Установка для производства экстрактов из растительного сырья для бальзамов

 

Использование: в производстве экстрактов из растительного сырья для спиртовых, жировых и безалкогольных бальзамов. Сущность изобретения: установка содержит по меньшей мере один экстрактор, соединенный с ним конденсатор, сборник экстракта и средства подачи спиртового раствора, соединенный с экстрактором и конденсатором испаритель, средства подачи сжиженного газа и соединенный с экстрактором дополнительный сборник экстракта. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к технике производства экстрактов из растительного сырья для спиртовых, безалкогольных и лечебно-косметических бальзамов.

Известна установка производства экстрактов из растительного сырья для напитков, в том числе бальзамов, содержащая два экстрактора, соединенный с ними конденсатор, сборник экстракта и средства подачи спиртового раствора.

Недостатками этой установки являются низкая производительность и большое количество отходов.

В настоящем изобретении ставится задача увеличения производительности экстракции за счет снижения диффузионного сопротивления сырья и увеличения глубины извлечения экстрактивных веществ и комплексной переработки растительного сырья по безотходной технологии.

Предлагаемая установка производства экстрактов из растительного сырья для бальзамов, содержащая по меньшей мере один экстрактор, соединенный с ним конденсатор, сборник экстракта и средства подачи спиртового раствора, согласно изобретению, снабжена испарителем, соединенным с экстрактором и конденсатором, средствами подачи сжиженного газа и дополнительным сборником экстракта, соединенным с экстрактором.

Такая конструкция установки позволяет выделить из растительного сырья жирорастворимые вещества, в том числе биологически активные, такие как β-каротин, ретинол, рибофлавин, никотиновую кислоту, фолиевую кислоту, токоферол, витамин К₁, снизить гидравлическое сопротивление сырья по отношению ко второму экстрагенту и увеличить глубину экстракции экстрактивных веществ второй стадии экстракции, получив шрот в виде смеси диетической клетчатки с комплексом водорастворимых биологически активных и питательных веществ, которая может быть иcпользована как пищевая добавка. Фаза жирорастворимых веществ может быть использована как ароматическая и биологически активная добавка в лекарственных и косметических бальзамах в виде жировых растворов, мазей и эмульсий.

В предпочтительном варианте установка снабжена буферной емкостью, смесителем и сепаратором, установленными последовательно между испарителем и сборником экстракта сжиженного газа.

Такая конструкция установки позволяет корректировать распределение жиро- и спиторастворимых ароматических веществ в экстрактах спирта и сжиженного газа.

Другим предпочтительным вариантом предусмотрено снабжение установки средствами подачи воды и дополнительным сборником экстракта, соединенным с экстрактором.

Это позволяет извлечь из сырья водорастворимые вещества, в том числе биологически активные, нерастворимые в спирте и сжиженном газе, такие как тиамин, пангамовая кислота, пантатеновая кислота, аскорбиновая кислота, пиридоксин и флавоноиды, получив биологически активную часть для безалкогольного бальзама и диетическую клетчатку в виде шрота, которая может быть использована в пищевых продуктах пониженной калорийности.

В этом случае возможно снабжение установки дополнительными буферной емкостью, смесителем и сепаратором, установленными последовательно между испарителем и сборником экстракта сжиженного газа, при этом второй вход дополнительного смесителя соединен со средствами подачи воды, а второй выход дополнительного сепаратора со сборником водного экстракта.

Это позволяет регулировать содержание жиро- и водорастворимых ароматических веществ в экстрактах воды и сжиженного газа.

В любом из двух последних случаев возможно снабжение установки смесителем экстрактов и сборником купажа, соединенными последовательно со сборниками водного и спиртового экстрактов.

Это позволяет получить купаж для спиртового бальзама наиболее обогащенный спито- и водорастворимыми биологически активными веществами и с наиболее широкой гаммой ароматических веществ.

На фиг. 1 представлена схема установки для двухстадийной экстракции сырья; на фиг. 2 то же с перераспределением аромата; на фиг. 3 схема установки для трехстадийной экстракции сырья; на фиг. 4 и 5 то же, с перераспределением аромата между двумя из трех экстрактов; на фиг. 6 и 7 то же, с полным перераспределением аромата между тремя экстрактами в различной последовательности; на фиг. 8-12 то же, с получением купажа экстрактов для спиртового бальзама.

Установка производства экстрактов из растительного сырья для бальзамов содержит средства 1,2,3 подачи спиртового раствора, сжиженного газа и воды соответственно, соединенные через буферные емкости 4,5,6 и шунтирующий трубопровод 7 с экстракторами 8,9,10, выходы которых соединены между собой и с испарителем 11, выход газовой фазы которого соединен с конденсатором, выход которого в свою очередь соединен через элементы 4-7 с экстракторами 8, 9, 10. Выход жидкой фазы испарителя 11 соединен в различных комбинациях со сборниками 13, 14, 15 спиртового экстракта, экстракта сжиженного газа и буферными емкостями, основным 18 и дополнительным 19 смесителями и основным 20 и дополнительным 21 сепараторами, а также со смесителем 22 экстрактов и сборником 23 купажа через сборники 13 и 15. Наличие элементов 3 и 15-23 является необязательным. Последовательность соединения групп элементов 16, 18, 20 и 17, 19, 21 выбирается в зависимости от необходимости создания наиболее богатого аромата в спиртовом или безалкогольном бальзаме, а при наличии элемента 22 и 23 является произвольной.

Установка работает следующим образом.

Обрабатываемое сырье загружают в экстракторы 8,9,10 в любом сочетании, после чего из средств 1, 2, 3 подают один из экстрагентов по шунтирующему трубопроводу 7 в один или несколько заполненных экстракторов 8, 9, 10. Наиболее предпочтительно использовать в качестве первого экстрагента для обработки сырья сжиженный газ из средств 2, поскольку в нем растворимы все без исключения ароматические вещества. Это позволяет при последующей спиртовой или водной экстракции получать экстракты с любой заданной концентрацией в экстрагенте экстрактивных веществ, температура кипения которых будет выше температуры кипения экстрагентов. Экстракцию сырья в экстракторах 8, 9, 10 можно проводить в непрерывном потоке экстрагента, когда мисцелла из экстракторов 8, 9, 10 поступает сразу в испаритель 11, в котором осуществляется выпаривание экстрагента и его отгонка в газовой фазе в конденсатор 12, где он переходит в жидкую фазу и возвращается в цикл по шунтирующей магистрали 7 или накапливается в одной из буферных емкостей 4, 5, 6. В другом случае возможна организация перетока экстрагента из одного из экстракторов 8, 9, 10 в другой и обратно для интенсификации массообмена при постоянном обновлении поверхности контакта фаз.

Третьим вариантом предусмотрено осуществление процесса настаивания сырья в экстрагенте при герметизации выхода из соответствующего экстрактора 8, 9, 10.

После завершения экстракции сырья одним из экстрагентов осуществляют прекращение подачи соответствующего экстрагента и полный слив мисцеллы из соответствующих экстракторов 8,9,10 в испаритель 11 для разделения экстрагента и экстрактивных веществ, из которых наиболее легколетучие удаляются в газовой фазе из испарителя 11 и накапливаются в конденсаторе 12.

Если этой фракцией является экстрагент в виде сжиженного газа, то его удаляют из конденсатора 12 в одну из буферных емкостей 4, 5, 6 и герметизируют, а экстрактивные вещества удаляют из испарителя 11 непосредственно в сборник 14 или при необходимости последующего отбора из него части ароматических веществ в первую по ходу технологического процесса буферную емкость 16 или 17.

Если первым экстрагентом является спирт или вода, то из испарителя 11 в первую очередь будут удаляться и скапливаться в конденсаторе 12 ароматические вещества. В этом случае отогнанные ароматические вещества из конденсатора 12 сливают в одну из буферных емкостей 4, 5, 6, затем из испарителя 11 отгоняют необходимое количество воды или спирта, накапливаемых в конденсаторе 12, откуда их сливают в свободную буферную емкость 4, 5 или 6 или по шунтирующему трубопроводу 7 в один из экстракторов 8,9,10 при проведении последовательной обработки в них сырья. При наличии хотя бы одного незагруженного экстрактора 8,9 или 10 ароматические вещества из соответствующей буферной емкости 4,5,6 возвращают в экстракт, накопленный в испарителе 11. Из испарителя 11 экстракт удаляют в соответствующий сборник 13 или 15. При отсутствии свободного экстрактора 8,9,10 в сборник 13 или 15 сливают только остатки экстракта, а ароматические вещества оставляют в соответствующей буферной емкости 4, 5, 6 до полного завершения многостадийной экстракции сырья и освобождения одного из экстракторов 8, 9, 10, через который ароматические вещества подают в испаритель 11, а оттуда в соответствующий сборник 13 или 15.

После завершения этих операций сырье экстрагируют следующими экстрагентами с последовательным повторением всех технологических операций, которые осуществляются при использовании в качестве первого экстрагента сжиженного газа.

При использовании трех экстрагентов к моменту завершения полной трехстадийной экстракции сырья в случае одновременного использования всех трех экстракторов 8,9,10 и в случае использования в качестве первого экстрагента воды или спирта буферные емкости 4,5. 6 оказываются заполненными ароматическими веществами и первыми двумя экстрагентами, а конденсатор 12 последним экстрагентом. При этом осуществляют выгрузку шрота в виде диетических пищевых волокон из экстракторов 8,9,10 или по меньшей мере одного из них, затем сливают ароматические вещества через свободный экстрактор 8,9 или 10 и испаритель 11 в соответствующий сборник 13 или 15, последний экстрагент сливают из конденсатора 12 в освободившуюся из-под ароматических веществ буферную емкость 4, 5 или 6, после чего цикл повторяется с восполнением потерь соответствующих экстрагентов их подачей из средств 1, 2, 3 в соответствующие экстракторы 8,9,10 по шунтирующему трубопроводу 7 и использованием регенерированного экстрагента из соответствующей буферной емкости 4,5 или 6.

В другом варианте возможно осуществление последовательной экстракции сырья при настаивании в каждом экстракторе 8,9,10 последовательно каждым экстрагентом. Отделение экстрактов в этом случае осуществляется аналогично в зависимости от последовательности использования экстрагентов в каждом экстракторе 8,9,10.

Полученные экстракты спирта, сжиженного газа и воды используют непосредственно для приготовления спиртовых, лечебно-косметических и безалкогольных бальзамов, или предварительно обрабатывают экстракт сжиженного газа для корректировки ароматических свойств спиртового и/или водного экстракта. В последнем случае экстракт сжиженного газа из соответствующей буферной емкости 16 или 17 поступает в смеситель 18 или 19, где смешивается с соответствующим экстрагентом, подаваемым из средств 1 или 3. При этом происходит перераспределение соответствующих ароматических веществ между экстрактом сжиженного газа и соответст- вующим экстрагентом, образующим с экстрактом сжиженного газа расслаивающуюся смесь, которую разделяют в соответствующем сепараторе 20 или 21, из которого экстракт сжиженного газа поступает в сборник 14 или в последующую буферную емкость 16 или 17 для обработки в аналогичной последовательности вторым экстрагентом, а раствор ароматических веществ в соответствующем экстрагенте поступает в соответствующий сборник 13 или 15.

При необходимости получения алкогольного бальзама с наиболее богатым составом биологически активных веществ и наиболее широким спектром аромата водный и спиртовой экстракты из сборников 13 и 15 подают для cмешивания в смеситель 22, а из него в сборник 23 купажа.

Следует отметить, что последовательная экстракция растительного сырья группой экстрагентов в виде спиpтового раствора, сжиженного газа и воды обеспечивает увеличение глубины экстракции сырья на каждой последующей стадии экстракции за счет снижения его диффузионного сопротивления второму и третьему экстрагенту при удалении нерастворимых в них веществ. При этом использование в качестве первого экстрагента сжиженного газа позволяет удалить без температурного воздействия ароматические вещества сырья, что значительно сокращает их потери, а давление выше атмосферного, создаваемое в процессе экстракции сжиженным газом, при поддержании в процессе последующей экстракции спиртом и/или водой ускоряет массообменные процессы, или при сбросе до атмосферного после завершения экстракции сжиженным газом приводит к измельчению и распушению растительного сырья, увеличивает поверхность контакта фаз и также ускоряет массообменные процессы при экстракции спиртом и/или водой. Получаемый после полного завершения многостадийной экстракции шрот представляет собой очищенные растительные волокна, которые независимо от вида исходного сырья могут быть использованы в качестве балластной пищевой добавки к диетическим пищевым продуктам повышенной или пониженной калорийности в зависимости от сохранения или удаления водорастворимых питательных веществ.

Таким образом, предлагаемая установка увеличивает глубину экстракции, обладает повышенной производительностью и обеспечивает переработку сырья по безотходной технологии.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭКСТРАКТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ БАЛЬЗАМОВ, содержащая по меньшей мере один экстрактор, соединенный с ним конденсатор, сборник экстракта и средства подачи спиртового раствора, отличающаяся тем, что она снабжена испарителем, соединенным с экстрактором и конденсатором, средствами подачи сжиженного газа и дополнительным сборником экстракта, соединенными с экстрактором.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена буферной емкостью, смесителем и сепаратором, установленными последовательно между испарителем и сборником экстракта сжиженного газа, при этом смеситель соединен со средствами подачи спиртового раствора, а сепаратор со сборником спиртового экстракта.

3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена средствами подачи воды и вторым дополнительным сборником экстракта, соединенными с экстрактором.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной буферной емкостью, смесителем и сепаратором, установленными последовательно между испарителем и сборником экстракта сжиженного газа, при этом дополнительный смеситель соединен со средствами подачи воды, а дополнительный сепаратор со сборником водного экстракта.

5. Установка по пп.3 и 4, отличающаяся тем, что она снабжена смесителем экстрактов и сборником купажа, последовательно соединенными со сборниками водного и спиртового экстрактов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12