Установка для фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость и способ фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость
Владельцы патента RU 2344866:
Закрытое акционерное общество "Дагестанский научно-исследовательский институт пищевой промышленности "Дукра" (RU)
Изобретение относится к технике и технологии процессов экстрагирования в системе «твердое тело - жидкость» для извлечения компонентов, экстрактов, соков из твердофазных материалов, малосочного и сочного растительного, животного сырья, гидробионтов, текучих дисперсных сред и пульп. Установка содержит соединенные последовательно дробилку, настойник, сгуститель-декантатор настоянной пульпы, смеситель, кожухотрубный экстрактор «труба в трубе» с конвективно проницаемой внутренней трубой и пульсационной системой, сгуститель-декантатор экстрагированной пульпы. Кожух экстрактора разделен продольными перегородками на четное число каналов с патрубками ввода в них экстрагента на одном конце и патрубками откачки из них экстракта на другом конце. Пульпа подается в трубу, а экстрагент - противотоком в каналы кожуха экстрактора. Пульсационная система создает знакопеременные перепады давления между продольными каналами кожуха экстрактора. Настойник и смеситель соединены рециркуляционным трубопроводом с выходом экстракта из кожуха экстрактора, выход жидкой фазы из сгустителя-декантатора экстрагированной пульпы соединен с входом свежего экстрагента в экстрактор. В вариантах для экстрагирования умерено дробимого, например косточкового, семечкового сырья, винограда во внутренней трубе экстрактора установлено шнековое устройство с приводом вращения. Способ фазоселективного экстрагирования в системе «твердое тело - жидкость» включает дробление сырья, смешение его с жидкостью с получением текучей пульпы, противоточный конвективный массообмен между потоками пульпы и экстрагента в смежных каналах с проницаемыми стенками при создании между ними знакопеременных перепадов давления для многократного поперечного обмена потоков порциями жидкой фазы с получением экстрагированной пульпы и экстракта, сгущение экстрагированной пульпы и возвращение полученной при этом жидкой фазы в процесс, при этом дробленое сырье смешивают с рециркулируемым экстрактом, а полученную при сгущении экстрагированной пульпы жидкую фазу смешивают с подаваемым на экстрагирование свежим экстрагентом. В одном из вариантов малосочное сырье вместе с частью рециркулируемого экстракта настаивают и сгущают с получением одного продукта - настоянного экстракта, а сгущенную пульпу смешивают с другой частью экстракта и направляют на экстрагирование. В другом варианте от сочного сырья предварительно отбирают первый продукт - натуральный сок, а стекшую мезгу смешивают с частью экстракта и направляют на экстрагирование с получением второго продукта - экстракта стекшей мезги. Дробят сырье до размеров дисперсных частиц больших, чем размер перфораций в применяемой проницаемой внутренней трубе экстрактора, в пределах 0,05-5,0 мм. В подаваемой в экстрактор пульпе сырья поддерживают порозность в пределах 0,6-0,83. Относительную дозу используемого свежего экстрагента к объему обрабатываемого сырья поддерживают в пределах 0,33-1,0. Технический результат - повышение степени извлечения компонентов из сырья в 1,2-1,3 раза, производительности единицы объема оборудования по извлекаемым компонентам в 1.5-2,5 раза, при сокращении числа технологических операций и единиц используемого оборудования в 2,4-4 раза. 2 н.з. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.
Изобретение относится к технике и технологии процессов экстрагирования в системе твердое тело - жидкость и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической, нефтяной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности для извлечения компонентов из твердофазного, малосочного и сочного сырья, текучих дисперсных сред и пульп.
Известна установка для экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, содержащая последовательно соединенные трубопроводами дробилку-дозатор, смеситель с патрубком подачи экстрагента, насос подачи пульпы материала, сгуститель-декантатор (отстойник, центробежный разделитель, фильтр), сборник, насосы откачки экстракта и сгущенной экстрагированной пульпы [1]. В этой установке всего 7 единиц оборудования, из них основное объемное оборудование - 3 единицы.
Недостатками известной установки являются низкая степень извлечения компонента из материала и невысокая концентрация получаемого экстракта. И поэтому удельная объемная производительность установки по извлекаемому компоненту является также малой.
Известна установка экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, содержащая дробилку-дозатор и три последовательно соединенные ступени смешения-разделения фаз, каждая из которых включает смеситель, насос подачи пульпы материала, сгуститель-декантатор (отстойник, центробежный разделитель, фильтр), сборник и насос откачки экстрагента, трубопроводы и насосы противоточной подачи пульпы и экстрагента между ступенями, устройство для промывки и разделения сгущенной экстрагированной пульпы [2]. В данной установке всего 17 единиц оборудования, из них основное объемное оборудование - 6 единиц.
Степень извлечения компонента из материала в этой установке выше и концентрация получаемого экстракта больше. Но данная установка значительно сложнее, в ней большое число единиц и большой объем используемого оборудования. И поэтому остается низкой (меньшей, чем в одноступенчатой установке) удельная объемная производительность оборудования по извлекаемому компоненту.
Наиболее близкой к предлагаемой является известная установка для фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, содержащая соединенные последовательно дробилку-дозатор, смеситель с трубопроводом подачи в него части экстрагента, кожухотрубный экстрактор труба в трубе с конвективно проницаемой внутренней трубой и пульсатором, сгуститель-декантатор с трубопроводом отвода жидкой фазы в смеситель, насосы противоточной подачи пульпы из реактора-смесителя в трубу и экстрагента - в кожух, рециркуляционные и технологические трубопроводы [3]. В данной установке всего 6 единиц оборудования, основное объемное оборудование - 3 единицы.
В этой установке сравнительно мало единиц оборудования. Входящий в ее состав кожухотрубный пульсационный экстрактор с трубами, проницаемыми для жидких фаз пульпы и экстрагента и непроницаемыми для частиц пульпы, обеспечивает возможность проведения многократного контакта частиц экстрагируемого материала, движущегося в трубах в составе потока пульпы, с экстрагентом, подаваемым противотоком в кожух экстрактора.
Достигаемые степень извлечения и удельная производительность оборудования здесь могут быть выше, чем в известной одноступенчатой установке [1] и сравнимыми с известной трехступенчатой установкой смешения-разделения фаз [2].
Но соединение смесителя с трубопроводами подачи в него свежего экстрагента с нулевой концентрацией компонента и жидкой фазы уже экстрагированной пульпы из сгустителя-декантатора является причиной получения на известной установке недостаточно концентрированного экстракта.
Известная установка неодинаково приспособлена для оптимальной переработки основных типов сырья, различающихся по влаго- или сокосодержанию: сухого твердофазного, малосочного и сочного, и по допустимой тонкости его дробления. Пульсационная система экстрактора также недостаточно универсальна.
Известен способ экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, включающий дробление и смешение твердого тонкодисперсного материала с жидким экстрагентом с получением пульпы, ее выдержку при перемешивании и сгущение отстаиванием или центрофугированием, или фильтрацией с получением экстракта и сгущенной пульпы экстрагированного материала [1]. В данном способе - 4 технологические операции.
Важным достоинством этого способа является то, что с экстрагентом смешивается материал в дробленом тонкодисперсном состоянии. Внутридиффузионное сопротивление переносу компонента в малых частицах такого материала мало, и скорость извлечения из частиц достаточно высока.
Но, с другой стороны, тонкодисперсные частицы труднее и дольше отделяются от экстракта, особенно отстаиванием из пульпы с малой разностью плотностей твердой и жидкой фаз. А требуемое для этого оборудование для отстаивания, центрофугирования и фильтрации является громоздким, сложным и энергоемким.
Недостатками известного способа являются также низкая степень извлечения компонента из материала и невысокая концентрация получаемого экстракта. Это связано с тем, что осуществляется только одна ступень контакта фаз и экстрагированный материал отводится с процесса в виде его сгущенной пульпы в экстракте. Компонент теряется и с твердой, и с жидкой фазой отводимой сгущенной пульпы. И поэтому степень извлечения и удельная объемная производительность процесса по извлекаемому компоненту является малой.
Известен способ экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, включающий дробление и смешение твердого тонкодисперсного материала с жидким экстрагентом с получением пульпы и три ступени смешения-разделения фаз, каждая из которых включает перемешивание фаз, выдержку пульпы и ее сгущение отстаиванием или центрофугированием, или фильтрацией, противоточную перекачку жидкой фазы и сгущенной пульпы материала со ступени на ступень, промывку и разделение пульпы с получением экстракта и экстрагированного материала [2]. В данном способе - 18 технологических операций.
Степень извлечения компонента из материала по этому способу выше и концентрация получаемого экстракта больше. Но по данному способу значительно больше (в 4,5 раза) количество технологических операций и единиц используемого оборудования. И меньше удельная объемная производительность процесса по извлекаемому компоненту.
Наиболее близким к предлагаемому является известный способ фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, включающий дробление сырья и смешение его с частью жидкого экстрагента с получением текучей пульпы, противоточный конвективный массообмен между потоками пульпы и экстрагента в смежных каналах с проницаемыми стенками при создании между ними знакопеременных перепадов давления для многократного поперечного (перекрестного) обмена потоков порциями жидкой фазы с получением экстрагированной пульпы и экстракта, сгущение экстрагированной пульпы и возвращение полученной при этом жидкой фазы на смешение с дробленым сырьем [3]. В способе - 6 технологических операций.
В процессе противоточного конвективного массообмена потоков пульпы и экстрагента, разделенных проницаемой стенкой, создается многократный обмен жидкими фазами между этими потоками - межканальный обмен и обмен компонентами между частицами материала и экстрагентом в пульпе - межфазный обмен. При этом частицы экстрагируемого материала не проходят через проницаемую стенку, не попадают в поток экстрагента в другом канале и не выносятся из аппарата с экстрактом. Относительная скорость противотока частиц экстрагируемого материала в одном канале и экстрагента в другом канале здесь может быть большей, чем в известных процессах непрерывного противотока фаз, в которых малые частицы просто выносятся из аппарата с экстрагентом. И притом в данном способе относительная скорость противотока не зависит от разности плотностей материала и экстрагента и размеров частиц материала. Этому оригинальному процессу противоточного экстрагирования пульпы через конвективно проницаемую стенку при создании на ней знакопеременных перепадов давления авторами дано название фазоселективное экстрагирование.
Известный способ не одинаково эффективен при переработке основных типов сырья, различающихся по влаго- или сокосодержанию: сухого твердофазного, малосочного и сочного.
При переработке сухого твердофазного и малосочного сырья смешение дробленого сырья с экстрагентом нулевой концентрации исключает возможность получения высокой концентрации продуктового экстракта.
При переработке сочного сырья смешение дробленого сырья с экстрагентом нерационально разбавляет высокоценный натуральный сок сырья.
По той же причине нерационально и возвращение малоконцентрированной жидкой фазы, получаемой при сгущении экстрагированной пульпы, на смешение с дробленым сырьем.
Технической задачей изобретения по устройству является повышение интенсивности межканального и межфазного массообмена в экстракторе, эффективности пульсационной системы, компактности оборудования и стабильности его работы, обеспечение возможности оптимальной переработки основных типов сырья, увеличения концентрации экстракта, степени извлечения и удельной объемной производительности оборудования по извлекаемому компоненту.
Поставленная цель достигается тем, что в известной установке для фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, содержащей соединенные последовательно дробилку, смеситель с трубопроводом подачи в него жидкости, кожухотрубный экстрактор труба в трубе с конвективно-проницаемой внутренней трубой, сгуститель-декантатор экстрагированной пульпы с трубопроводом отвода из него жидкой фазы, насосы противоточной подачи пульпы из смесителя в трубу и экстрагента - в кожух, рециркуляционные и технологические трубопроводы, смеситель соединен трубопроводом с выходом экстракта из кожуха экстрактора, трубопровод отвода жидкой фазы из сгустителя-декантатора экстрагированной пульпы соединен с входом экстрагента в экстрактор, кожух экстрактора разделен продольными перегородками на четное число каналов с патрубками ввода в них экстрагента, патрубками и насосом откачки из них экстракта, установка снабжена также пульсационной системой, включающей клапаны на этих патрубках и управляющую ЭВМ, обеспечивающую их перекрестное открытие и закрытие. В данной установке всего 9 единиц оборудования, основное объемное оборудование - 5 единиц.
В вариантах установка снабжена сгустителем-декантатором мезги, установленным между дробилкой и смесителем.
В вариантах установка снабжена настойником, установленным между дробилкой и смесителем.
В вариантах настойник выполнен в виде ветикального или горизонтального цилиндрического секционированного аппарата с мешалками в секциях и термостатирующей рубашкой на корпусе.
В вариантах настойник соединен трубопроводом с выходом экстракта из кожуха экстрактора.
В вариантах в качестве дробилки используют молотковую дробилку, или вальцовую, или дисковую, или жерновую, или зернодробилку, или свеклорезку-дробилку, или дробилку-гребнеотделитель, или солододробилку.
В вариантах в качестве сгустителя-декантатора используют гидроциклон, или реверсивный фильтр, или центробежный сепаратор, или стекатель, или шнековый пресс, или отстойник.
В вариантах конвективно-проницаемая внутренняя труба экстрактора выполнена из перфорированного или пористого металла, пластика, керамики, металлокерамики или армированного композитного материала.
В вариантах конвективно-проницаемая внутренняя труба экстрактора выполнена с размером отверстий в пределах 0,03-1,0 мм.
В вариантах во внутренней трубе экстрактора установлено шнековое устройство с приводом вращения.
Указанная совокупность признаков по устройству является существенно новой и обеспечивает достижение поставленной цели.
Технической задачей изобретения по способу является оптимизация параметров проведения процесса фазоселективного экстрагирования твердофазного, малосочного и сочного сырья с получением одного продукта - экстракта, получением двух продуктов: натурального сока и экстракта, а также настоянных на исходном сырье продуктов, увеличение концентрации продуктов, степени извлечения компонента из сырья и удельной производительности по извлекаемому компоненту.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, включающем дробление сырья, смешение его с жидкостью с получением текучей пульпы, противоточный конвективный массообмен между потоками пульпы и экстрагента в смежных каналах с проницаемыми стенками при создании между ними знакопеременных перепадов давления для многократного поперечного обмена потоков порциями жидкой фазы с получением экстрагированной пульпы и экстракта, сгущение экстрагированной пульпы и возвращение полученной при этом жидкой фазы в процесс, дробленое сырье смешивают с рециркулируемым экстрактом, а полученную при сгущении экстрагированной пульпы жидкую фазу смешивают с подаваемым на экстрагирование свежим экстрагентом.
В вариантах дробленое сочное сырье сгущают с отбором первого продукта - натурального сока, а стекшую мезгу смешивают с частью экстракта и направляют на экстрагирование с получением второго продукта - экстракта.
В вариантах дробленое малосочное сырье смешивают с частью экстракта, настаивают и сгущают с получением продуктового настоянного экстракта, а сгущенную мезгу смешивают с остальной частью экстракта и направляют на экстрагирование.
В вариантах дробленое сочное сырье настаивают и сгущают с отбором первого продукта - настоянного натурального сока, а стекшую мезгу смешивают с частью экстракта и направляют на экстрагирование с получением второго продукта - экстракта.
В вариантах дробят сырье до размеров дисперсных частиц больших, чем размер перфораций в применяемой проницаемой перегородке экстрактора, в пределах 0,05-5,0 мм.
В вариантах в подаваемой в экстрактор пульпе сырья поддерживают порозность в пределах 0,6-0,83.
В вариантах относительную дозу используемого свежего экстрагента к объему обрабатываемого сырья поддерживают в пределах 0,33-1,0.
Указанная совокупность признаков по способу является существенно новой и обеспечивает достижение поставленной цели.
На фиг.1 изображена установка для фазоселективного экстрагирования твердофазного и малосочного сырья с получением 1-го продукта - экстракта, на фиг.2 - поперечное сечение экстрактора, на фиг.3 - вариант экстрактора с шнековым устройством во внутренней трубе для фазоселективного экстрагирования умерено дробимого сокосодержащего сырья, на фиг.4 - вариант установки для фазоселективного экстрагирования малосочного сырья с получением 1-го продукта - настоянного на исходном сырье экстракта, на фиг.5 - вариант установки для фазоселективного экстрагирования сочного сырья с получением 2-х продуктов: настоянного натурального сока и экстракта, на фиг.6 - вариант установки для фазоселективного экстрагирования сочного сырья с получением 2-х продуктов: натурального сока-самотека и экстракта.
К твердофазному отнесено сырье, при дроблении которого не выделяется жидкая фаза. Из пищевого сырья сюда можно относить зерно, солод, бобы, семена, косточки, и др. Порозность такого сырья е<0,4.
К малосочному отнесено сокосодержащее сырье, при дроблении которого выделяется жидкая фаза, но образующаяся пульпа не является достаточно текучей. Из пищевого сырья сюда можно относить семечковые плоды, корнеплоды и др. Порозность такого сырья е=0,4-0,6.
К сочному отнесено сокосодержащее сырье, при дроблении которого выделяется жидкая фаза с образованием текучей пульпы. Из пищевого сырья сюда можно относить виноград, ягоды, косточковые плоды, томаты, и др. Порозность такого сырья е>0,6.
К умерено дробимому отнесено сокосодержащее сырье, содержащее не подлежащие измельчению твердые включения. Из пищевого сырья сюда можно относить косточковые, семечковые плоды, виноград, томаты и др.
Установка в варианте для фазоселективного экстрагирования твердофазного и малосочного сырья с получением 1-го продукта - экстракта (см. фиг.1) содержит последовательно соединенные трубопроводами дробилку-дозатор сырья 1, смеситель 2 с патрубком подачи в него части рециркулируемого экстракта, кожухотрубный экстрактор 3 типа труба в трубе с пульсационной системой 4 (условно), сгуститель-декантатор экстрагированной пульпы 5, насоса 6 подачи пульпы из смесителя в проницаемую трубу 8 экстрактора, насоса 7 откачки из нее экстрагированной пульпы в сгуститель-декантатор 5. На линии подачи экстрагента в экстрактор установлен насос 9.
Кожухотрубный экстрактор 3 (см. фиг.1 и 2) выполнен в виде непроницаемого кожуха 10, внутри которого расположена проницаемая труба 8. Он может также иметь на кожухе непроницаемую рубашку (не показана), соединенную с трубопроводами подачи и отвода термостатирующего агента. Внутренняя труба 8 кожухотрубного экстрактора выполнена проницаемой для сплошных жидких фаз пульпы и экстрагента и непроницаемой для их дисперсных частиц. Поэтому она названа конвективно-проницаемой. Ее в зависимости от вида обрабатываемой пульпы и требований к дисперсному составу экстракта выполняют из перфорированного или пористого металла, пластика, керамики, металлокерамики или армированного композитного материала с размером отверстий в пределах 0,03-1,0 мм.
Межтрубное пространство кожухотрубного экстрактора 3 разделено продольной перегородкой на четное число каналов. На фиг.1 и 2 показан вариант с разделением межтрубного пространства перегородкой 11 на два канала 12 и 13 с входными и выходными патрубками на концах и управляемыми клапанами 14 и 15 - на линии 9 подачи экстрагента, 16 и 17 - на линии отвода экстракта.
Пульсационная система 4 экстрактора включает названные выше клапаны 14-17 с пневмоприводами и общим блоком управления с ЭВМ. Системой 4 создают знакопеременные перепады давления между межтрубными каналами 12 и 13 экстрактора, где движется экстрагент.
В варианте экстрактора 3 для фазоселективного экстрагирования умерено дробимого сырья (см. фиг.3) в проницаемой трубе 8 экстрактора размещается шнековое устройство с приводом вращения 18.
Насос 9 подачи экстрагента в экстрактор 3 соединен на входе с подачей свежего экстрагента 19 и трубопроводом 20 рециркуляции жидкой фазы из сгустителя-декантатора 5. Трубопровод 22 выхода экстракта из экстрактора разделяется на линию 23 рециркуляциии части экстракта в смеситель и линию 24 отвода продуктового экстракта.
Установка (см. фиг.4) в варианте для фазоселективного экстрагирования малосочного сырья с получением 1-го продукта - настоянного на исходном сырье экстракта отличается от установки по фиг.1 тем, что дополнительно содержит установленные после дробилки 1 настойник мезги 28 и сгуститель-декантатор 25. Причем настойник соединен трубопроводом 24 подачи экстракта из экстрактора 3 и соединен также трубопроводом 29 и насосом 30 со сгустителем-декантатором 25.
Установка (см. фиг.5) в варианте для фазоселективного экстрагирования сочного сырья с получением 2-х продуктов: настоянного натурального сока и экстракта отличается от установки по фиг.1 тем, что дополнительно содержит установленные после дробилки 1 настойник мезги 28 и сгуститель-декантатор 25. Причем настойник соединен трубопроводом 29 и насосом 30 со сгустителем-декантатором 25.
Установка (см. фиг.6) в варианте для фазоселективного экстрагирования сочного сырья с получением 2-х продуктов: натурального сока-самотека и экстракта отличается от установки по фиг.1 тем, что дополнительно содержит установленный после дробилки 1 сгуститель-декантатор 25, соединенный мезгопроводом 27 со смесителем 2.
Соединение смесителя трубопроводом с выходом экстракта из кожуха экстрактора обеспечивает техническую возможность поддержания порозности пульпы дробленого сырья на уровне, необходимом для ее текучести без снижения в ней концентрации экстрагируемого компонента.
Соединение трубопровода отвода жидкой фазы из сгустителя-декантатора экстрагированной пульпы не со смесителем, как в прототипе, а с входом свежего экстрагента в экстрактор исключает техническую причину снижения концентрации компонента в пульпе на входе в экстрактор и концентрации получаемого на его выходе экстракта.
Разделение кожуха экстрактора продольными перегородками на четное число каналов с патрубками подачи в них экстрагента, патрубками откачки из них экстракта и установленные на этих патрубках управляемые ЭВМ клапаны обеспечивают техническую возможность интенсификации межканального конвективного массообмена путем создания знакопеременных поперечных потоков экстрагента из одного канала кожуха через пульпу в проницаемой трубе во второй канал кожуха и наоборот. Таким образом, обеспечивается также интенсификация межфазного массообмена между частицами сырья, движущимися с пульпой в трубе, и экстрагентом, движущимся в каналах кожуха. И достигается это при отсутствии отрицательного эффекта обратного перемешивания в потоках.
Снабжение установки сгустителем-декантатором мезги, установленным между дробилкой и смесителем, дает техническую возможность при переработке сочного сырья помимо экстракта получать определенное количество высокачественного сусла-самотека - натурального сока.
Снабжение установки настойником, установленным между дробилкой и смесителем, обеспечивает техническую возможность при переработке сочного сырья получать высокоэкстрактивный настоянный натуральный сок, а при переработке малосочного сырья - настоянный на исходном сырье более концентрированный экстракт.
Выполнение настойника в виде ветикального или горизонтального цилиндрического секционированного аппарата с мешалками в секциях и термостатирующей рубашкой на корпусе уменьшает обратное перемешивание, исключает выход из аппарата части не настоянной пульпы сырья и таким образом повышает эффективность процесса настаивания.
Соединение настойника трубопроводом с выходом экстракта из кожуха экстрактора обеспечивает техническую возможность поддержания порозности пульпы дробленого сырья на уровне, необходимом для ее текучести, и получения настоянного более концентрированного экстракта.
Использование в качестве дробилки молотковой дробилки, или вальцовой, или дисковой, или жерновой, или зернодробилки, или свеклорезки-дробилки, или дробилки-гребнеотделителя, или солододробилки позволяет обеспечить оптимальное измельчение, размеры частиц различных видов экстрагируемого сырья.
Использование в качестве сгустителя-декантатора гидроциклона, или реверсивного фильтра, или центробежного сепаратора, или стекателя, или шнекового пресса, или отстойника позволяет обеспечить оптимальное разделение, величину порозности различных видов экстрагируемого сырья.
Размещение во внутренней трубе экстрактора шнекового устройства с приводом вращения облегчает транспортировку в нем умеренно дробимого сырья, содержащего не подлежащие дроблению включения, семена или косточки.
Выполнение конвективно-проницаемой внутренней трубы экстрактора из перфорированного или пористого металла, пластика, керамики, металлокерамики или армированного композитного материала позволяет расширить диапазон применяемых проницаемых материалов.
Выполнение конвективно проницаемой внутренней трубы экстрактора с размером отверстий в пределах 0,03-1,0 мм позволяет обеспечить получение экстракта требуемой прозрачности в зависимости от вида экстрагируемого сырья и требований к дисперсному составу экстракта.
Предусмотренное по способу смешение дробленого сырья с рециркулируемым экстрактом, а полученной при сгущении экстрагированной пульпы жидкой фазы - с подаваемым на экстрагирование свежим экстрагентом позволяет увеличить концентрацию получаемого продуктового экстракта без снижения степени извлечения компонента из сырья.
Сгущение дробленого сырья с отбором первого продукта - натурального сока, смешение стекшей мезги с частью экстракта и направление ее на экстрагирование с получением второго продукта - настоянного на стекшей мезге экстракта позволяет рационально переработать сочное сырье.
Смешение дробленого сырья с частью экстракта, настаивание и сгущение с получением продуктового настоянного экстракта, смешение сгущенной мезги с остальной частью экстракта и направление ее на экстрагирование позволяет рационально переработать малосочное сырье.
Настаивание дробленого сырья и сгущение его с отбором первого продукта - настоянного натурального сока, смешение стекшей мезги с частью экстракта и направление на экстрагирование с получением второго продукта - экстракта позволяет рационально переработать сочное сырье с получением более экстрактивных продуктов.
Дробление сырья до размеров дисперсных частиц в пределах 0,05-5,0 мм, не меньших, чем размер перфораций в применяемой проницаемой перегородке экстрактора, позволяет обеспечить достаточно высокие скорости межканального и межфазного массообмена в экстракторе и получение экстракта с заданным дисперсным составом.
Поддержание порозности в подаваемой в экстрактор пульпе сырья в пределах 0,6-0,83 позволяет обеспечить ее текучесть и стабильную работу экстрактора на различных видах сырья.
Поддержание относительной дозы используемого свежего экстрагента к объему обрабатываемого сырья в пределах 0,33-1,0 позволяет обеспечивать достаточно высокие значения концентрации экстракта и степени извлечения компонента при умеренных расходах свежего экстрагента.
Установка работает и способ осуществляют следующим образом.
Пример 1. Фазоселективное экстрагирование твердофазного сырья семян льна водой с получением 1-го продукта - белково-липидной дисперсии.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.1 с общим объемом основного оборудования 3 м3. В жерновую мельницу 1 непрерывно подают и перемалывают семена льна и полученную цельную льняную пульпу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сухих веществ 100 кг/м3, размером частиц 0,05-0,6 мм и порозностью 0,4 подают в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 непрерывно с расходом 1 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сухих веществ 90 кг/м3.
Смесь цельной льняной пульпы и жидкого экстракта в смесителе 2 нагревают при температуре до 87°С и выдерживают при перемешивании до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 льняную пульпу порозностью 0,7 подают насосом 6 с расходом 2 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 1 м3/ч плюс жидкую фазу 1 м3/ч от сгущенной в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 1. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 2 м3/ч.
С помощью ЭВМ пульсационной системы 4 задают программу работы клапанов 14-17, обеспечивающую в экстракторе 3 режим конвективного межканального массообмена потоков льняной пульпы и экстрагента при условии t1=t2, где: t1 - время такта знакопеременного перепада давления, в котором давление в канале 12 кожуха экстрактора 3 больше, чем в канале 13 кожуха экстрактора; t2 - время такта знакопеременного перепада давления, в котором давление в канале 13 превышает давление в канале 12. При этом создаются знакопеременные поперечные потоки экстрагента, проходящие в первом такте из канала 12 во внутреннюю проницаемую трубу 8 и из нее в канал 13 (клапаны 14 и 17 открыты, а 15 и 16 закрыты), а во втором такте - в обратном направлении из канала 13 во внутреннюю трубу 8 и из нее в канал 12 (клапаны 15 и 16 открыты, а 14 и 17 закрыты). Эти знакопеременные потоки пронизывают движущуюся во внутренней трубе экстрагируемую пульпу сырья и создают многократный обмен жидкими фазами между противоточными потоками экстрагента в каналах кожуха и пульпы в проницаемой трубе. При этом за время пребывания потоков пульпы и экстрагента в экстракторе осуществляется многократный противоточный контакт экстрагента с частицами льняной пульпы, регенерируется проницаемая стенка внутренней трубы экстрактора, повышается относительная скорость обтекания экстрагентом частиц сырья в пульпе и скорость извлечения из них компонентов сухих веществ.
Таким образом, создается интенсивный межканальный конвективный массообмен - между разделенными проницаемой стенкой противоточными потоками пульпы сырья во внутренней трубе 8 и экстрагента в каналах кожуха 12 и 13. Интенсифицируется также и межфазный массообмен - между частицами твердой фазы сырья и жидкой фазой экстрагента в самом потоке пульпы в трубе 8.
По линии 24 из кожуха 10 экстрактора 3 отводят продуктовый водный экстракт - льняную белково-липидную дисперсию с расходом 1 м3/ч и с содержанием сухих веществ 90 кг/м3. Экстрагированную пульпу с расходом 2 м3/ч и порозностью 0,7 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют центробежный сепаратор, где она разделяется на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную сгущенную льняную пульпу - окару с расходом 1 м3/ч, содержанием сухих веществ 10 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 1 м3/ч по линии 20 возвращают на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 19. При этом степень фазоселективного экстрагирования компонента из сырья 0,9. Удельная объемная производительность по экстрагированному компоненту 30 кг/(ч·м3). Для известного 3-ступенчатого процесса смешения-разделения фаз с 6-ю единицами оборудования объемом 6 м3 эти величины составляют: 0,75 и 12,5 кг/(ч· м3).
Пример 2. Фазоселективное экстрагирование твердофазного сырья бобов сои водой с получением 1-го продукта - белково-липидной дисперсии.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.1 с общим объемом основного оборудования 3 м3. В молотковую дробилку 1 непрерывно подают и перемалывают бобы предварительно замоченной сои и полученную цельную соевую пульпу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сухих веществ 120 кг/м3, размером частиц 0,05-1,5 мм и порозностью 0,4 подают в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 непрерывно с расходом 1,5 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сухих веществ 88 кг/м3. Смесь соевой пульпы и жидкого экстракта в смесителе 2 нагревают при температуре до 90°С и выдерживают при перемешивании до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 соевую пульпу порозностью 0,6 подают насосом 6 с расходом 2,5 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 1 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 1,5 м3/ч от сгущенной в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 1. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 2,5 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
По линии 24 из кожуха 10 экстрактора 3 отводят продуктовый экстракт - водный экстракт - соевую белково-липидную дисперсию с расходом 1 м3/ч и с содержанием сухих веществ 88 кг/м3. Экстрагированную пульпу с расходом 2,5 м3/ч и порозностью 0,6 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют гидроциклон, где она разделяется на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную сгущенную соевую пульпу - окару с расходом 1 м3/ч, содержанием сухих веществ 12 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 1,5 м3/ч по линии 20 возвращают на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 1 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования компонента из сырья 0,9. Удельная объемная производительность по экстрагированному компоненту 36 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 15 кг/(ч·м3).
Пример 3. Фазоселективное экстрагирование твердофазного сырья бобов нута водой с получением 1-го продукта - белково-липидной дисперсии.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.1 с общим объемом основного оборудования 3 м3. В дисковую мельницу 1 непрерывно подают и перемалывают бобы предварительно замоченного нута и полученную цельную нутовую пульпу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сухих веществ 110 кг/м, размером частиц 0,05-0,5 мм и порозностью 0,4 подают в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 непрерывно с расходом 1 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сухих веществ 99 кг/м. Смесь нутовой пульпы и жидкого экстракта в смесителе 2 нагревают при температуре до 90°С и выдерживают при перемешивании до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 нутовую пульпу порозностью 0,7 подают насосом 6 с расходом 2 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 1 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 1 м3/ч от сгущенной в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 1. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 2 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
По линии 24 из кожуха 10 экстрактора 3 отводят продуктовый экстракт нутовой белково-липидной дисперсии с расходом 1 м3/ч и с содержанием сухих веществ 99 кг/м3. Экстрагированную пульпу с расходом 2 м3/ч и порозностью 0,7 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют центробежный сепаратор, где она разделяется на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную сгущенную нутовую пульпу - окару с расходом 1 м3/ч, содержанием сухих веществ 11 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 1 м3/ч по линии 20 возвращают на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 1 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования компонента из сырья 0,9. Удельная объемная производительность по экстрагированному компоненту 33 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 13,8 кг/(ч·м3).
Пример 4. Фазоселективное экстрагирование твердофазного сырья бобов чечевицы водой с получением 1-го продукта - белково-углеводной дисперсии.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.1 с общим объемом основного оборудования 3 м3. В зернодробилку 1 непрерывно подают и перемалывают бобы предварительно замоченной чечевицы и полученную цельную чечевичную пульпу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сухих веществ 115 кг/м3, размером частиц 0,05-0,2 мм и порозностью 0,5 подают в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 непрерывно с расходом 0,67 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сухих веществ 104 кг/м3. Смесь чечевичной пульпы и жидкого экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 70°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 чечевичную пульпу порозностью 0,7 подают насосом 6 с расходом 1,67 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3.
Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 0,67 м3/ч и концентрацией сульфата аммония до 5% плюс жидкую фазу с расходом 0,67 м3/ч от сгущенной в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0,67. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 1,67 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1. По линии 24 из кожуха 10 экстрактора 3 отводят продуктовый экстракт - чечевичную белково-углеводную дисперсию с расходом 1 м3/ч и с содержанием сухих веществ 104 кг/м. Экстрагированную пульпу с расходом 1,67 м3/ч и порозностью 0,7 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используется центробежный сепаратор, где она разделяется на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную сгущенную чечевичную пульпу - окару с расходом 0,83 м3/ч, содержанием сухих веществ 13 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 0,84 м3/ч по линии 20 возвращают на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,83 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования компонента из сырья 0,9. Удельная объемная производительность по экстрагированному компоненту 34,5 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 14,4 кг/(ч·м3).
Пример 5. Фазоселективное экстрагирование твердофазного сырья маслосемян бензином с получением 1-го продукта экстракта мисцеллы.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.1 с общим объемом основного оборудования 3 м3. Молотковой дробилкой-дозатором 1 непрерывно с расходом 1 м3/ч подают в смеситель 2 маслосемяную крупку с концентрацией масла 320 кг/м3, размером частиц 0,05-1,5 мм и порозностью 0,4. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 непрерывно с расходом 1 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием масла 302 кг/м3. Смесь крупки и жидкого экстракта в смесителе 2 нагревают при температуре до 60°С и выдерживают при перемешивании до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 маслосемяную пульпу порозностью 0,7 подают насосом 6 с расходом 2 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - бензин с расходом 1 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 1 м3/ч от сгущенной в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 1. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 2 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
По линии 24 из кожуха 10 экстрактора 3 отводят продуктовый экстракт - мисцеллу с расходом 1 м3/ч и с содержанием масла 302 кг/м3. Экстрагированную пульпу с расходом 2 м3/ч и порозностью 0,7 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют гидроциклон, где она разделяется на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную сгущенную маслосемяную пульпу - шрот с расходом 1 м3/ч, содержанием масла 17,5 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 1 м3/ч по линии 20 возвращают на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 1 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования компонента из сырья 0,94. Удельная объемная производительность по экстрагированному компоненту 100 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 40 кг/(ч·м3).
Пример 6. Фазоселективное экстрагирование малосочного сырья осахаренного зернового затора с получением 1-го продукта - зернового сусла в производстве спирта.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.1 с общим объемом основного оборудования 3 м3. Дозатором 1 непрерывно с расходом 1 м3/ч, концентрацией сухих веществ 160 кг/м3, размером частиц 0,05-1,0 мм и порозностью 0,5 подают осахаренный зерновой затор в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 непрерывно с расходом 0,25 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сухих веществ 142 кг/м3. Смесь зернового затора и экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 60°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 заторную пульпу порозностью 0,6 подают насосом 6 с расходом 1,25 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 0,83 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 0,42 м3/ч от сгущенной в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0,83. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 1,25 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
По линии 24 из кожуха 10 экстрактора 3 отводят продуктовый зерновой экстракт с расходом 1 м3/ч и с содержанием сухих веществ 142 кг/м3. Экстрагированную пульпу с расходом 1,25 м3/ч и порозностью 0,6 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют гидроциклон, где она разделяется на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную дробину с расходом 0,83 м3/ч, содержанием сухих веществ 22 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 0,42 м3/ч по линии 20 возвращают на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,83 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования сухих веществ из сырья 0,89. Удельная объемная производительность по экстрагированным сухим веществам 47,5 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 20 кг/(ч·м3).
Пример 7. Фазоселективное экстрагирование малосочного сырья солодового затора с получением 1-го продукта - солодового экстракта в производстве пива.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.1 с общим объемом основного оборудования 3 м3. Дозатором 1 непрерывно с расходом 1 м3/ч, концентрацией сухих веществ 150 кг/м3, размером частиц 0,05-1,0 мм и порозностью 0,6 подают солодовый затор в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 непрерывно с расходом 0,33 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сухих веществ 137 кг/м3. Смесь солодового затора и экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 75°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 солодовую пульпу порозностью 0,7 подают насосом 6 с расходом 1,33 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 0,69 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 0,64 м3/ч от сгущения в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0.69. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, равен 1,33 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
По линии 24 из кожуха 10 экстрактора 3 отводят продуктовый солодовый экстракт с расходом 1 м3/ч и с содержанием сухих веществ 137 кг/м3. Экстрагированную пульпу с расходом 1,33 м3/ч и порозностью 0,7 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют центробежный сепаратор, где она разделяется на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную дробину с расходом 0,69 м3/ч, содержанием сухих веществ 19 кг/м3 и порозностью 0,42. А жидкую фазу с расходом 0,64 м3/ч по линии 20 возвращают на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,69 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования компонента из сырья 0,91. Удельная объемная производительность по экстрагированным сухим веществам 45,5 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 18,8 кг/(ч·м3).
Пример 8. Фазоселективное экстрагирование малосочного сырья корнеплодов сахарной свеклы водой с получением 1-го продукта - свекольного экстракта.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.1 с общим объемом основного оборудования 3 м3. В свеклорезку-дробилку 1 непрерывно подают и измельчают свеклу и полученную цельную свекольную мезгу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сахара 180 кг/м3, размером частиц 0,05-5 мм и порозностью 0,5 подают в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 непрерывно с расходом 0,25 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сахара 168 кг/м3. Смесь цельной свекольной мезги и экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 80°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 свекольную пульпу порозностью 0,6 подают насосом 6 с расходом 1,25 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду свежую с расходом 0,83 м3 /ч плюс жидкую фазу с расходом 0,42 м3/ч от сгущения в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0,83. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 1,25 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
По линии 24 из кожуха 10 экстрактора 3 отводят продуктовый свекольный экстракт с расходом 1 м3/ч и с содержанием сахара 168 кг/м3. Экстрагированную пульпу с расходом 1,25 м3/ч и порозностью 0,6 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют шнековый пресс, где она разделяется на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированный жом с расходом 0,83 м3/ч, содержанием сахара 15 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 0,42 м3/ч по линии 20 возвращают на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,83 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования сахара из сырья 0,93. Удельная объемная производительность по экстрагированному сахару 56 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 22,5 кг/(ч·м3).
Пример 9. Фазоселективное экстрагирование малосочного сырья плодов яблок водой с получением 1-го продукта - яблочного экстракта.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.1 с общим объемом основного оборудования 3 м3. В молотковую дробилку 1 непрерывно подают и измельчают плоды яблок и полученную цельную яблочную мезгу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сахара 140 кг/м3, размером частиц 0,1-5 мм и порозностью 0,5 подают в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 непрерывно с расходом 0,25 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сахара 124 кг/м3. Смесь цельной яблочной мезги и экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 80°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 яблочную пульпу порозностью 0,6 подают насосом 6 с расходом 1,25 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают экстрагент - воду свежую с расходом 0,91 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 0,34 м3/ч от сгущения в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0,91. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 1,25 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
По линии 24 из кожуха 10 экстрактора 3 отводят продуктовый экстракт - яблочный сок с расходом 1 м3/ч и с содержанием сахара 124 кг/м3. Экстрагированную пульпу с расходом 1,25 м3/ч и порозностью 0,6 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют шнековый пресс, где она разделяется на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированный жом с расходом 0,91 м3/ч, содержанием сахара 18 кг/м3 и порозностью 0,45. А жидкую фазу с расходом P5=0,34 м2/ч по линии 20 возвращают на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,91 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования компонента из сырья 0,89. Удельная объемная производительность по экстрагированному сахару 41,5 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 17,5 кг/(ч·м3).
Пример 10. Фазоселективное экстрагирование малосочного сырья сладких плодоягодных осадков водой с получением 1-го продукта - плодоягодного экстракта в производстве соков и напитков.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.1 с общим объемом основного оборудования 3 м3. Дозатором 1 непрерывно подают сладкие плодоягодные осадки с расходом 1 м3/ч, концентрацией сухих веществ c1=130 кг/м3, размером частиц 0,1-1,3 мм и порозностью 0,5 в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 непрерывно с расходом 0,25 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сухих веществ 116 кг/м3. Смесь осадков и экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 20°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 плодоягодную пульпу порозностью 0,6 подают насосом 6 с расходом 1,25 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 0,83 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 0,42 м3/ч от сгущения в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0,83. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 1,25 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
По линии 24 из кожуха 10 экстрактора 3 отводят продуктовый плодоягодный экстракт с расходом 1 м3/ч и с содержанием сухих веществ 118 кг/м3. Экстрагированную пульпу с расходом 1,25 м3/ч и порозностью 0,6 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют отстойник, где она разделяется на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированные осадки с расходом 0,83 м3/ч, содержанием сухих веществ 15 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 0,42 м3/ч по линии 20 возвращают на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,83 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования сухих веществ из сырья 0,91. Удельная объемная производительность по экстрагированным сухим веществам 39,3 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 16,3 кг/(ч·м3).
Таким образом, из сладких плодоягодных осадков производства соков и напитков, которые трудно разделяются из-за малой разности плотностей частиц мезги и сусла, по данному изобретению в экстракторе 3 получается продуктовый сладкий экстракт и хорошо разделяемая даже в отстойнике несладкая пульпа.
Пример 11. Фазоселективное экстрагирование сочного сырья винограда с получением 1-го продукта - настоянного на исходном сырье виноградного экстракта.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.4 с общим объемом основного оборудования 5 м3. В дробилку-гребнеотделитель 1 непрерывно подают и измельчают виноград и полученную цельную виноградную мезгу с расходом 1,75 м3/ч, концентрацией сахара 180 кг/м3, размером частиц 0,05-5,0 мм и порозностью 0,8 подают в настойник 28. В настойник 28 по рециркуляционной линии 24 непрерывно с расходом 1 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сахара 144 кг/м3. Смесь выдерживают в настойнике 28 при температуре до 60°С при перемешивании в течении до 1 часа.
Далее настоянную на исходном сырье мезгу в количестве 2,75 м3/ч направляют в сгуститель-декантатор настоенной мезги 25, в качестве которого используют наклонный шнековый стекатель. Из стекателя 25 отбирают и отводят по линии 26 настоянный на исходном сырье продуктовый экстракт с расходом 1,75 м3/ч и концентрацией сахара 171 кг/м3.
Стекшую мезгу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сахара 160 кг/м3 и порозностью 0,65 направляют по линии 27 в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 также с расходом 1 м3/ч подают другую часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сахара 171 кг/м3. Смесь стекшей мезги и экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 60°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 виноградную пульпу порозностью 0,83 подают насосом 6 с расходом 2 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Используют экстрактор со шнековым устройством во внутренней трубе по фиг.3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 0,58 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 1,42 м3/ч от сгущения в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0,33. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 2 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1. Из кожуха 10 экстрактора 3 отводят экстракт стекшей мезги, часть которого с расходом 1 м3/ч и с содержанием сахара 144 кг/м3 направляют, как отмечено выше, по линии 24 в настойник 28. Экстрагированную пульпу с расходом 2 м3/ч и порозностью 0,83 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют шнековый пресс, где ее разделяют на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную виноградную выжимку с расходом 0,58 м3/ч, содержанием сахара 27,4 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 1,42 м3/ч по линии 20 возвращают, как отмечено выше, на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,58 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования сахара из сырья 0,95. Удельная объемная производительность по экстрагированному сахару 59,9 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 39,4 кг/(ч·м3).
Пример 12. Фазоселективное экстрагирование малосочного сырья корнеплодов сахарной свеклы водой с получением 1-го продукта - настоянного на исходном сырье свекольного экстракта.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.4 с общим объемом основного оборудования 5 м3. В свеклорезку-дробилку 1 непрерывно подают и измельчают свеклу и полученную цельную свекольную мезгу с расходом 1,75 м3/ч, концентрацией сахара 180 кг/м3, размером частиц 0,05-5 мм и порозностью 0,8 подают в настойник 28. В настойник 28 по рециркуляционной линии 24 непрерывно с расходом 1,35 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сахара 107 кг/м3. Смесь выдерживают в настойнике 28 при температуре до 80°С при перемешивании в течении до 1 часа.
Далее настоянную на исходном сырье мезгу в количестве 3,1 м3/ч направляют в сгуститель-декантатор мезги 25, в качестве которого используют наклонный шнековый стекатель. Из стекателя 25 отбирают настоянный на исходном сырье свекольный экстракт с расходом 2,1 м3/ч и концентрацией сахара 142 кг/м3.
Стекшую мезгу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сахара 160 кг/м3 и порозностью 0,65 направляют в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 с расходом 0,16 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сахара 107 кг/м3. Смесь стекшей свекольной мезги и экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 80°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 свекольную пульпу порозностью 0,7 подают насосом 6 с расходом 1,16 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 0,58 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 0,58 м3/ч от сгущения в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0,33. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 1,16 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1. Из кожуха 10 экстрактора 3 отводят экстракт стекшей свекольной мезги, часть которого с расходом 1,35 м3/ч и с содержанием сахара 107 кг/м3 направляют, как отмечено выше, в настойник 28. Экстрагированную пульпу с расходом 1,16 м3/ч и порозностью 0,7 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют шнековый пресс, где ее разделяют на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированный жом с расходом 0,58 м3/ч, содержанием сахара 27,4 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 0,58 м3/ч по линии 20 возвращают, как отмечено выше, на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,58 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования компонента из сырья 0,95. Удельная объемная производительность по экстрагированному сахару 59,9 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 39,4 кг/(ч·м3).
Пример 13. Фазоселективное экстрагирование сочного сырья винограда с получением 2-х продуктов: настоянного натурального сока и экстракта стекшей мезги.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.5 с общим объемом основного оборудования 5 м3. В дробилку-гребнеотделитель 1 непрерывно подают и измельчают виноград и полученную цельную виноградную мезгу с расходом 1,75 м3/ч, концентрацией сахара 180 кг/м3, размером частиц 0,05-5 мм и порозностью 0,8 подают в настойник 28. Мезгу выдерживают в настойнике 28 при температуре до 60°С при перемешивании в течении до 1 часа.
Далее настоянную мезгу в количестве 1,75 м3/ч направляют в сгуститель-декантатор настоянной мезги 25, в качестве которого используют наклонный шнековый стекатель. Из стекателя 25 отбирают 1-й продукт - настоянный натуральный виноградный сок с расходом 0,75 м3/ч и концентрацией сахара 207 кг/м3 и высоким приведенным экстрактом.
Стекшую мезгу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сахара 160 кг/м3 и порозностью 0,65 направляют в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 также с расходом 1 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сахара 144 кг/м3. Смесь стекшей мезги и экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 60°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 виноградную пульпу порозностью 0,83 подают насосом 6 с расходом 2 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Используют экстрактор со шнековым устройством во внутренней трубе. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 0,58 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 1,42 м3/ч от сгущения в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0,33. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 2 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
Из кожуха 10 экстрактора 3 отводят экстракт стекшей мезги, часть которого с расходом 1 м3/ч подают в смеситель 2, а другую часть с расходом 1 м3/ч и с содержанием сахара 144 кг/м3 отводят как 2-й продукт процесса. Экстрагированную пульпу с расходом 2 м3/ч и порозностью 0,83 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют шнековый пресс, где ее разделяют на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную виноградную выжимку с расходом 0,58 м3/ч, содержанием сахара 27,4 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 1,42 м3/ч по линии 20 возвращают, как отмечено выше, на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,58 м /ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования сахара из сырья 0,95. Удельная объемная производительность по экстрагированному сахару 59,9 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 37,4 кг/(ч·м3).
Пример 14. Фазоселективное экстрагирование сочного сырья ягод смородины с получением 2-х продуктов: настоянного натурального сока и экстракта стекшей мезги.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.5 с общим объемом основного оборудования 5 м3. В валковую дробилку-гребнеотделитель 1 непрерывно подают и измельчают ягоды смородины и полученную цельную смородиновую мезгу с расходом 1,75 м3/ч, концентрацией сахара 180 кг/м3, размером частиц 0,05-4 мм и порозностью 0,8 подают в настойник 28. Мезгу выдерживают в настойнике 28 при температуре до 50°С при перемешивании в течении до 1 часа.
Далее настоянную мезгу в количестве 1,75 м3/ч направляют в сгуститель-декантатор настоянной мезги 25, в качестве которого используют наклонный шнековый стекатель. Из стекателя 25 отбирают 1-й продукт- настоянный натуральный смородиновый сок с расходом 0,75 м3/ч и концентрацией сахара 207 кг/м3.
Стекшую мезгу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сахара 160 кг/м3 и порозностью 0,65 направляют в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 с расходом 1 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сахара 141 кг/м3. Смесь стекшей мезги и экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 40°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 смородиновую пульпу порозностью 0,83 подают насосом 6 с расходом 2 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Используют экстрактор со шнековым устройством во внутренней трубе. Противотоком к пульпе насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 0,7 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 1,3 м3/ч от сгущения в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0,4. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 2 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
Из кожуха 10 экстрактора 3 отводят экстракт стекшей мезги, часть которого с расходом 1 м3/ч подают в смеситель 2, а другую часть с расходом 1 м3/ч и с содержанием сахара 141 кг/м3 отводят как 2-й продукт процесса. Экстрагированную пульпу с расходом 2 м3/ч и порозностью 0,83 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют реверсивный фильтр, где ее разделяют на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную смородиновую выжимку с расходом 0,7 м3/ч, содержанием сахара 27,4 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 1,3 м3/ч по линии 22 возвращают, как отмечено выше, на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,7 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования сахара из сырья 0,94. Удельная объемная производительность по экстрагированному сахару 59,3 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 37,0 кг/(ч·м3).
Пример 15. Фазоселективное экстрагирование сочного сырья винограда с получением 2-х продуктов: натурального сока - сусла самотека и экстракта стекшей мезги.
По данному примеру процесс проводят в установке по фиг.6. При этом общий объем используемого основного оборудования 4 м3. В дробилку-гребнеотделитель 1 непрерывно подают и измельчают виноград и полученную цельную виноградную мезгу с расходом 1,75 м3/ч, концентрацией сахара 180 кг/м3, размером частиц 0,05-5 мм и порозностью 0,8 направляют в сгуститель-декантатор мезги 25, в качестве которого используют наклонный шнековый стекатель. Из стекателя 25 отбирают 1-й продукт - натуральный виноградный сок с расходом 0,75 м3/ч и концентрацией сахара 207 кг/м3.
Стекшую мезгу с расходом 1 м3/ч, концентрацией сахара 160 кг/м3 и порозностью 0,65 направляют в смеситель 2. В смеситель 2 по рециркуляционной линии 23 также с расходом 1 м3/ч подают часть полученного в экстракторе 3 экстракта с содержанием сахара 144 кг/м3. Смесь стекшей мезги и экстракта в смесителе 2 выдерживают при температуре до 60°С при перемешивании в течение до 1 часа.
Полученную в смесителе 2 виноградную пульпу порозностью 0,83 подают насосом 6 с расходом 2 м3/ч во внутреннюю трубу 8 экстрактора 3. Используют экстрактор со шнековым устройством во внутренней трубе. Противотоком к ней насосом 9 в кожух 10 экстрактора подают свежий экстрагент - воду с расходом 0,58 м3/ч плюс жидкую фазу с расходом 1,42 м3/ч от сгущения в сгустителе-декантаторе 5 экстрагированной пульпы. Относительная доза свежего экстрагента 0,33. Итого расход экстрагента, подаваемого в кожух экстрактора, 2 м3/ч.
Работа экстрактора 3 осуществляется, как в примере 1.
Из кожуха 10 экстрактора 3 отводят экстракт стекшей мезги, часть которого с расходом 1 м3/ч подают в смеситель 2, а другую часть с расходом 1 м3/ч и с содержанием сахара 144 кг/м3 отводят как 2-й продукт процесса. Экстрагированную пульпу с расходом 2 м3/ч и порозностью 0,83 выводят из экстрактора 3 по линии 7 в сгуститель-декантатор 5, в качестве которого используют шнековый пресс, где ее разделяют на фазы. Из сгустителя-декантатора 5 отводят экстрагированную виноградную выжимку с расходом 0,58 м3/ч, содержанием сахара 27,4 кг/м3 и порозностью 0,4. А жидкую фазу с расходом 1,42 м3/ч по линии 22 возвращают, как отмечено выше, на смешение с подаваемым насосом 9 в экстрактор 3 свежим экстрагентом 0,58 м3/ч. При этом степень фазоселективного экстрагирования сахара из сырья 0,95. Удельная объемная производительность по экстрагированному сахару 74,9 кг/(ч·м3). Для известной 3-ступенчатой установки смешения-разделения фаз эти величины равны: 0,75 и 37,4 кг/(ч·м3).
Основные сравнительные параметры и результаты вышеприведенных примеров фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость представлены в таблице.
Анализом представленных в таблице данных определены оптимальные значения параметров фазоселективных процессов экстрагирования. По данному изобретению для экстрагируемых видов твердофазного, малосочного и сочного сырья такими параметрами являются: размер дисперсных частиц экстрагируемой пульпы сырья в пределах 0,05-5,0 мм, порозность подаваемой в экстрактор пульпы в пределах 0,6-0,83, относительная доза используемого свежего экстрагента к объему обрабатываемого сырья в пределах 0,33-1,0. При этом для фазоселективного экстрагирования согласно данного изобретения в сравнении с 3-ступенчатым процессом смешения - разделения фаз степень извлечения компонента из сырья больше в 1.2-1,3 раза, удельная объемная производительность оборудования по извлекаемому компоненту больше в 1.5-2,5 раза. И это при меньшем по данному изобретению в 2,4-4 раза количестве технологических операций и единиц используемого оборудования.
Предлагаемая установка фазоселективного экстрагирования по данному изобретению решает техническую задачу изобретения по устройству. Увеличены возможности установки по проведению на ней различных вариантов процессов экстрагирования, переработки различных видов твердофазного, малосочного и сочного сырья с получением нескольких видов продуктов: экстрактов, настоянных на исходном сырье экстрактов, натуральных соков и настоянных натуральных соков. Увеличены возможности управления режимами, повышены скорости массообмена, удельная производительность, компактность оборудования и стабильность его работы.
Предлагаемый способ фазоселективного экстрагирования по данному изобретению решает техническую задачу изобретения по способу. Увеличены и даны оптимальные варианты и режимы проведения процессов экстрагирования, переработки различных видов твердофазного, малосочного и сочного сырья с получением нескольких видов продуктов: экстрактов, настоянных на исходном сырье экстрактов, натуральных соков. Увеличение степени извлечения компонентов из сырья, удельной объемной производительности оборудования по извлекаемому компоненту в сравнении с известными способами показано на ряде примеров.
| Таблица Сравнительные параметры процессов фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость | |||
| № при мера | Сырье - экстрагент - компонент: параметры процессов | Процесс экстрагирования в 3-ступенчатой установке смешения-разделения | Процесс фазоселективного экстрагирования |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Семена льна - вода - сухие вещества: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1,0 | 1,0 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,9 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 12,5 | 30 | |
| 2 | Бобы сои - вода - сухие вещества: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1,0 | 1,0 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,9 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 15 | 36 | |
| 3 | Бобы нуга - вода - сухие вещества: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1,0 | 1,0 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,9 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 13,8 | 33 | |
| 4 | Чечевица - вода - сухие вещества: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1 | 0,67 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,9 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 14,4 | 34,5 | |
| 5 | Маслосеменная крупка - бензин - масло: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1,0 | 1,0 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,94 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 40 | 100 | |
| 6 | Зерновой затор - вода - сухие вещества: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1 | 0,83 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,89 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 20 | 47,5 | |
| 7 | Солодовый затор - вода - сухие вещества: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1 | 0,69 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,91 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 18,8 | 45,5 | |
| 8 | Сахарная свекла - вода - сахар: | ||
| - относит. доза свежего экстрагента | 1 | 0,83 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,93 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 22,5 | 56 | |
| 9 | Яблоки - вода - сахар: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1 | 0,91 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,89 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 17,5 | 41,5 | |
| 10 | Плодоягодные осадки - вода - сухие вещества: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1 | 0,83 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,91 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 16,3 | 39,3 | |
| 11 | Виноград - вода - сахар: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1 | 0,33 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,95 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 39,4 | 59,9 | |
| 12 | Сахарная свекла - вода - сахар: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1 | 0,33 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,95 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 39,4 | 59,6 | |
| 13 | Виноград - вода - сахар: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1 | 0,33 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,95 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 37,4 | 59,9 | |
| 14 | Смородина - вода - сахар: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента | 1 | 0,4 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,94 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 37 | 59,3 | |
| 15 | Виноград - вода - сахар: | ||
| - относительная доза свежего экстрагента. | 1 | 0,33 | |
| - степень извлечения | 0,75 | 0,95 | |
| - удельная производительность оборудования, кг/(ч·м3) | 37,4 | 74,9 |
Источники информации
1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Химия, 1971, с.584.
2. Романков П.Г., Курочкина М.И. Экстрагирование из твердых материалов. Ленинград, Химия, 1983, с.138.
3. SU 548290 A1, 28.02.1977, БИ №8.
4. SU 1220180 A1, 10.04.96, БИ №10.
1. Установка для фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, содержащая соединенные последовательно дробилку, смеситель с трубопроводом подачи в него жидкости, кожухотрубный экстрактор труба в трубе с конвективно проницаемой внутренней трубой, сгуститель-декантатор экстрагированной пульпы с трубопроводом отвода из него жидкой фазы, насосы противоточной подачи пульпы из смесителя в трубу и экстрагента - в кожух, рециркуляционные и технологические трубопроводы, отличающаяся тем, что смеситель соединен трубопроводом с выходом экстракта из кожуха экстрактора, трубопровод отвода жидкой фазы из сгустителя-декантатора экстрагированной пульпы соединен с входом экстрагента в экстрактор, кожух экстрактора разделен продольными перегородками на четное число каналов с патрубками ввода в них экстрагента, патрубками и насосом откачки из них экстракта, установка снабжена также пульсационной системой, включающей клапаны на этих патрубках и управляющую ЭВМ, обеспечивающую их перекрестное открытие и закрытие.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена сгустителем-декантатором мезги, установленным между дробилкой и смесителем.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена настойником, установленным между дробилкой и сгустителем-декантатором мезги.
4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что настойник выполнен в виде вертикального или горизонтального цилиндрического секционированного аппарата с мешалками в секциях и термостатирующей рубашкой на корпусе.
5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что настойник соединен трубопроводом с выходом экстракта из кожуха экстрактора.
6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве дробилки используют молотковую дробилку, или вальцовую, или дисковую, или жерновую, или зернодробилку, или свеклорезку-дробилку, или дробилку-гребнеотделитель, или солододробилку.
7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сгустителя-декантатора используют гидроциклон, или реверсивный фильтр, или центробежный сепаратор, или стекатель, или шнековый пресс, или отстойник.
8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что конвективно проницаемая внутренняя труба экстрактора выполнена из перфорированного или пористого металла, пластика, керамики, металлокерамики или армированного композитного материала.
9. Установка по любому из пп.1 и 8, отличающаяся тем, что конвективно-проницаемая внутренняя труба экстрактора выполнена с размером отверстий в пределах 0,03-1,0 мм.
10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что во внутренней трубе экстрактора установлено шнековое устройство с приводом вращения.
11. Способ фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, включающий дробление сырья, смешение его с жидкостью с получением текучей пульпы, противоточный конвективный массообмен между потоками пульпы и экстрагента в смежных каналах с проницаемыми стенками при создании между ними знакопеременных перепадов давления для многократного поперечного обмена потоков порциями жидкой фазы с получением экстрагированной пульпы и экстракта, сгущение экстрагированной пульпы и возвращение полученной при этом жидкой фазы в процесс, отличающийся тем, что дробленое сырье смешивают с рециркулируемым экстрактом, а полученную при сгущении экстрагированной пульпы жидкую фазу смешивают с подаваемым на экстрагирование свежим экстрагентом.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что дробленое сочное сырье сгущают с отбором первого продукта - натурального сока, а стекшую мезгу смешивают с частью экстракта и направляют на экстрагирование с получением второго продукта - экстракта.
13. Способ по п.11, отличающийся тем, что дробленое малосочное сырье смешивают с частью экстракта, настаивают и сгущают с получением продуктового настоянного экстракта, а сгущенную мезгу смешивают с остальной частью экстракта и направляют на экстрагирование.
14. Способ по п.11, отличающийся тем, что дробленое сочное сырье настаивают и сгущают с отбором первого продукта - настоянного натурального сока, а стекшую мезгу смешивают с частью экстракта и направляют на экстрагирование с получением второго продукта -экстракта.
15. Способ по любому из пп.11-14, отличающийся тем, что дробят сырье до размеров дисперсных частиц в пределах 0,05-5,0 мм.
16. Способ по любому из пп.11-14, отличающийся тем, что в подаваемой в экстрактор пульпе сырья поддерживают порозность в пределах 0,6-0,83.
17. Способ по любому из пп.11-14, отличающийся тем, что относительную дозу используемого свежего экстрагента к объему обрабатываемого сырья поддерживают в пределах 0,33-1,0.
