Установка для удаления никотина из табака

 

Использование: в табачной промышленности. Сущность изобретения: установка содержит соединенные по сверхкритическому экстрагенту трубопроводами в рециркуляционный контур насос, теплообменник, экстрактор с ультразвуковой газодинамической сиреной на входе и две последовательно соединенные кислотные ловушки, каждая из которых выполнена в виде установленного в разделенном на две секции горизонтальном корпусе полого перфорированного ротора, разделенного на две части буртиком на внутренней поверхности, размещенным между секциями корпуса и закрепленным на пористом полом приводном валу. 2 ил.

Изобретение относится к табачной промышленности и может быть использовано для снижения содержания никотина в табаке.

Известна установка для удаления никотина из табака, содержащая соединенные по сверхкритическому экстрагенту трубопроводами в рециркуляционный контур экстрактор, две кислотные ловушки вертикального колонного типа, установленные параллельно, теплообменник и насос (Европатент N 0280817, кл. А 24 В 15/24, 1988).

Недостатками этой установки являются экстенсивность экстракции табака и никотина из сверхкритического экстрагента.

Задачей изобретения является интенсификация процессов экстракции в системе твердое тело-сверхкритическая жидкость при извлечении никотина из табака и в системе жидкость-жидкость при выделении никотина из сверхкритического экстрагента.

Указанная задача решается тем, что установка для удаления никотина из табака, содержащая соединенные по сверхкритическому экстрагентами трубопроводами в рециркуляционный контур экстрактор, две кислотные ловушки, теплообменник и насос, согласно изобретению, снабжена ультразвуковой газодинамической сиреной, установленной на входе экстрактора, а каждая кислотная ловушка состоит из горизонтального корпуса, разделенного на две секции и размещенного в нем полого перфорированного ротора, расположенного между секциями корпуса на пористом полом приводном валу и разделенного на две части буртиком, закрепленным на внутренней поверхности ротора, при этом кислотные ловушки связаны между собой трубопроводами, один из которых служит для соединения одной из секций корпуса одной ловушки с полостью пористого вала второй ловушки для подачи кислоты, а другой трубопровод для соединения полости пористого вала другой ловушки со второй секцией корпуса первой ловушки для циркуляции сверхкритического экстрагента.

Это позволяет интенсифицировать процессы экстракции за счет развития поверхности контакта фаз и ускорения процессов ее обновления.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 представлена кислотная ловушка, продольный разрез.

Установка для удаления никотина из табака содержит соединенные трубопроводами по сверхкритическому экстрагенту в рециркуляционный контур экстрактор 1 с установленной на входе ультразвуковой газодинамической сиреной 2, две кислотные ловушки 3, теплообменник 4 и насос 5, а также источник 6 подпитки экстрагента, источник 7 подачи кислоты, кислотный насос 8 и сборник 9 кислотного экстракта.

Каждая кислотная ловушка 3 выполнена в виде установленного в разделенном на две секции 10 и 11 горизонтальном корпусе 12, перфорированного ротора 13, разделенного на две части буртиком 14 на внутренней поверхности, расположенным между секциями 10 и 11 корпуса 12, и закрепленного на пористом полом приводном валу 15. Сверхкритический экстрагент поступает в кислотную ловушку 3 через патрубок 16 секции 10, а удаляется через полость вала 15. Кислоту подают в полость ротора 13 через патрубок 17, а удаляют через патрубок 18 секции 11. Ловушки 3 соединены трубопроводами по кислоте и сверхкритическому экстрагенту последовательно и в противотоке.

Установка работает следующим образом. Табак загружают для обработки в экстрактор 1. Из источника 6 в систему подают экстрагент, например двуокись углерода, при сверхкритических параметрах температуры и давления, например при 70^oС и 10 МПа, и организуют его рециркуляцию включением насоса 5. Одновременно насосом 8 из источника 7 через ловушки 3 организуют противоточную подачу кислоты, например 15%-ного водного раствора лимонной кислоты. При этом поток сверхкритического экстрагента поступает в экстрактор 1, проходя через ультразвуковую сирену 2, в которой он становится носителем ультразвуковой волны. Под действием ультразвука происходит ускоренная диффузия экстрагента в обрабатываемый табак, частичное нарушение сплошности клеточных оболочек, обусловливающее развитие поверхности контакта фаз, и, в итоге, ускоренная экстракция растворимых в экстрагенте веществ, в том числе никотина. Далее поток сверхкритического экстрагента через патрубок 16 и секцию 10 корпуса 12 кислотной ловушки 3 по перфорации поступает в полость ротора 13 и барботируется через пленку текущей в поле центробежных сил кислоты. Всплытие пузырьков (капель) сверхкритического экстрагента в пленке кислоты приводит к турбулизации течения последней, а в самих пузырьках (каплях) возникают тороидальные потоки. В итоге при характерных для данной конструкции числах Рейнольдса, равных 100-1000, осредненные по времени числа Нуссельта равны 20-30, то есть в условиях интенсивного массообмена при двойном проходе через кислоту в противотоке на выходе из второй кислотной ловушки 3 сверхкритический экстрагент полностью освобождается от никотина, сохраняя нерастворимые в кислоте ароматические компоненты экстрактивных веществ, а кислота на выходе из кислотных ловушек имеет концентрацию никотина, практически равную его входной концентрации в сверхкритическом экстрагенте и нереакционноспособна по отношению к нему. Очищаемый от никотина сверхкритический экстрагент поступает из полости ротора 13 через поры вала 15 в его полость и выводится из последней. Выносимые брызги кислоты фильтруются пористым валом 15 и возвращаются в пленку кислоты в поле центробежных сил. Кислота перетекает через буртик 14 и через перфорацию ротора 13 при отсутствии противодавления сверхкритического экстрагента поступает в секцию 11 корпуса 12 и выводится из нее по патрубку 16. После прохода через обе кислотные ловушки 3 кислота сливает в сборник 9 кислотного экстракта, а сверхкритический экстрагент, пройдя через теплообменник 4, нагнетается насосом 5 через сирену 2 на рециркуляцию в экстрактор 1.

После завершения экстракции никотина теплообменник 4 отключают. При этом проход сверхкритического экстрагента через ультразвуковую сирену 2 с адиабатным расширением приводит к падению его температуры и давления ниже критических параметров и выделению из него ароматических экстрактивных веществ, которые под действием генерируемых экстрагентом ультразвуковых колебаний легко диффундируют в табак, восстанавливая его нативные ароматические свойства. Затем обработанный табак выгружают из экстрактора 1, и цикл работы установки повторяется.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет интенсифицировать массообменные процессы при удалении никотина из табака и из сверхкритического экстрагента и обеспечивает наиболее полный возврат в табак нативных ароматических веществ, рециркулируемых совместно со сверхкритическим энстрагентом.

Формула изобретения

Установка для удаления никотина из табака, содержащая соединенные по сверхкритическому экстрагенту трубопроводами в рециркуляционный контур экстрактор, две кислотные ловушки, теплообменник и насос, отличающаяся тем, что она снабжена ультразвуковой газодинамической сиреной, установленной на входе экстрактора, каждая кислотная ловушка состоит из горизонтального корпуса, разделенного на две секции, и размещенного в нем полого перфорированного ротора, расположенного между секциями корпуса на пористом полом приводном валу и разделенного на две части буртиком, закрепленным на внутренней поверхности ротора, при этом кислотные ловушки связаны между собой трубопроводами, один из которых служит для соединения одной из секций корпуса, одной ловушки с полостью пористого вала второй ловушки для подачи кислоты, а другой трубопровод для соединения полости пористого вала другой ловушки со второй секцией корпуса первой ловушки для циркуляции сверхкритического экстрагента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2