Способ экстракции древесины дуба и установка для его осуществления

 

Использование: в производстве экстрактов для алкогольных напитков типа бренди и искусственного старения сухих вин. Сущность изобретения: способ экстракции древесины дуба предусматривает термообработку древесины дуба и ее экстракцию водно-спиртовым раствором в непрерывном потоке с раздельной отгонкой воды и спирта и конденсацией воды вне экстрактора, а спирта - в экстракторе при барботировании в реакционную смесь. Способ осуществляется на установке, содержащей камеру термообработки и соединенные в замкнутый контур водно-спиртовой экстрактор, испаритель и конденсатор. В замкнутом контуре между основным испарителем и конденсатором установлен дополнительный испаритель. В нижней части экстрактора расположен барботер, соединенный с выходом газовой фазы основного испарителя. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике и технологии получения экстрактов древесины дуба для алкогольных напитков типа бренди и искусственного старения сухих вин.

Известен способ экстракции древесины дуба, включающий термообработку древесины, двукратную экстракцию в экстракторе 50%-ным водно-спиртовым раствором при температуре 80-85^оС и гидромодуле 1:5 в течение 8 и 8-10 ч соответственно и последующую экстракцию при той же температуре и гидромодуле 1:3 в течение 6-8 ч при непрерывной подаче экстрагента к сырью в замкнутом цикле при отгонке его из экстракта и конденсации вне экстрактора совместно воды и спирта [1] Недостатками этого способа являются низкая скорость процесса экстракции и высокая удельная энергоемкость.

Известна установка для экстракции древесины дуба, содержащая камеру термообработки и водно-спиртовой экстрактор, соединенный в замкнутый контур с испарителем и конденсатором [2] Эта установка сохраняет все недостатки описанного выше способа.

В предлагаемом способе экстракции древесины дуба, включающем термическую обработку древесины и по меньшей мере однократную экстракцию в экстракторе водно-спиртовой смесью при непрерывной подаче экстрагента к сырью в замкнутом контуре при его отгонке из экстракта и конденсации, согласно изобретению отгонку экстрагента осуществляют с разделением газовой фазы воды и спирта, при этом конденсацию воды осуществляют вне экстрактора, а конденсацию спирта в экстракторе при барботировании через реакционную смесь.

Это позволяет создать поле акустических колебаний в реакционном объеме при схлопывании кавитационных полостей в процессе конденсации газовой фазы спирта, что интенсифицирует экстракцию, и поддерживать температуру экстракции выше температуры окружающей среды за счет передачи смеси теплоты фазового перехода газовой фазы спирта в жидкую и экзотермического эффекта реакции растворения спирта в воде, что снижает удельные энергозатраты.

Предлагаемая установка для экстракции древесины дуба, содержащая камеру термической обработки и водно-спиртовой экстрактор, соединенный в замкнутый контур с испарителем и конденсатором, согласно изобретению снабжена дополнительным испарителем, установленным в рециркуляционном контуре между основным испарителем и конденсатором, и барботером, смонтированным в нижней части экстрактора и соединенным с выходом газовой фазы основного испарителя.

Такая конструкция установки позволяет реализовать предлагаемый способ, а также интенсифицировать процесс экстракции при флотационном перемешивании реакционной смеси пузырьками газовой фазы спирта на участке проскока до конденсации за счет ускорения обновления поверхности контакта фаз.

На чертеже изображена схема установки для осуществления предлагаемого способа.

Установка для экстракции древесины дуба содержит загрузочный бункер 1, соединенный последовательно с камерой 2 термообработки, водно-спиртовым экстрактором 3 и сборной емкостью 4 для отработанного сырья. Экстрактор 3 соединен с источниками 5 и 6 подачи воды и спирта соответственно и в рециркуляционный контур с основным 7 и дополнительным 8 испарителями и конденсатором 9. Выход газовой фазы основного испарителя 7 соединен с барботером 10, расположенным в нижней части экстрактора 3. Выход жидкой фазы дополнительного испарителя 8 соединен со сборной емкостью 11 для экстракта.

На предлагаемой установке способ осуществляется следующим образом.

Измельченную древесину дуба из бункера 1 подают в камеру 2 для термообработки, а затем в экстрактор 3 для извлечения ароматических веществ. Экстрактор 3 первоначально заполняют водой и спиртом из источников 5 и 6 и начинают отвод непрерывного потока жидкой фазы из экстрактора 3 в рециркуляционный контур. Попадая в основной испаритель 7, раствор экстрактивных веществ теряет наиболее легколетучую фракцию спирта, которая испаряется и в виде газовой фазы поступает в барботер 10. Далее в дополнительном испарителе 8 экстракт концентрируют, отгоняя из него воду в виде газовой фазы, которую конденсируют в конденсаторе 9 и возвращают в экстрактор 3. Поступающая противотоком потоку воды газовая фаза спирта в виде пузырьков под действием архимедовой силы и силы инерции вдува в жидкую фазу поднимается вверх, осуществляя флотационное перемешивание реакционной смеси. В процессе всплытия за счет частичного растворения в реакционной смеси непосредственно газовой фазы и охлаждения и конденсации ее оставшейся части происходит образование и схлопывание кавитационных полостей, образующих ударную волну. Ударная волна, распространяясь в реакционной смеси, интенсифицирует процесс экстракции древесины за счет увеличения скорости диффузии экстрагента в обрабатываемое сырье и периодически перекрывает выходные отверстия барботера 10, усиливая создаваемые колебания давления и доводя их частоту до акустической. Обработка растительного сырья колебаниями акустической частоты обеспечивает нарушение целостности клеточных оболочек и межклеточных связей сырья. Это приводит к падению его диффузионного сопротивления и увеличению поверхности контакта фаз. Оба этих процесса интенсифицируют экстракцию. Кроме того, выделяющаяся теплота фазового перехода паров спирта и экзотермический эффект реакции растворения газовой или жидкой фазы спирта в воде приводят к нагреву реакционной смеси и выходу на температурный режим способа-прототипа без дополнительного внешнего энерговвода. Это снижает удельные энергозатраты на экстракцию. После завершения истощающей экстракции обрабатываемого сырья экстракт из дополнительного испарителя 8 сливают в сборную емкость 11, отработанное сырье из экстрактора 3 выгружают в сборную емкость 4, затем обрабатывают новую дозу сырья, дополнив необратимые потери экстрагента с экстрактом и отработанным сырьем из источников 5 и 6, по той же последовательности операций.

Таким образом, предлагаемые способ и установка позволяют интенсифицировать процесс экстракции древесины дуба и снизить удельные энергозатраты.

Формула изобретения

1. Способ экстракции древесины дуба, включающий термическую обработку древесины и по меньшей мере однократную экстракцию в экстракторе водно-спиртовой смесью с непрерывной подачей экстрагента к сырью в замкнутом цикле при отгонке его из экстракта и конденсации, отличающийся тем, что отгонку экстрагента осуществляют с разделением газовой фазы воды и спирта, при этом конденсацию воды осуществляют вне экстрактора, а конденсацию спирта в экстракторе при барботировании через реакционную смесь.

2. Установка для экстракции древесины дуба, содержащая камеру термообработки и соединенные в замкнутый контур водно-спиртовый экстрактор, испаритель и конденсатор, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным испарителем, установленным в замкнутом контуре между основным испарителем и конденсатором, и барботером, смонтированным в нижней части экстрактора, соединенным с выходом газовой фазы основного испарителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1