Шнековый экстрактор для растительного сырья

 

Использование: при экстрагировании растительного сырья водно-спиртовыми растворами. Сущность изобретения: экстрактор содержит горизонтально расположенный цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями и перфорированным участком, загрузочный бункер с питателем, соединенный с загрузочным отверстием корпуса, полый кольцевой сборник экстракта, охватывающий перфорированный участок корпуса, запорный конус, установленный с возможностью осевого перемещения в разгрузочном отверстии корпуса, размещенный в корпусе полый приводной шнек с перфорированным участком, расположенным между загрузочным отверстием и перфорированным участком корпуса, коллектор, сообщенный разводящими патрубками с полостью корпуса на участке между его загрузочным отверстием и перфорированным участком, и с источником спирта, источник подачи воды, сообщенный с полостью шнека через размещенную в ней питающую трубу с перфорированным участком, отверстия которого размещены с отверстиями перфорации шнека в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом и снабжены завихрителями, и завихрители, установленные в разводящих патрубках, при этом отверстия перфорации шнека и выходные отверстия разводящих патрубков выполнены по форме сопел Лаваля. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию для экстрагирования растительного сырья водно-спиртовым раствором.

Известен шнековый экстрактор для растительного сырья, содержащий горизонтально расположенный корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями и перфорированными участками, загрузочный бункер с питателем, соединенный с загрузочными отверстиями корпуса, кольцевой сборник экстракта, охватывающий перфорированный участок корпуса, запорный конус, установленный с возможностью осевого перемещения в разгрузочном отверстии корпуса, размещенный в корпусе полый приводной шнек с перфорированными участками, расположенными между загрузочными отверстиями и перфорированным участком корпуса, коллектор, сообщенный разводящими патрубками с полостью корпуса на участке между загрузочными отверстиями и перфорированным участком корпуса, источник подачи воды, сообщенный с помощью шнека, и источник подачи воды, сообщенный с коллектором, при этом отверстия перфорации шнека и выходные отверстия патрубков выполнены соплами (RU, патент N 2034020, кл. C 12 G 3/06, 1995).

Недостатком этого экстрактора является низкая энергоемкость генерируемых в экстракционной смеси ультразвуковых колебаний.

Техническим результатом изобретения является повышение энергоемкости генерируемых в экстракционной смеси ультразвуковых колебаний.

Результат достигается тем, что шнековый экстрактор для растительного сырья, содержащий горизонтально расположенный цилиндрический корпус с загрузочными и разгрузочными отверстиями и перфорированными участками, загрузочный бункер с питателем, сообщенный с загрузочным отверстием корпуса, кольцевой сборник экстракта, охватывающий перфорированный участок корпуса, запорный конус, установленный с возможностью осевого перемешивания в разгрузочном отверстии корпуса, размещенный в корпусе полый приводной шнек с перфорированным участком, расположенным между загрузочным отверстием и перфорированным участком корпуса, коллектор, сообщенный разводящими патрубками с полостью корпуса на участке между загрузочным отверстием и перфорированным участком корпуса, источник подачи воды, сообщенный с полостью шнека, и источник подачи спирта, сообщенный с коллектором, при этом отверстия перфорации шнека и выходные отверстия разводящих патрубков выполнены сопловыми согласно изобретению, снабжен питающей трубой, размещенной в полости шнека и имеющей перфорированный участок, отверстия которого размещены с отверстиями перфорации шнека в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, сопловые отверстия выполнены по форме сопел Лаваля, а разводящие патрубки и отверстия перфорации питающей трубы снабжены завихрителями.

Это позволяет повысить энергоемкость генерируемых в экстракционной смеси ультразвуковых колебаний за счет обеспечения использования для этой цели не только теплового эффекта растворения спирта в воде, но и кинетической энергии потоков компонентов экстрагента.

На фиг. 1 изображен экстрактор, общий вид; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 узел II на фиг. 1.

Шнековый экстрактор для растительного сырья содержит горизонтально расположенный цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным отверстием 3 и перфорированным участком 4, загрузочный бункер 5 с питателем 6, соединенный с загрузочным отверстием 2 корпуса 1, полый кольцевой сборник 7 экстракта, охватывающий перфорированный участок 4 корпуса 1, запорный конус 8, установленный с возможностью осевого переключения в разгрузочном отверстии 3 корпуса 1, связанный с приводом 9 вращения полый шнек 10, выполненный с перфорированным участком 11, расположенным между загрузочным отверстием 2 и перфорированным участком 4 корпуса 1, в полости 12 которого размещена питающая труба 13 с перфорированным участком 14, сообщенная с источником 15 подачи воды, и коллекторы 16, сообщенные с источником 17 подачи спирта и разводящими патрубками 18 с полостью корпуса 1 на участке между загрузочным отверстием 2 и перфорированным участком 4 корпуса 1. Отверстия 19 перфорации шнека 10 и выходные отверстия 20 разводящих патрубков 18 выполнены по форме сопел Лаваля. Отверстия 21 перфорации питающей трубы 13 и отверстия 19 размещены в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом. Отверстия 21 и разводящие патрубки 18 снабжены винтовыми завихрителями 22 и 23 соответственно.

При работе экстрактора сырье загружают в бункер 5, откуда оно питателем 6 подается через загрузочное отверстие 2 в корпус 1, захватывается вращаемым от привода 9 шнеком 10 и транспортируется по корпусу 1 в сторону разгрузочного отверстия 3. Одновременно из источника 15 по питающей трубе 13 в полость 12 шнека 10 подают воду, а из источника 17 по коллекторам 16 и разводящим патрубкам 18 подают спирт. При периодическом совпадении отверстий 21 питающей трубы 13 с отверстиями 19 перфорированного участка 11 шнека 10 вода закручивается завихрителями 22, ускоряется до сверхзвуковой скорости в отверстиях 19, выполненных по форме сопел Лаваля, и поступает в полость корпуса 1, где взаимодействует с сырьем и подаваемом навстречу спиртом. Спирт на выходе из разводящих патрубков 18 закручивается завихрителями 23 ускоряется до сверхзвуковой скорости истечения в отверстиях 20, выполненных по форме сопел Лаваля, и поступает в полость корпуса 1, где взаимодействует с сырьем и водой. На выходе из отверстий 19 и 20 происходит турбулентный срыв потоков воды и спирта, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой, особенно интенсивный у отверстий 19 в момент их перекрытия питающей трубой 13. Закрученные сверхзвуковые потоки воды и спирта на некотором расстоянии от выходов из отверстий 19 и 20 сохраняют бочкообразную форму и создают регулярные скачки уплотнений в экстракционной смеси с ультразвуковой частотой. Контакт воды и спирта и их растворение сопровождаются выделением теплоты и образованием пузырьков газовой фазы, создающих ударные волны с ультразвуковой частотой. Впоследствии при теплообмене с экстракционной смесью пузырьки газовой фазы охлаждаются и конденсируются со схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Наличие четырех зон генерирования ультразвуковых колебаний и динамическое взаимодействие сверхзвуковых потоков воды и спирта с растительным сырьем гарантирует полное разрушение его клеточной структуры и интенсификацию массообмена в условиях интенсивного перемещения экстракционной смеси, развития поверхности контакта фаз и снижения диффузионного сопротивления обрабатываемого растительного сырья. Далее экстракционная смесь поступает в перфорированный участок 4 корпуса 1, где происходит отделение экстракта от шрота. Экстракт поступает в сборник 7, а шрот отжимается от остатков экстракта запорным конусом 8 и выводится из корпуса 1 через разгрузочное отверстие 3.

Таким образом, предлагаемый экстрактор обеспечивает увеличение энергоемкости генерируемых в экстракционной смеси ультразвуковых колебаний за счет использования кинетической энергии потоков компонентов экстрагента и интенсификацию массообмена.

Формула изобретения

Шнековый экстрактор для растительного сырья, содержащий горизонтально расположенный цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями и перфорированным участком, загрузочный бункер с питателем, соединенный с загрузочным отверстием корпуса, полый кольцевой сборник экстракта, охватывающий перфорированный участок корпуса, запорный конус, установленный с возможностью осевого перемещения в разгрузочном отверстии корпуса, размещенный в корпусе полый приводной шнек с перфорированным участком, расположенным между загрузочным отверстием и перфорированным участком корпуса, коллектор, сообщенный разводящими патрубками с полостью корпуса на участке между загрузочным отверстием и перфорированным участком корпуса, источник подачи воды, сообщенный с полостью шнека, и источник подачи спирта, сообщенный с коллектором, при этом отверстия перфорации шнека и выходные отверстия разводящих патрубков выполнены сопловыми, отличающийся тем, что он снабжен питающей трубой, размещенной в полости шнека и имеющей перфорированный участок, отверстия перфорации которого выполнены с отверстиями перфорации шнека в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, сопловые отверстия выполнены по форме сопл Лаваля, а разводящие патрубки и отверстия перфорации питающей трубы снабжены завихрителями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3