Установка для экстракции биологического сырья

 

Использование: при экстракции биологически активных веществ из натурального сырья. Сущность изобретения: установка, содержащая экстрактор, испаритель, конденсатор, средства подачи сырья и экстрагента и сборники экстракта и шрота, снабжена установленным в нижней части экстрактора и соединенным с выходом газовой фазы испарителя магистралью с запорной арматурой барботером с отверстиями в виде сверхзвуковых сопл, на входах в которые установлены завихрители. 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для извлечения биологически активных веществ из натурального сырья.

Известна установка для экстракции биологического сырья, содержащая соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, а также средства подачи сырья и экстракта и сборники экстракта и шрота.

Недостатком этой установки является экстенсивность экстракции. Задачей изобретения является интенсификация процесса экстракции за счет улучшения условий контакта фаз.

Поставленная задача решается тем, что установка для экстракции биологического сырья, содержащая соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, а также средства подачи сырья и экстрагента и сборники экстракта и шрота, согласно изобретению снабжена барботером с отверстиями в виде сверхзвуковых сопл, на входах в которые установлены завихрители, установленным в нижней части экстрактора и соединенным магистралью с регулируемой запорной арматурой с выходом газовой фазы испарителя.

Это позволяет интенсифицировать процесс экстракции при развитии поверхности контакта фаз и снижении диффузионного сопротивления сырья.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 фрагмент барботера.

Установка для экстракции биологического сырья содержит соединенные в замкнутый контур экстрактор 1, испаритель 2 и конденсатор 3, средства 4 и 5 подачи сырья и экстрагента соответственно, соединенные с экстрактором 1, сборники 6 и 7 экстракта и шрота соответственно, соединенные с испарителем 2 и экстрактором 1 соответственно, и барботер 8, установленный в нижней части экстрактора 1 и соединенный с выходом газовой фазы испарителя 2 магистралью 9 с запорной арматурой, выполненной, например, в виде ругулируемого клапана 10. Отверстия барботера 8 выполнены в виде сверхзвуковых сопл 11, снабженных установленными на входах завихрителями 12.

Установка работает следующим образом.

Средствами 4 и 5 в экстрактор подают сырье и экстрагент в непрерывном потоке. Из экстрактора 1 экстрагент с растворенными в нем экстрактивными веществами стекает в испаритель 2, в котором происходит их разделение путем повышения температуры и перевода экстрагента в газовую фазу. Поток газовой фазы экстрагента делится на две части, одна из которых поступает в конденсатор 3, ожижается и возвращается в экстрактор 1, а другая по магистрали 9 через регулируемый клапан 10 поступает в барботер 8. Проходя через завихрители 12 и сверхзвуковые сопла 11 барботера 8, поток газовой фазы экстрагента закручивается, достигает сверхзвуковой скорости течения и охлаждается за счет адиабатного расширения. На выходе их сверхзвуковых сопл 11 происходит турбулентный срыв струй газовой фазы экстрагента, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Закрученный сверхзвуковой поток газовой фазы экстрагента имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения с ультразвуковой частотой до дробления на отдельные пузырьки, всплывающие в экстракционной смеси под действием силы инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и гравитационных сил. В таких условиях происходит практически равномерное перемешивание экстракционной смеси, а в пузырьках газовой фазы экстрагента возникают тороидальные потоки и пульсации объема, что значительно ускоряет процесс обновления поверхностей контакта фаз и уменьшает толщину пограничных ламинарных слоев. В результате при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100-500, осредненные по времени числа Нуссельта составляет 20-40. При теплообмене такой интенсивности пузырьки газовой фазы экстракта охлаждаются и конденсируются в экстракционной смеси со схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. В результате ультразвукового воздействия происходит разрушение клеточных мембран обрабатываемого сырья, что приводит к многократному увеличению поверхности контакта фаз в экстракционной смеси и резкому падению диффузионного сопротивления сырья. Определяемый в таком случае при граничных условиях первого ряда, когда критерий Био стремится к бесконечности, критерий Шервуда составляет 30-50, то есть происходит значительная интенсификация массообмена в экстракторе 1. После завершения истощающей экстракции перекрывают клапан 10, прекращают подачу экстрагента в экстрактор 1 из средства 5 и конденсатора 3, осуществляя его наполнение в последнем. Затем сливают наполненный экстракт из испарителя 2 в сборник 6, выгружают шрот из экстрактора 1 в сборник 7, после чего цикл работы установки повторяется.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет улучшения условий контакта фаз.

Формула изобретения

Установка для экстракции биологического сырья, содержащая соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель, конденсатор, средства подачи сырья и экстрагента, сборник экстракта и шрота, отличающаяся тем, что установка снабжена барботером с отверстиями, выполненными в виде сверхзвуковых сопл, на входах в которые установлены завихрители потока газовой фазы, при этом барботер в нижней части экстрактора соединен магистралью с регулируемой арматурой с выходом газовой фазы испарителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2