Горизонтальный экстрактор для извлечения эфирных масел

 

Использование: в пищевой промышленности и парфюмерии. Сущность изобретения: экстрактор содержит горизонтальный цилиндрический секционированный корпус, первая по ходу материала секция которого выполнена из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов и снабжена средством подачи в нее сверхкритического экстрагента, соосно с зазором установленный в корпусе на полом с центральной заглушкой и отверстиями по разные стороны от нее приводном валу полый перфорированный цилиндроконический барабан из ненамагничиваемого материала, разделенный буртиком на внутренней поверхности в плоскости перегородки корпуса на цилиндрический и диффузорный участки, в цилиндрическом из которых отверстия перфорации выполнены в виде сверхзвуковых сопл и снабжены установленными на входах завихрителями, а также патрубок подачи сырья в полость цилиндрического участка барабана, патрубок подачи жидкого экстрагента, сообщенный с полостью вала со стороны магнитной секции корпуса, патрубок отвода сверхкритического экстрагента, сообщенный с ее противоположной стороной, патрубок отвода шрота, сообщенный с полостью диффузорного участка барабана, и патрубок отвода жидкого экстрагента, сообщенный с немагнитной секцией корпуса. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для фракционного извлечения эфирных масел пряного и ароматического растительного сырья с помощью неполярных экстрагентов и может быть использовано в пищевой промышленности и парфюмерии.

Известен горизонтальный секционный экстрактор для извлечения эфирных масел, содержащий цилиндрический корпус, разделенный вертикальными перегородками на секции, соосно установленный на приводном валу с зазором относительно корпуса перфорированный барабан с закрепленными на нем лопатками и патрубками подачи и отвода сырья и экстрагента (авторское свидетельство СССР N 1169692, кл. В 01 D 11/02, 1985).

Недостатками этого экстрактора являются экстенсивность экстракции и низкий выход экстрактивных веществ.

Задачей изобретения является интенсификация процесса экстракции за счет улучшения условий контакта фаз и повышение выхода экстрактивных веществ за счет расширения их гаммы при обеспечении возможности обработки сырья одновременно двумя видами экстрагента.

Поставленная задача решается тем, что в горизонтальном секционном экстракторе для извлечения эфирных масел, содержащем цилиндрический корпус, разделенный вертикальными перегородками на секции, соосно установленный на приводном валу с зазором относительно корпуса перфорированный барабан с закрепленными на нем лопатками и патрубки подачи и отвода сырья и экстрагента, согласно изобретению первая по ходу материала секция корпуса снабжена средством подачи экстрагента в сверхкритическом режиме, соединенным с ней соответствующим патрубком, корпус этой секции выполнен из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов, барабан имеет цилиндрический и диффузорный участки и снабжен буртиком на внутренней поверхности, установленным внутри в плоскости размещения перегородки корпуса и выполнен из ненамагничиваемого материала, каждое отверстие перфорированного барабана в первой по ходу материала секции корпуса выполнено в виде сверхзвукового сопла, снабженного установленным на входе завихрителем лопатки размещены и закреплены в цилиндрической части барабана с образованием радиального зазора с его внутренней поверхностью по величине не меньше высоты буртика, приводной вал выполнен полым, снабжен заглушкой и имеет отверстия, выполненные по разные стороны заглушки для сообщения его полости с обоими участками перфорированного барабана, при этом патрубок подачи экстрагента соединен с полостью вала, расположенной со стороны цилиндрического участка перфорированного барабана.

Это позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет развития поверхности контакта фаз и снижения диффузионного сопротивления сырья и увеличить выход экстрактивных веществ при расширении их гаммы за счет обеспечения возможности обработки сырья одновременно жидким и сверхкритическим экстрагентами.

В предпочтительном варианте каждое отверстие приводного вала для сообщения его полости с диффузорным участком перфорированного барабана снабжено фильтрующей насадкой.

Это позволяет дополнительно увеличить выход экстрактивных веществ за счет сокращения брызгоуноса.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого экстрактора; на фиг.2 узел I на фиг.1.

Горизонтальный секционный экстрактор для выделения эфирных масел содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1, разделенный вертикальными перегородками 2 на секции 3 и 4, соосно установленный в корпусе 1 на полом приводном валу 5 с заглушкой 6 и отверстиями 7 и 8 по разные стороны заглушки 6 перфорированный барабан из ненамагничиваемого материала, состоящий из цилиндрического 9 и диффузорного 10 участков (частей), разделенных буртиком 11 на внутренней поверхности в плоскости средней перегородки 2 корпуса 1, привод 12 вращения вала 5, лопатки 13, закрепленные в цилиндрическом участке 9 барабана с образованием радиального зазора с его внутренней поверхностью по величине не меньше высоты буртика 11, патрубок 14 подачи жидкого экстрагента, соединенный с полостью вала 5 со стороны цилиндрического участка 9 барабана, средство 15 подачи сверхкритического экстрагента, соединенное с секцией 3 корпуса 1 патрубком 16, патрубок 17 подачи сырья, сообщенный с полостью цилиндрического участка 9 барабана, патрубок 18 отвода жидкого экстрагента, сообщенный с секцией 4 корпуса 1, патрубок 19 отвода шрота, сообщенный с полостью диффузорного участка 10 барабана, и патрубок 20 отвода сверхкритического экстрагента, сообщенный с полостью вала 5 со стороны диффузорного участка 10 барабана. Отверстия перфорации цилиндрического участка 9 барабана выполнены в виде сверхзвуковых сопл 21 и снабжены установленными на входах завихрителями 22. Корпус 1 выполнен с участком в секции 3 в виде постоянного магнита 23 с радиальным расположением полюсов. Отверстия 7 и 8 вала 5 размещены соответственно в цилиндрическом 9 и диффузорном 10 участках барабана по разные стороны буртика 11.

Отверстия 8 вала 5 могут быть снабжены фильтрующими насадками 24.

При работе экстрактора сырье подают по патрубку 17 в цилиндрический участок 9 барабана одновременно с жидким экстрагентом, поступающим из патрубка 14 через полость вала 5 и отверстия 7. В поле центробежных сил вращаемого через вал 5 от привода 12 барабана сырье смешивается с жидким экстрагентом и распределяется на внутренней поверхности цилиндрического участка 9 барабана в виде пленки с толщиной, равной высоте буртика 11. Одновременно средством 15 по патрубку 16 в секцию 3 корпуса подают сверхкритический экстрагент, который, закручиваясь завихрителем 22 и ускоряясь до сверхзвуковой скорости в соплах 21, поступает в пленку смеси сырья с жидким экстрагентом. На выходе из сопл 21 происходит турбулентный срыв потока сверхкритического экстрагента, сопровождаемый образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Закрученный сверхзвуковой поток сверхкритического экстрагента имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения с ультразвуковой частотой до дробления потока на отдельные пузырьки, всплывающие с пленке смеси сырья с жидким экстрагентом под действием сил инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях происходит турбулизация течения пленки смеси сырья с жидким экстрагентом и образование тороидальных потоков и пульсацией объема в пузырьках сверхкритического экстрагента, сопровождаемые ускоренным обновлением поверхностей контакта фаз и уменьшением толщины пограничных ламинарных слоев на границах их раздела. В магнитном поле при использовании неполярных экстрагентов в межполюсном пространстве магнита 23 возникает конвективный массоперенос полярных веществ обрабатываемого сырья. При этом в экстрагентах возникают потоки, направленные к частицам сырья, а в самих частицах происходит электроконвективный перенос от среды в капиллярах к поверхности частиц, сопровождаемый накоплением полярных соединений у поверхности клеточных мембран. Пересечение пленкой смеси сырья с жидким экстрагентом силовых линий магнита 23 снижает вероятность завершения электроконвективного массопереноса и блокировки клеточных мембран высокомолекулярными полярными соединениями, а разрушение клеточных оболочек под действием поля ультразвуковых колебаний высокой энергоемкости исключает такую возможность вообще при одновременном резком снижении диффузионного сопротивления сырья и резком увеличении поверхности контакта фаз. В результате при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 10² 10³, осредненные по времени числа Шервуда, достигают значений 40-60. При массообмене такой интенсивности происходит быстрый выход на равновесное значение концентрации экстрактивных веществ в условиях прямоточной обработки сыpья жидким экстрагентом, и завершается истощающая экстракция сверхкритическим экстрагентом в условиях поперечно-поточного контакта фаз. Далее в цилиндрическом участке 9 барабана происходит отделение сверхкритического экстрагента с растворенными в нем экстрактивными веществами от смеси сырья с жидким экстрагентом в поле центробежных сил, когда сверхкритический экстрагент выходит из пленки в осевую зону барабана и, проходя в его диффузорную часть 10 отводится через отверстия 8 и полость вала 5 по патрубку 20. Выносимые брызги смеси захватываются лопатками 13 и по мере накопления и коагуляции сбрасываются обратно в пленку под действием поля центробежных сил при вращении лопаток 13 совместно с барабаном. Оставшаяся часть брызг мелкодисперсной жидкой фазы задерживается фильтрующими насадками 24 и сбрасывается в поле центробежных сил по мере накопления и коагуляции в диффузорный участок 10 барабана. Смесь сырья с жидким экстрагентом при непрерывной подаче компонентов переливается через буртик 11 в диффузорный участок 10 барабана, в котором при отсутствии внешнего противодавления жидкая фаза проходит через его перфорацию и поступает в секцию 4 корпуса 1, откуда удаляется по патрубку 18, а твердая фаза отработанного сырья в виде шрота под действием увеличивающейся по направлению расширения диффузорного участка 10 барабана центробежной силы перемещается в его полости по образующей и выводится из нее по патрубку 19.

Таким образом, предлагаемый экстрактор позволяет интенсифицировать процесс экстракции и увеличить выход экстрактивных веществ.

Формула изобретения

1. Горизонтальный экстрактор для извлечения эфирных масел, содержащий цилиндрический корпус, разделенный вертикальными перегородками на секции, соосно установленный на приводном валу с зазором относительно корпуса перфорированный барабан с закрепленными на нем лопатками и патрубки подачи и отвода сырья и экстрагента, отличающийся тем, что первая по ходу материала секция корпуса снабжена средством подачи экстрагента в сверхкритическом режиме, соединенным с ней соответствующим патрубком, корпус этой секции выполнен из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов, барабан имеет цилиндрический и диффузорный участки и снабжен буртиком, установленным внутри него в плоскости размещения перегородки корпуса, и выполнен из немагнитного материала, каждое отверстие перфорированного барабана в первой по ходу материала секции корпуса и с диффузорным участком во второй по ходу материала секции корпуса выполнено в виде сверхзвукового сопла, снабженного установленным на входе его завихрителем, лопатки размещены и закреплены в цилиндрической части барабана с образованием радиального зазора с его внутренней поверхностью по величине не меньше высоты буртика, приводной вал выполнен полым, снабжен заглушкой и имеет отверстия, выполненные по разные стороны заглушки для сообщения его полости с обоими участками перфорированного барабана, при этом патрубок подачи экстрагента соединен с полостью вала, расположенной со стороны цилиндрического участка перфорированного барабана.

2. Экстрактор по п.1, отличающийся тем, что каждое отверстие приводного вала для сообщения его полости с диффузорным участком перфорированного барабана снабжено фильтрующей насадкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2