Экстрактор

 

Изобретение относится к оборудованию для проведения экстракции в системе твердого тело - жидкость и может быть использовано, например, в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии для экстракции ценных компонентов из растительного сырья. Экстрактор включает вертикальный корпус с плоским днищем, разделенным спиральными перегородками специальной конфигурации с направляющими пазами, вертикальный приводной вал с траверсой, на которой смонтированы два ленточных или цепных конвейера, на которых с возможностью аксиального перемещения вдоль их ветвей закреплены соединенные со взаимно перекрывающимися элементами лопастей и размещенные в направляющих пазах роликовые опоры, средства подачи и отвода сырья и экстрагента. Экстрактор обладает повышенной надежностью за счет отсутствия застойных зон в спиральных каналах и позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет увеличения частоты смены поверхности контакта фаз в спиральном канале переменной ширины. 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для проведения экстракции в системе твердое тело жидкость и может быть использовано, например, в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии для экстракции ценных компонентов из растительного сырья.

Известен экстрактор, включающий вертикальный корпус с плоским днищем, разделенным цилиндрическими кольцевыми перегородками, вертикальный приводной вал с траверсой, на которой с возможностью качания установлены лопасти, и средства подачи и отвода сырья и экстрагента.

Недостатками этого экстрактора являются низкая надежность, связанная с наличием застойных зон в местах расположения узлов для перегрузки сырья через перегородки, и низкая скорость протекания массообменных процессов из-за редкой (один раз за оборот вала) гарантированной смены поверхности контакта фаз при отжатии и перегрузке сырья через перегородки.

Предлагаемый экстрактор, включающий вертикальный корпус с плоским днищем, разделенным перегородками, вертикальный приводной вал с траверсой, на которой установлены лопасти, и средства подачи и отвода сырья и экстрагента, снабжен двумя замкнутыми ленточными или цепными конвейерами, смонтированными на траверсе симметрично оси вала, лопасти выполнены из двух взаимно перекрывающихся элементов, закрепленных на роликовых опорах с возможностью относительного перемещения и соединенных посредством упругих элементов растяжения, перегородки установлены по спирали, которая описывается уравнением в полярных координатах ρ CA+ ϕ, (1) где ρ- расстояние от оси вала, м; C произвольный коэффициент больше единицы; A ширина одного элемента лопасти, м, K количество перегородок; n натуральный коэффициент; Z целый коэффициент неравный -к/2; ϕ- угол поворота от средств подачи сырья, рад.

β- толщина перегородки, м, и выполнены с направляющими пазами для размещения роликовых опор, установленных на конвейерах с возможностью аксиального перемещения относительно их ветвей.

Такое исполнение экстрактора позволяет повысить его надежность за счет ликвидации застойных зон при отсутствии узлов перегрузки сырья через перегородки и интенсифицировать экстракцию за счет увеличения частоты полного обновления поверхности контакта фаз в (2Z+K) раз и ее непрерывности во времени.

На фиг. 1 представлен экстрактор, вид сверху; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг. 2.

Экстрактор содержит вертикальный корпус 1 с плоским днищем 2, разделенным перегородками 3, установленными по спирали, которая описывается уравнением (1) при следующих значениях коэффициентов.

C=7, K=2,
n=3,
Z=7 или -9, и выполненными с направляющими пазами 4, вертикальный приводной вал 5 с траверсой 6, на которой симметрично оси вала 5 смонтированы два замкнутых цепных конвейера 7, на которых на штангах 8 с возможностью аксиального перемещения установлены роликовые опоры 9, размещенные в пазах 4, связанные упругими элементами 10 растяжения и соединенные со взаимно перекрывающимися и относительно подвижными элементами 11 лопастей 12, средства 13-16 подачи сырья, подачи экстрагента, отвода сырья и отвода экстрагента соответственно и установленные на выходе из последних витков спирали отжимные приспособления 17. Расчетная формула конфигурации перегородок 3 составлена с учетом того, что условие
ρ(о)= CA обеспечивает возможность захода лопастей 12 в канал между перегородками 3; синусоидальная зависимость обеспечивает попадание роликовых опор 9 в пазы 4 при полностью сжатых упругих элементах 10; нечетный показатель степени синуса обеспечивает плавное изменение ширины каналов между перегородками 3; коэффициент перед аргументом синуса обеспечивает периодичность изменения ширины каналов между перегородками 3 независимо от их количества; выражение в квадратных скобках обеспечивает полное использование ширины элементов 11 лопастей 12 за счет их полного перекрытия в наиболее узких и перекрытия по прямой линии в наиболее широких участках каналов между перегородками 3; дробное выражение обеспечивает минимальную материалоемкость за счет минимально необходимого пропорционального увеличения шага винтовой линии для работоспособности расположения лопастей 12 на конвейере 7 и между перегородками 3.

Экстрактор работает следующим образом.

Средствами 13 в канал между перегородками 3 на днище 2 в корпус 1 подают сырье для экстракции, например шелуху лука. Противотоком с помощью средств 14 подают экстрагент, например водный раствор гидрокарбоната натрия. При вращении от привода (не показан) вала 5 с траверсой 6 лопасти 12 захватывают сырье в осевой части корпуса 1 и транспортируют к периферии по днищу 2 между перегородками 3. При этом расположенные в пазах 4 роликовые опоры 9 описывают траекторию, совпадающую с формой перегородок 3, перемещая штанги 8 по направлению от центра к периферии корпуса 1, которые протягивают нижние ветви конвейеров 7 в том же направлении. Изменение ширины канала между перегородками 3 с частотой, равной коэффициенту аргумента синуса, приводит к отжатию экстрагента из сырья при уменьшении ширины канала и впитыванию экстрагента в сырье при ее увеличении, что обеспечивает постоянное обновление поверхности контакта фаз. Одновременно роликовые опоры 9, описывая заданную направляющими 4 траекторию и перемещаясь в аксиальном направлении по штангам 8, раздвигают и сдвигают элементы 11 лопастей 12, обеспечивая перекрытие ими канала между перегородками 3 и исключая проскок сырья. Таким образом сырье в противотоке экстрагента перемещается к периферии корпуса 1 по непрерывным каналам, не имеющим застойных зон, и в виде шрота отжимается от экстрагента приспособлениями 17 и удаляется из корпуса 1 средствами 15, а экстрагент, обогащенный экстрактивными веществами, например кварцетином, в виде мисцеллы удаляется из корпуса 1 средствами 16. Завершившие движение к периферии корпуса 1 лопасти 12 выходят из каналов между перегородками 3, при этом упругие элементы 10 сжимают роликовые опоры 9 до полного перекрытия элементов 11 лопастей 12. В таком виде лопасти возвращаются верхними ветвями конвейеров 7 в осевую часть корпуса, где попадают в узкую часть каналов между перегородками 3, ширина которых в месте захода равна А, что обеспечивает установку роликовых опор 9 в пазах 4 и лопастей 12 между перегородками 3. Далее цикл повторяется.

Таким образом конструкция экстрактора обладает большей надежностью за счет отсутствия застойных зон и позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет увеличения частоты смены поверхности контакта фаз.

Формула изобретения

ЭКСТРАКТОР, включающий вертикальный корпус с плоским днищем, разделенным перегородками, вертикальный приводной вал с траверсой, на которой установлены лопасти, и средства подачи и отвода сырья и экстракта, отличающийся тем, что он снабжен двумя замкнутыми ленточными или цепными конвейерами, смонтированными на траверсе симметрично оси вала, лопасти выполнены составными из двух взаимно перекрывающихся элементов, закрепленных на роликовых опорах с возможностью относительного перемещения и соединенных посредством упругих элементов растяжения, перегородки выполнены по спирали, которая описывается уравнением в полярных координатах

где r расстояние от оси вала, м;
C > 1 произвольный коэффициент;
A ширина одного элемента лопасти, м;
k количество перегородок;
n натуральный коэффициент;
Z ≠ k/2 коэффициент;
v угол поворота от средств подачи сырья, рад.

B толщина перегородки, м,
и с направляющими пазами для размещения роликовых опор, установленных на конвейерах с возможностью аксиального перемещения относительно их ветвей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3