может быть соединен через дополнительный конденсатор 12 со смесителем 7. В этом случае газовая фаза из испарителя 11 поступает в конденсатор 12, где ожижается и возвращается в смеситель 7 для повторного использования при приготовлении суспензии и в процессе экстракции.

С целью снижения энергоемкости конденсацию органического растворителя в конденсаторе 12 осуществляют внутри испарителя 2 при утилизации тепла конденсации его паров для испарения сжиженного газа.

При соединении дополнительного испарителя 11 по газовой фазе с нижней частью экстрактора 1 через сопла 14 часть паров органического растворителя используют для перемешивания суспензии сырья в комбинированном экстрагенте барботированием и для генерации акустических колебаний для вскрытия клеток растительного сырья при конденсации за счет адиабатного расширения в соплах и теплообмена с суспензией, приводящей к кавитационному изменению давления в реакционной смеси внутри экстрактора 1.

Таким образом, в заявляемом устройстве процесс экстракции осуществляется непрерывно при приготовлении суспензии сырья в емкости, работающей при атмосферном давлении, что облегчает загрузку в нее сырья, и при циркуляции обоих растворителей комбинированного экстрагента по замкнутому контуру. Использование комбинированного экстрагента позволяет расширить гамму экстрактивных веществ за счет химических свойств растворителей.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ, содержащее последовательно соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, сборник экстракта, соединенный с испарителем, источник подачи сжиженного газа, сырьевой питатель, смеситель, соединенный с экстрактором, и разгрузочное приспособление для шрота, отличающееся тем, что оно снабжено источником подачи органического растворителя, сообщенным со смесителем, а источник подачи сжиженного газа соединен непосредственно с экстрактором.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным испарителем, установленным за основным.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что дополнительный испаритель соединен по газовой фазе со смесителем через дополнительный конденсатор.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что дополнительный конденсатор размещен в основном испарителе.

5. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что на входе в один или оба испарителя установлены распылительные форсунки.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительный испаритель соединен по газовой фазе с экстрактором через сопла.

РИСУНКИ

Рисунок 1