Горизонтальный секционный экстрактор для биологического сырья

 

Использование: в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии. Сущность изобретения: экстрактор содержит горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, соосно установленный на полом заглушенном с одной стороны приводном валу с отверстиями цилиндроконический барабан, разделенный буртиком на внутренней поверхности на цилиндрический и диффузорный участки, в первом из которых отверстия перфорации выполнены в виде сверхзвуковых сопел и снабжены установленными на входах завихрителями и закреплены с радиальным зазором не меньше высоты буртика лопатки, средство подачи экстрагента под давлением в первую по ходу материала секцию корпуса, соединенное с ней соответствующим патрубком, и патрубки подачи и отвода сырья и экстрагента. 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для экстракции биологического сырья жидкими экстрагентами и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии.

Известен горизонтальный секционный экстрактор для биологического сырья, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на секции, соосно установленный на приводном валу с зазором относительно корпуса перфорированный барабан с закрепленными на нем лопатками и патрубки подачи и отвода сырья и экстрагента (авт.св. СССР N 1169692, кл. B 01 D 11/02, 1985).

Недостатками этого экстрактора являются экстенсивность процесса экстракции и низкий выход целевого продукта.

Задачей изобретения является интенсификация процесса экстракции и повышение выхода целевого продукта за счет генерирования в экстракционной смеси ультразвуковых колебаний при фазовом переходе экстрагента.

Задача решается тем, что в горизонтальном секционном экстракторе для биологического сырья, содержащем горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на секции, соосно установленный на приводном валу с зазором относительно корпуса перфорированный барабан с закрепленными на нем лопатками, и патрубки подачи и отвода сырья и экстрагента согласно изобретению первая по ходу материала секция корпуса снабжена средством подачи экстрагента под давлением в зазор между корпусом и барабаном, соединенным с ней соответствующим патрубком, барабан снабжен буртиком на внутренней поверхности в плоскости перегородки корпуса и выполнен с отверстиями в виде сверхзвуковых сопел, снабженных установленными на входах завихрителями, в первой по ходу материала секции корпуса и с диффузорным участком во второй по ходу материала секции корпуса, лопатки закреплены на внутренней поверхности в цилиндрическом участке барабана с образованием относительно его внутренней поверхности радиального зазора не меньше высоты буртика, приводной вал выполнен полым с одним или несколькими отверстиями, сообщающими его полость с полостью цилиндрического участка барабана, и заглушен с одного конца, патрубок подачи сырья сообщен с полостью цилиндрического участка барабана, а патрубок подачи экстрагента с полостью вала.

Это позволяет генерировать в экстракционной смеси ультразвуковые колебания при фазовом переходе экстрагента, разрушающие клеточные оболочки, что интенсифицирует массообмен и повышает выход экстрактивных веществ при увеличении поверхности контакта фаз и снижении диффузионного сопротивления сырья.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого экстрактора; на фиг. 2 - фрагмент 1 фиг. 1.

Горизонтальный секционный экстрактор для биологического сырья содержит горизонтальный корпус 1, разделенный вертикальными перегородками 2 на секции 3 и 4, соосно установленный на полом валу 5 с заглушкой 6 и отверстиями 7 перфорированный барабан, состоящий из цилиндрического 8 и диффузорного 9 участков, разделенных буртиками 10 на внутренней поверхности, размещенным в плоскости средней перегородки 2 корпуса 1, привод 11 вращения вала 5, лопатки 12, закрепленные на внутренней поверхности цилиндрического участка 8 барабана с образованием с его внутренней поверхностью радиального зазора не меньше высоты буртика 10, патрубок 13 подачи экстрагента, соединенный с полостью вала 5, средство 14 подачи экстрагента под давлением, соединенное патрубком 15 с секцией 3 корпуса 1, патрубок 16 подачи сырья, соединенный с полостью цилиндрического участка 8 барабана, патрубок 17 отвода экстракта, сообщенный с секцией 4 корпуса 1, и патрубок 18 отвода шрота, сообщенный с полостью диффузорного участка 9 барабана. Отверстия перфорации цилиндрического участка 8 барабана выполнены в виде сверхзвуковых сопел и снабжены установленными на входах завихрителями 20.

При работе экстрактора биологическое сырье подают по патрубку 16 в полость цилиндрического участка 8 барабана одновременно с охлажденным экстрагентом, проходящим из патрубка 13 через полость вала 5 и отверстия 7. В поле центробежных сил, создаваемом вращением барабана на валу 5 от привода 11, сырье смешивается с экстрагентом, образуя экстракционную смесь, которая распределяется по внутренней поверхности цилиндрического участка 8 барабана в виде пленки с толщиной, равной высоте буртика 10. Одновременно средством 14 через патрубок 15 нагнетают нагретый экстрагент в секцию 3 корпуса 1, из которой он поступает через завихрители 20 в сверхзвуковые сопла 19. При увеличении скорости закрученного потока экстрагента до сверхзвуковой в результате адиабатного расширения давление в потоке падает ниже давления насыщенных паров. В результате экстрагент переходит в газовую фазу. Выход газовой фазы экстрагента в пленку экстракционной смеси при сверхзвуковой скорости истечения сопровождается турбулентным срывом потока на выходе из сопел 19 с 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 потока на отдельные пузырьки, всплывающие в пленке экстракционной смеси под действием сил инерции и архимедовой силы и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях в пузырьках возникают тороидальные потоки и пульсации объема, а пленка экстракционной смеси турбулизируется всплывающими пузырьками и вдуваемыми потоками газовой фазы экстрагента. В результате интенсивного теплообмена при высокой скорости обновления поверхности контакта фаз и уменьшенной толщине пограничного ламинарного слоя, когда при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100 1000, осредненные по времени числа Нуссельта равны 30 50, газовая фаза экстрагента в пузырьках охлаждаются и конденсируется со схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Таким образом, в экстракционной смеси возникают высокоэнергоемкие ультразвуковые колебания давления. Под их действием происходит разрушение клеточных мембран обрабатываемого биологического сырья, что приводит к резкому увеличению поверхности контакта фаз в экстракционной смеси и резкому падению диффузионного сопротивления сырья. Это интенсифицирует массообменные процессы и повышает глубину извлечения экстрактивных веществ. Обработанная таким образом экстракционная смесь при непрерывной подаче сырья и экстрагента переливается через буртик 10 и поступает в диффузорный участок 9 барабана. Под действием поля центробежных сил жидкая фаза экстракта при отсутствии противодавления с внешней стороны барабана проходит через его перфорацию и поступает в секцию 4 корпуса 1, из которой удаляется по патрубку 17. Твердая фаза шрота биологического сырья под действием увеличивающейся центробежной силы перемещается по диффузорному участку 9 барабана и выводится из его полости по патрубку 18.

Выносимые из пленки экстракционной смеси при ее ультразвуковой обработке брызги захватываются вращаемыми совместно с барабаном лопатками 12, с которых они возвращаются обратно в пленку по мере накопления и коагуляции под действием поля центробежных сил.

Таким образом, предлагаемый экстрактор позволяет интенсифицировать массообменные процессы и увеличить выход экстрактивных веществ.

Формула изобретения

Горизонтальный секционный экстрактор для биологического сырья, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на секции, соосно установленный на приводном валу с зазором относительно корпуса перфорированный барабан с закрепленными на нем лопатками и патрубки подачи и отвода сырья и экстрагента, отличающийся тем, что первая по ходу материала секция корпуса снабжена средством подачи экстрагента под давлением в зазор между корпусом и барабаном, соединенным с ней соответствующим патрубком, барабан снабжен буртиком на внутренней поверхности в плоскости перегородки корпуса и выполнен с отверстиями в виде сверхзвуковых сопл, снабженных установленными на входах завихрителями, в первой по ходу материала секции корпуса и с диффузорным участком во второй по ходу материала секции корпуса, лопатки закреплены на внутренней поверхности в цилиндрическом участке барабана с образованием относительно его внутренней поверхности радиального зазора не меньше высоты буртика, приводной вал выполнен полым с одним или несколькими отверстиями, сообщающими его полость с полостью цилиндрического участка барабана, и заглушен с одного конца, патрубок подачи сырья сообщен с полостью цилиндрического участка барабана, а патрубок подачи экстрагента с полостью вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2