Установка для экстракции биологического сырья

 

Использование: при экстракции биологического сырья жидкими экстрагентами в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии. Сущность изобретения: установка содержит последовательно соединенные магистралями с запорной арматурой в замкнутый контур конденсатор, по меньшей мере один экстрактор с установленным в нижней части барботером, испаритель и сепаратор, средства подпитки экстрагента, сборник экстракта, дополнительные магистрали с запорной арматурой, соединяющие магистраль конденсатор - экстрактор с испарителем и магистраль экстрактор - испаритель с конденсатором, и дополнительную магистраль с регулируемой запорной арматурой и обратным клапаном, соединяющую магистраль испаритель - сепаратор с барботером. 1 ил.

Изобретение относится к экстракционному оборудованию для обработки биологического сырья жидкими экстрагентами и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии.

Известна установка для экстракции биологического сырья, содержащая последовательно соединенные в замкнутый контур магистралями с запорной арматурой конденсатор, по меньшей мере один экстрактор, испаритель и сепаратор, а также средства подпитки экстрагента, сборник экстракта, дополнительные магистрали с запорной арматурой, соединяющие магистраль конденсатор-экстрактор с испарителем и магистраль экстрактор-испаритель с конденсатором, и дополнительный испаритель, соединенный с обеими дополнительными магистралями и через предохранительный клапан с магистралью экстрактор-испаритель [1] Недостатками этой установки являются невозможность барботирования газовой фазы через экстрактор при верхней подаче экстрагента и низкая надежность при его нижней подаче из-за возникающих в магистрали экстрактор-испаритель гидравлических ударов.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышение надежности установки за счет обеспечения барботирования газовой фазы в экстрактор с генерированием в нем акустических колебаний при любом пути подачи жидкой фазы экстрагента и исключения возможности образования гидравлических ударов в магистралях.

Поставленная задача решается тем, что установка для экстракции биологического сырья, содержащая последовательно соединенные в замкнутый контур магистралями с запорной арматурой конденсатор, по меньшей мере один экстрактор, испаритель и сепаратор, а также средства подпитки экстрагента и дополнительные магистрали с запорной арматурой, соединяющие магистраль конденсатор-экстрактор с испарителем и магистраль экстрактор-испаритель с конденсатором, и сборник экстракта, согласно изобретению снабжена размещенным в нижней части экстрактора барботером и дополнительной магистралью с обратным клапаном и регулируемой запорной арматурой, соединяющей магистраль испаритель-сепаратор с барботером.

Это позволяет барботировать газовую фазу экстрагента в экстрактор при любом пути подачи его жидкой фазы с генерированием акустических колебаний и исключить образование гидравлических ударов в магистралях.

На чертеже показана схема предлагаемой установки.

Установка для экстракции биологического сырья содержит конденсатор 1, три экстрактора 2, испаритель 3 и сепаратор 4, соединенные последовательно в замкнутый контур магистралями 5-8 с запорными вентилями 9-12. На магистрали 5 установлены буферные емкости 13 с установленными под ними запорными вентилями 14. К магистрали 8 подсоединен через запорный вентиль 15 источник (емкость) 16 экстрагента. К испарителю 3 подсоединен через вентиль 17 сборник 18 экстракта. На входе в магистраль 5 из каждого экстрактора 2 установлен вентиль 20. В нижней части каждого экстрактора 2 смонтирован барботер 21. Магистраль 5 соединена с испарителем 3 дополнительной магистралью 22 с вентилем 23, а магистраль 6 с конденсатором 1 магистралью 24 с вентилем 25. Испаритель 3 соединен с барботером 21 в каждом экстракторе 2 дополнительной магистралью 26 с регулируемым дроссельным вентилем 27 и обратным клапаном 28. Сепаратор 4 снабжен шунтирующей магистралью 29 с вентилем 30.

Установка работает следующим образом.

После загрузки сырья в один или несколько экстракторов 2 открытием вентиля 15 при открытых вентилях 9 и 14 и открытой по выбору загруженных экстракторов 2 комбинацией вентилей 19 из емкости 16 систему заполняют жидким экстрагентом. В первый момент работы установки возможна только верхняя подача экстрагента в экстракторы 2, поскольку это исключает всплытие непропитанного экстрагентом сырья. Далее при закрытии вентиля 15 открывают вентили 10, 11, 12 и 20 и при закрытых вентилях 17, 23, 25 и 30 осуществляют экстракцию сырья в непрерывном потоке экстрагента. В этом случае экстрагент совместно с экстрактивными веществами из экстракторов 2 по магистрали 6 поступает в испаритель 3, в котором при повышении температуры экстрагент переводят в газовую фазу и отводят, отделяя от экстрактивных веществ. Для ускорения процесса экстракции регулируемыми вентилями 27 создают гидравлическое сопротивление магистрали 26, достаточное для разделения газовой фазы экстрагента на два потока. Один из потоков газовой фазы экстрагента направляют по магистрали 7 в сепаратор 4, в котором осаждают легколетучие экстрактивные вещества, и далее по магистрали 8 в конденсатор 1, где его переводят в жидкую фазу и возвращают в цикл при подаче в магистраль 5. Второй поток газовой фазы экстрагента по магистрали 26 через дроссельный вентиль 27 и обратный клапан 28 поступает в барботер 21 и диспергируется в реакционную смесь в экстракторе 2 при условиях, обеспечивающих его конденсацию в экстракционной смеси. Всплытие пузырьков газовой фазы экстрагента в экстракционной смеси приводит к разрыхлению обрабатываемого сырья и перемешиванию смеси, что ускоряет процесс обновления поверхности контакта фаз и интенсифицирует процесс экстракции. При конденсации пузырьков экстрагента происходит схлопывание кавитационных полостей с образованием в каждом случае ударной волны высокой удельной мощности. Это приводит к разрыву клеточных оболочек и межклеточных связей обрабатываемого сырья. Такой процесс приводит к резкому падению диффузионного сопротивления сырья и развитию поверхности контакта фаз, что интенсифицирует экстракцию. Для исключения слеживания сырья и образования путей преимущественного прохода экстрагента в экстракционном объеме перекрывают вентили 9 и 10 и открывают вентили 23 и 25, организуя подачу экстрагента в экстракторы 2 по магистрали 24 и отвод в испаритель 3 по магистрали 22. При этом экстрагент поступает в экстракторы 2 снизу, исключая слеживание сырья, а в остальном работа установки осуществляется аналогично.

После завершения экстракции перекрытием вентилей 14 прерывают подачу экстрагента в экстракторы 2, осуществляя его полный слив из последних в испаритель 3. Перекрывают вентили 19, 20 и 27, разгерметизируют экстракторы 2 и выгружают из них шрот. После полного удаления экстрагента в газовой фазе из испарителя 3 перекрывают вентили 11 и 12, открывают вентиль 17, осуществляя слив экстракта в емкость 18, и закрывают вентиль 17. При экстракции того же сырья его загружают в экстракторы 2, после чего цикл работы установки полностью повторяется. При замене сырья при закрытых вентилях 11 и 12 удаляют для регенерации сепаратор 4 и при закрытых вентилях 11, 12 и 17 и всех остальных открытых вентилях промывают систему чистым экстрагентом для удаления остатков вкусоароматических веществ предыдущего сырья. Экстрагент после промывки сбрасывают в атмосферу, монтируют сепаратор 4 на прежнем месте, после чего загружают экстракторы 2 и цикл работы установки полностью повторяется.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет расширить технологические возможности за счет обеспечения возможности барботирования газовой фазы экстрагента в экстракторы как при нижней, так и при верхней подаче в них жидкой фазы экстрагента, и обладает повышенной надежностью за счет исключения возможности возникновения гидравлических ударов в соединительных магистралях.

Формула изобретения

Установка для экстракции биологического сырья, содержащая последовательно соединенные в замкнутый контур магистралями с запорной арматурой конденсатор, по меньшей мере один экстрактор, испаритель и сепаратор, а также средства подпитки экстрагента, сборник экстракта и дополнительные магистрали с запорной арматурой, соединяющие магистраль конденсатор экстрактор с испарителем и магистраль экстрактор испаритель с конденсатором, отличающаяся тем, что она снабжена размещенным в нижней части экстрактора барботером и дополнительной магистралью с обратным клапаном и регулируемой запорной арматурой, соединяющей магистраль испаритель сепаратор с барботером.

РИСУНКИ

Рисунок 1