Пульсационный экстрактор для приготовления морсов из плодов, ягод

Изобретение относится к химической, пищевой и фармацевтической отраслям промышленности и используется для проведения массообменных процессов в системе твердое тело - жидкость. Пульсационный экстрактор для приготовления морсов из плодов, ягод содержит корпус, расположенный внутри коаксиально корпусу цилиндр с рассекателями и перфорированные тарелки. Нижняя тарелка служит опорой цилиндру, а верхняя выполнена кольцевой и снабжена штангами, обеспечивающими ее расположение перпендикулярно оси корпуса. Экстрактор содержит крышку корпуса с люком для загрузки твердой фазы, патрубки залива экстрагента и слива морса, а также подачи импульсов сжатого газа от генератора в цилиндр. Цилиндр составлен из двух труб различного диаметра, имеет поплавок и турбину на штоке, выходящем за пределы крышки цилиндра. Крышка люка выполнена в виде секторного шибера. Нижняя тарелка перфорирована радиальными щелями с отбортовкой краев по обе стороны тарелки. Штанги кольцевой тарелки соединены коромыслом, имеющим механизм перемещения типа "домкрат". Изобретение позволяет сократить расход энергии, повысить эффективность процесса экстракции в системе твердое тело - жидкость и качество спиртованных морсов в производствах ликероводочной промышленности. 3 ил.

 

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в системе твердое тело - жидкость и может быть использовано для интенсификации процессов получения экстрактов из растительного сырья, например плодов, ягод, находящихся в сухом, свежем или замороженном виде.

Известен аппарат для получения экстрактов из растительного сырья, имеющий корпус, расположенный коаксиально корпусу цилиндр, вал с мешалкой, крышку с приводом и патрубками, днище. Корпус снабжен люком с отжимным устройством, коаксиальный цилиндр имеет верхнюю открытую часть и закреплен нижней частью на лопастях мешалки, а на боковой поверхности установлены радиально спицы, на крышке выполнена пульсационная камера, сообщенная с верхней открытой частью цилиндра, а посредством патрубка с внешним генератором пневматических знакопеременных импульсов давления, над днищем установлена решетка, поверхность которой расположена в плоскости загрузки отжимного устройства. (Патент Российской Федерации №2225242 от 10.03.2004 г. Бюл. №7).

Основным недостатком этого аппарата является то, что растительное сырье всплывает на поверхность жидкой фазы и в начальный период, до набухания, не участвует в процессе экстракции. После набухания, совершая возвратно-поступательное движение вместе с экстрагентом, ягоды исстираются, а получающаяся при этом взвесь ухудшает качество экстракта.

Близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является пульсационный экстрактор для приготовления спиртованных морсов из плодов и ягод, содержащий корпус, расположенный внутри коаксиально корпусу цилиндр с рассекателями и перфорированные тарелки, нижняя из которых служит опорой цилиндру, а верхняя выполнена кольцевой и снабжена штангами, обеспечивающими ее расположение перпендикулярно оси корпуса, крышку корпуса с люком для загрузки твердой фазы, патрубки залива экстрагента и слива морса, а также подачи импульсов сжатого газа от генератора в цилиндр.(Четвертая Международная научно-практическая конференция "Прогрессивные технологии и современное оборудование - составляющие успеха экономического развития предприятий спиртовой и ликероводочной промышленности", 23-24 апреля 2003 г. М.: Пищепромиздат, 2003 г. стр.231-237).

Недостатком известного аппарата является то, что при приготовлении морса зажатое тарелками сырье набухает, уменьшается порозность слоя и при этом возрастает его гидравлическое сопротивление а также затраты энергии на преодоление этого сопротивления. В результате эффективный пульсационный режим экстрагирования может быть достигнут только при более высоких энергетических параметрах. Перемещение кольцевой верхней перфорированной тарелки при отсутствии синхронности подъема штанг приводит к заклиниванию тарелки и разным толщинам слоя сырья в кольцевом канале аппарата, что также нарушает гидродинамику аппарата и снижает его эффективность.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности и снижение энергозатрат на осуществление процесса экстракции в системе твердое тело - жидкость в производствах ликероводочной промышленности.

Задача решается тем, что в пульсационном экстракторе для приготовления морсов из плодов, ягод, содержащем корпус, расположенный внутри коаксиально корпусу цилиндр с рассекателями и перфорированные тарелки, нижняя из которых служит опорой цилиндру, а верхняя выполнена кольцевой и снабжена штангами. обеспечивающими ее расположение перпендикулярно оси корпуса, крышку корпуса с люком для загрузки твердой фазы, патрубки залива экстрагента и слива морса, а также подачи импульсов сжатого газа от генератора в цилиндр, цилиндр составлен из двух труб различного диаметра, имеет поплавок и турбину на штоке, выходящем за пределы крышки цилиндра, крышка люка выполнена в виде секторного шибера, нижняя тарелка перфорирована радиальными щелями с отбортовкой краев по обе стороны тарелки, а штанги кольцевой тарелки соединены коромыслом, имеющим механизм перемещения типа "домкрат".

Предлагаемое техническое решение в литературе не описано. Сущность изобретения состоит в том, расположенный коаксиально корпусу цилиндр составлен из двух труб различного диаметра, имеет поплавок и турбину на штоке, выходящем за пределы крышки цилиндра, крышка люка выполнена в виде секторного шибера, нижняя тарелка перфорирована радиальными щелями с отбортовкой краев по обе стороны тарелки, а штанги кольцевой тарелки соединены коромыслом, имеющим механизм перемещения типа "домкрат".

Совмещение этих элементов отсутствует в прототипе, следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна". При проведении сопоставительного анализа заявленного технического решения с аналогами установлено, что сочетания его отличительных признаков с учетом достигаемого результата также не известно, что свидетельствует о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Промышленная применимость подтверждается примером и описанием работы устройства.

На фиг.1 изображен продольный разрез пульсационного экстрактора для приготовления морсов из плодов, ягод, на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 - разрез В-В.

Экстрактор состоит из корпуса 1, расположенного внутри коаксиально корпусу цилиндра 2, составленного из двух труб различного диаметра и рассекателей 3, перфорированных тарелок 4, 5, нижняя тарелка 4 служит опорой цилиндру 2, а верхняя 5 выполнена кольцевой и снабжена штангами 6, соединенными коромыслом 17 с механизмом перемещения 18 типа "домкрат".

Расположенный коаксиально корпусу 1 цилиндр 2 имеет поплавок 12, турбину 13, установленные на штоке 14, выходящем за пределы крышки цилиндра 2. На конце штока 14 установлен индикатор 19 его вращения. На крышке 7 экстрактора расположен люк 8 для загрузки твердого сырья с крышкой, выполненной в виде секторного шибера 9. Нижняя тарелка 4, служащая опорой цилиндру 2, пефорирована радиальными щелями 16 с отбортованными краями по обе стороны тарелки 4. На крышке корпуса расположен патрубок 10 для залива экстрагента, а на днище - патрубок 11 для слива морса, а на трубе малого диаметра цилиндра 2 - патрубок 15 подачи импульсов сжатого газа от генератора импульсов.

Экстрактор работает следующим образом. Перед загрузкой твердого сырья производят подъем верхней перфорированной кольцевой тарелки 5 под крышку 7 с помощью штанг 6, коромысла 17, вращая механизм 18 типа "домкрат". Открывают отверстие секторного шибера 9 крышки люка 8, перемещая крышку по фланцу люка. В отверстие засыпают твердое сырье (плоды или ягоды). При этом сырье, попадая на рассекатели 3 цилиндра 2, равномерно распределяется по поверхности перфорированной радиальными щелями 16 нижней тарелки 4, а затем во всем кольцевом канале экстрактора. Загруженное сырье прижимается перфорированной верхней кольцевой тарелкой 5, опускаемой на слой твердой фазы с помощью механизма 18 типа "домкрат", воздействующего на коромысло 17, которое синхронно перемещает обе штанги 6 через крышку 7, передвигая кольцевую тарелку 5 без перекосов и обеспечивая ее расположение перпендикулярно оси корпуса 1 и равную толщину слоя твердого сырья в кольцевом канале экстрактора. Затем производят залив экстрагента (водно-спиртовую смесь) соответствующей крепости через патрубок 10. При этом уровень жидкости в цилиндре 2 и кольцевом канале аппарата по закону сообщающихся сосудов становится одинаковым, а поплавок 12, всплывая, поднимает шток 14 с турбиной 13, перемещая ее в трубу малого диаметра цилиндра 2. По завершении залива экстрагента через патрубок 15 подают импульс сжатого газа в цилиндр 2 от генератора импульсов, расположенного вне аппарата. Под действием нарастающего (положительный импульс) давления газа жидкая фаза из цилиндра 2 вытесняется в кольцевой канал экстрактора, омывая неподвижные частицы твердого сырья. С опусканием уровня жидкости в цилиндре 2 опускается и поплавок 12, перемещается шток 14 и турбина 13 в трубу большого диаметра цилиндра. При выходе турбины 13 из трубы малого диаметра цилиндра 2 в трубу большего диаметра ее вращение потоком газа прекращается из-за уменьшения вращающего усилия и подавления последнего силой трения поплавка о поверхность жидкости. При сбросе давления в цилиндре 2 (отрицательный импульс) жидкость из кольцевого канала экстрактора возвращается в цилиндр 2, омывая обратным током твердое сырье. При таком движении интенсифицируется отток экстрагируемых веществ с поверхности твердых частиц и градиент концентраций на границе раздела твердое тело - жидкость сохраняет свое максимальное значение, тем самым поддерживается высокая эффективность экстракции, а переход жидкости через нижнюю тарелку 4, перфорированную радиальными щелями 16 с отбортованными краями, способствует вращению потока жидкости и устранению за счет этого застойных зон в аппарате. В течение процесса экстрагирования перерабатываемое сырье набухает. Это приводит к уменьшению порозности слоя и увеличению его гидравлического сопротивления. Изменение этой характеристики приводит к тому, что между уровнями жидкой фазы в цилиндре 2 и в кольцевом пространстве экстрактора появляется перепад, который не успевает устраниться до очередного импульса давления и, вследствие этого, турбина 13 не входит в трубу малого диаметра цилиндра 2 и не испытывает воздействия момента вращения. Индикатор 19 не вращается, свидетельствуя о изменениях в гидродинамике и необходимости увеличения расхода энергии для сохранение эффективного режима экстрагирования. Конструкция экстрактора позволяет сократить расход энергии и эффективно извлекать экстрактивные вещества из набухшего сырья. Для этого следует слою набухшей твердой фазы восстановить ее прежнее гидравлическое сопротивление, подняв кольцевую верхнюю перфорированную тарелку 5, штангами 6 и коромыслом 17 вращая механизм перемещения 18 типа "домкрат". Такое воздействие на слой твердой фазы при работе аппарата способствует увеличению объема слоя сырья и возвращению к прежней величине порозности слоя. Уровни жидкости в цилиндре 2 и кольцевом пространстве приобретут прежние значения, а турбина 13 снова при сбросе давления газа будет перемещаться в трубу малого диаметра цилиндра 2 и вращаться под действием момента сил, передавая импульс индикатору 19 на штоке 14. Вращение индикатора свидетельствует о возобновлении работы экстрактора в эффективном заданном режиме. Равная высота слоя твердого сырья по всему кольцевому каналу аппарата и восстановленные гидродинамические характеристики (амплитуда и частота колебания жидкости), формируемые внешним генератором импульсов давления газа, обеспечивают высокую эффективность массопередачи и сокращение времени приготовления экстракта (спиртованного морса), который по завершении процесса сливают через патрубок 11, а отработанное сырье выгружают из экстрактора.

Предлагаемый пульсационный экстрактор для приготовления морсов из плодов, ягод был испытан на филиале ГУП РТ ПО "Татспиртпром" Бугульминский ликероводочный завод. Сырьем служили сухие красная и черноплодная рябина. Конечным продуктом являлся спиртованный морс для приготовления бальзама "Бугульма". Результаты сравнивались с данными работы пульсационного экстрактора - ближайшего аналога. Во время работы испытуемого пульсационного экстрактора нарушения режима процесса от набухания ягод в слое сырья отмечались изменением характера движения индикатора на конце штока поплавка с турбиной. Проводилась корректировка высоты слоя ягод кольцевой перфорированной верхней тарелкой путем перемещения штанг с помощью коромысла и механизма типа "домкрат". При этом высота слоя ягод в кольцевом канале экстрактора во всех точках была одинаковой, а тарелка располагалась перпендикулярно оси корпуса аппарата. При работе экстрактора и прохождении жидкости через нижнюю тарелку с радиальными щелями, имеющими отбортованные края, наблюдалось вращение жидкости через смотровое стекло. С помощью внешнего генератора импульсов давления газа частота колебаний давления, а следовательно, и колебаний уровня жидкости находилась в пределах 1-2 кол./мин при амплитуде колебания 20 мм. При регулировании высоты слоя ягод и поддержании указанных параметров пульсационного режима давление сжатого газа, подаваемого от генератора импульсов, не превышало 0,02 МПа, что в три раза меньше величины давления газа в экстракторе-аналоге при не регулированной высоте слоя сырья. Время приготовления спиртованных морсов в предлагаемом экстракторе было снижено с девяти суток до пяти по сравнению с аналогом, в полученном спиртовом морсе экстрактивных веществ стало на 7% больше, чем по регламенту, взвешенных частиц ягод не обнаружено, что свидетельствует об отсутствии истирания ягод при пульсационном экстрагировании в предлагаемом аппарате.

Пульсационный экстрактор для приготовления морсов из плодов, ягод, содержащий корпус, расположенный внутри коаксиально корпусу цилиндр с рассекателями и перфорированные тарелки, нижняя из которых служит опорой цилиндру, а верхняя выполнена кольцевой и снабжена штангами, обеспечивающими ее расположение перпендикулярно оси корпуса, крышку корпуса с люком для загрузки твердой фазы, патрубками залива экстрагента и слива морса, а также подачи импульсов сжатого газа от генератора в цилиндр, отличающийся тем, что расположенный коаксиально корпусу цилиндр составлен из двух труб различного диаметра, имеет поплавок и турбину на штоке, выходящем за пределы крышки цилиндра, крышка люка выполнена в виде секторного шибера, нижняя тарелка перфорирована радиальными щелями с отбортовкой краев по обе стороны тарелки, а штанги кольцевой тарелки соединены коромыслом, имеющим механизм перемещения типа "домкрат".



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области процессов и аппаратуры для синтеза, очистки и разделения фуллеренов. .

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов и может быть использовано в пищевой промышленности для экстрагирования целевого компонента водой из измельченного растительного сырья или экстрагирования из твердых тел в других отраслях промышленности.

Изобретение относится к массообменным аппаратам для проведения процессов экстракции в системе "твердое тело-жидкость" и может использоваться в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к технологии производства средства для биологической защиты растений и касается способа производства композиции для обработки растений, предусматривающего гидролиз биомассы микромицета семейства Mortierella или Pythium, ее экстрагирование жидким экстрагентом, выбранным из группы, включающей низшие спирты, предельные или непредельные углеводороды, содержащие до 10 атомов углерода в молекуле, их галогенпроизводные, инертные газы, азот, закись азота, двуокись углерода и их смеси, отделение экстракта и введение в него неактивных компонентов с получением целевого продукта, отличающегося тем, что в процессе гидролиза давление в реакционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения.
Изобретение относится к технологии производства средства для биологической защиты растений и касается способа получения препарата для обработки растений, предусматривающего ферментолиз биомассы микромицета семейства Mortierella или Pythium, ее экстрагирование жидким экстрагентом, выбранным из группы, включающей низшие спирты, предельные или непредельные углеводороды, содержащие до 10 атомов углерода в молекуле, их галогенпроизводные, инертные газы, азот, закись азота, двуокись углерода и их смеси, отделение экстракта и введение в него неактивных компонентов с получением целевого продукта, отличающийся тем, что в процессе ферментолиза давление в реакционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения.
Изобретение относится к технологии производства средства для биологической защиты растений и касается способа производства пестицидной композиции, предусматривающий экстрагирование биомассы микромицета семейства Mortierella или Pythium в электростатическом поле высокой напряженности жидким экстрагентом, выбранным из группы, включающей низшие спирты, предельные или непредельные углеводороды, содержащие до 10 атомов углерода в молекуле, их галогенпроизводные, инертные газы, азот, закись азота, двуокись углерода и их смеси, отделение экстракта и введение в него неактивных компонентов с получением целевого продукта, отличающийся тем, что в процессе экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения.
Изобретение относится к технологии производства средства для биологической защиты растений, и касается способа производства пестицида, предусматривающий экстрагирование биомассы микромицета семейства Mortierella или Pythium жидким экстрагентом, выбранным из группы, включающей низшие спирты, предельные или непредельные углеводороды, содержащие до 10 атомов углерода в молекуле, их галогенпроизводные, инертные газы, азот, закись азота, двуокись углерода и их смеси, отделение экстракта и введение в него неактивных компонентов с получением целевого продукта, отличающийся тем, что в процессе экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения.
Изобретение относится к технологии производства средства для биологической защиты растений и касается способа получения пестицида, предусматривающего экстрагирование биомассы микромицета семейства Mortierella или Pythium в поле СВЧ жидким экстрагентом, выбранным из группы, включающей низшие спирты, предельные или непредельные углеводороды, содержащие до 10 атомов углерода в молекуле, их галогенпроизводные, инертные газы, азот, закись азота, двуокись углерода и их смеси, отделение экстракта и введение в него неактивных компонентов с получением целевого продукта, отличающегося тем, что в процессе экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения.
Изобретение относится к технологии производства средства для биологической защиты растений и касается способа производства средства для обработки растений, предусматривающего последовательное экстрагирование биомассы микромицета Mortierella gracilis неполярным экстрагентом, водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой, с последующим смешиванием первого экстракта с твердым остатком, отличающийся тем, что в качестве неполярного экстрагента используют сжиженный газ, а по меньшей мере, на первой стадии экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения, данный способ позволяет сократить удельные энергозатраты при последовательном экстрагировании.

Изобретение относится к способам обработки материалов многократным расширением-сжатием растворителя в процессах перекристаллизации, экстракции, нанесения покрытий, осаждения, пропитки, удаления загрязняющих веществ и при проведении различных химических реакций

Изобретение относится к производству таннидов

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для экстракции фуллеренов из фуллереновой сажи (черни)

Изобретение относится к конструкциям тепло- и массообменных аппаратов и может быть использовано в области экстракции и концентрирования примесей
Изобретение относится к переработке древесины лиственницы, в частности к способам выделения арабиногалактана

Изобретение относится к косметологии, в частности для приготовления крема

Изобретение относится к лабораторному оборудованию и может быть использовано для лабораторных работ по получению различных экстрактов

Изобретение относится к средствам пищевкусовой, фармацевтической и парфюмерной промышленности и предназначено для извлечения ценных компонентов из растительного и животного сырья

Изобретение относится к химической, пищевой и фармацевтической отраслям промышленности и используется для проведения массообменных процессов в системе твердое тело - жидкость

Наверх