Горизонтальный экстрактор для извлечения растительных масел неполярными экстрагентами

 

Использование: в масложировой промышленности. Сущность изобретения: экстрактор содержит горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на две секции соосно установленный на полом заглушенном с одной стороны и соединенном с патрубком подачи экстрагента приводном валу с отверстиями с зазором относительно корпуса перфорированный цилиндроконический барабан, разделенный буртиком на внутренней поверхности в плоскости перегородки корпуса на цилиндрический участок с перфорацией в виде сверхзвуковых сопл и диффузорный участок, охватывающий цилиндрический участок барабана перфорированный статор, выполненный из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов, отверстия которого снабжены завихрителями и размещены со сверхзвуковыми соплами в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, средство подачи экстрагента под давлением, соединенное патрубком с секцией корпуса, в которой установлен статор, и патрубки подачи и отвода мисцеллы и шрота. 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию масложировой промышленности и может быть использовано при экстракционном извлечении растительных масел неполярными экстрагентами.

Известен горизонтальный секционный экстрактор для извлечения растительных масел неполярными экстрагентами, содержащий горизонтальный 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.

Недостатками этого экстрактора являются низкий выход целевого продукта и экстенсивность процесса экстракции.

Задачей изобретения является интенсификация процесса экстракции и увеличение выхода целевого продукта.

Поставленная задача решается тем, что горизонтальный секционный экстрактор для извлечения растительных масел неполярными экстрагентами, содержащий горизонтальный 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, снабжен средством подачи экстрагента под давлением в первую по ходу материала секцию корпуса, соединенным с ней соответствующим патрубком, и охватывающим барабан перфорированным статором, выполненным из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов, каждое отверстие перфорации которого снабжено завихрителем потока и расположено в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом с отверстиями перфорации барабана, каждое отверстие перфорированного барабана выполнено в виде сверхзвукового сопла, перфорированный барабан имеет диффузорный и цилиндрический участки и снабжен буртиком, укрепленным на внутренней поверхности в плоскости размещения перегородки корпуса и выполнен с диффузорным участком во второй по ходу материала секции корпуса, каждая лопатка закреплена на внутренней поверхности перфорированного барабана на цилиндрическом участке его с образованием радиального зазора с его внутренней поверхностью по величине не меньше высоты буртика, а приводной вал выполнен полым с одним или несколькими отверстиями для сообщения его полости с полостью цилиндрического участка перфорированного барабана и заглушен с одного конца, а другим концом соединен с патрубком подачи экстрагента.

Это позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет улучшения условий контакта фаз и увеличить выход экстрактивных веществ за счет снижения диффузионного сопротивления сырья и электроконвективного массопереноса полярных веществ липидной фракции.

На фиг.1 изображен предлагаемый экстрактор, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 узел I на фиг.1.

Горизонтальный секционный экстрактор для извлечения растительных масел неполярными экстрагентами содержит горизонтальный корпус 1, разделенный вертикальными перегородками 2 на секции 3 и 4, соосно установленный на полом валу 5 с заглушкой 6 и отверстиями 7 перфорированный барабан, состоящий из цилиндрического 8 и диффузорного 9 участков, разделенных буртиком 10 на внутренней поверхности, расположенным в плоскости средней перегородки 2 корпуса 1, привод 11 вращения вала 5, лопатки 12, закрепленные на внутренней поверхности цилиндрического участка 8 барабана с образованием радиального зазора по величине не меньше высоты буртика 10, перфорированный статор 13, выполненный из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов и охватывающий цилиндрический участок 8 барабана, отверстия которого выполнены в виде сверхзвуковых сопл 14 и размещены с отверстиями 15 перфорации статора 13, снабженными завихрителями 16, в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, патрубок 17 подачи сырья, сообщенный с полостью цилиндрического участка 8 барабана, патрубок 18 подачи экстрагента, соединенный с полостью вала 5, средство 19 подачи экстрагента под давлением, соединенное с секцией 3 корпуса 1 патрубком 20, патрубок 21 отвода экстракта, соединенный с секцией 4 корпуса 1, и патрубок 22 отвода шрота, сообщенный с полостью диффузорного участка 9 барабана.

При работе экстрактора сырье подают по патрубку 17 в полость цилиндрического участка 8 барабана одновременно с холодным экстрагентом, подаваемым из патрубка 18 через полость вала 5 и отверстия 7. При вращении барабана на валу 5 от привода 11 сырье смешивается с экстрагентом с получением экстракционной смеси, распределяющейся по внутренней поверхности барабана в виде пленки с толщиной, равной высоте буртика 10. Одновременно средством 19 через патрубок 20 в секцию 3 корпуса 1 подают нагретый экстрагент, который при совпадении отверстий 15 статора 13 со сверхзвуковыми соплами 14 цилиндрического участка 8 барабана закручивается завихрителями 16, теряет давление при адиабатном расширении в соплах 14 до значения меньше давления насыщения паров, переходит в газовую фазу и поступает в пленку экстракционной смеси в виде закрученного сверхзвукового потока. На выходе из сопл 14 происходит турбулентный срыв струй газовой фазы экстрагента, особенно интенсивный в момент перекрытия сопл 14 статором 13, сопровождаемый образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Закрученный сверхзвуковой поток газовой фазы экстрагента имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения с ультразвуковой частотой до дробления на отдельные пузырьки газовой фазы, всплывающие в плане экстракционной смеси под действием сил инерции и архимедовой силы и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях происходит турбулизация течения пленки экстракционной смеси струями и пузырьками газовой фазы экстрагента и образование тороидальных потоков и пульсаций объема в самих пузырьках. В результате интенсивного теплообмена с экстракционной смесью при высокой скорости обновления поверхности контакта фаз и уменьшенной толщине поверхностного ламинарного слоя, когда при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 10²-10³, осредненные по времени числа Нуссельта равны 50-80, пузырьки газовой фазы экстрагента охлаждаются и конденсируются со схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Таким образом, в экстракционной смеси создают пульсации давления ультразвуковых частот, практически равномерные по объему экстракционной смеси. Вращение экстракционной смеси в магнитном поле статора 13 при использовании неполярного экстрагента приводит к образованию конвективных потоков в межполюсном пространстве и накоплению на поверхности сырья полярных компонентов экстрактивных веществ, в частности липидной фракции. В неполярном экстрагенте в этом случае во внешней среде будет наблюдаться массоперенос от жидкости к частицам сырья, а в самих частицах от жидкости в капиллярах к поверхности частиц. Пересечение пленкой экстракционной смеси магнитных силовых линий и смена положения относительно полюсов снижают вероятность завершения электроконвективного массопереноса к поверхности клеточных мембран и их блокировки при накоплении полярных высокомолекулярных веществ, а разрушение клеточных мембран в поле ультразвуковых колебаний полностью исключает завершение этого процесса. В результате при ускорении массообменных процессов магнитным полем ультразвуковое воздействие приводит к развитию поверхности контакта фаз, падению диффузионного сопротивления сырья и извлечению высокомолекулярных полярных веществ липидной группы, не извлекаемых неполярными экстрагентами при обработке сырья только ультразвуком или магнитным полем. Обработанная таким образом экстракционная смесь при непрерывной подаче сырья и экстрагента переливается через буртик 10 и поступает в диффузорный участок 9 барабана, в котором при отсутствии внешнего противодавления происходит отделение мисцеллы, стекающей через перфорацию в секцию 4 корпуса 1 и отводимой из нее по патрубку 21, от шрота, который под действием увеличивающейся в направлении увеличения диаметра диффузорного участка 9 барабана центробежной силы перемещается вдоль образующей последнего и выводится из его полости по патрубку 22.

Выносимые при ультразвуковой обработке экстракционной смеси брызги захватываются вращаемыми совместно с барабаном лопатками 12 и сбрасываются по мере накопления и коагуляции в пленку экстракционной смеси под действием поля центробежных сил.

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

Формула изобретения

Горизонтальный экстрактор для извлечения растительных масел неполярными экстрагентами, содержащий горизонтальный 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 он снабжен средством подачи экстрагента под давлением, расположенным в первой по ходу материала секции корпуса, соединенным с ней посредством патрубка, и охватывающим барабан перфорированным статором, выполненным из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов, каждое отверстие перфорации статора снабжено завихрителем потока и расположено в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом с отверстиями перфорации барабана, каждое отверстие перфорированного барабана выполнено в форме сверхзвукового сопла, перфорированный барабан снабжен буртиком, укрепленным на внутренней поверхности в плоскости размещения перегородки корпуса и выполнен с диффузорным участком во второй по ходу материала секции корпуса, каждая лопатка закреплена на внутренней поверхности перфорированного барабана на цилиндрическом участке его с образованием радиального зазора с его внутренней поверхностью по величине не меньше высоты буртика, приводной вал выполнен полым с одним или несколькими отверстиями для сообщения его полости с полостью цилиндрического участка перфорированного барабана и заглушенным с одного конца, а другим концом соединен с патрубком подачи экстрагента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3