Противоточный горизонтальный шнековый экстрактор

 

Сущность изобретения: в противоточном горизонтальном шнековом экстракторе установленная со стороны камеры отбора готового жидкого экстракта первая группа винтовой лопасти шнека выполнена с числом витков, равным не менее числа оборотов обратного хода шнека, а группы витков шнека до стыковочного конца секции выполнены с шагом, равным 1,06 - 1,08 длины шага первой группы винтовой лопасти, винтовая лопасть каждой последующей секции выполнена с шагом, равным 1,06 - 1,08 соответствующей предыдущей секции. 8 ил.

Изобретение относится к технологическому оборудованию пищевой промышленности, а конкретно, к противоточным горизонтальным шнековым экстракторам для получения экстрактов из дикорастущего травяного сырья, которое предварительно измельчают и смешивают в необходимых по рецепту пропорциях, при этом сами экстракты используют в качестве основы для получения безалкогольных напитков.

Известен аппарат для избирательного растворения полидисперсных твердых материалов, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, соосный с ним вращающийся вал с закрепленными на нем параллельно оси аппарата перемешивающими лопастями-скребками, осветительный купол со стороны разгрузки твердого остатка и концентрированной жидкости, в котором перемешивающее устройство разделено на четыре секции: в первой секции на валу установлен укороченный двух-четырехзаходный прямой шнек с двумя-тремя рядами горизонтальных лопастей, во второй секции на валу одно-двухзаходный противошнек; в четвертой секции прямой одно-трехзаходный шнек, а по периметру у днища аппарата расположены сопла для ввода растворяющей жидкости.

Недостатком аппарата является недостаточное качество готовой концентрированной жидкости из-за комкования твердых материалов в зонах стыка секций аппарата.

Наиболее простой путь для преодоления комкообразования это реверсирование шнека (придание ему обратного хода) на короткое время, что невозможно из-за попадания сырья в камеру отбора готового жидкого экстракта, и второй путь это увеличение скорости прохождения сырья по горизонтальным секциям.

Цель изобретения повышение экстракционной способности путем реверсирования шнека и увеличения скорости прохождения сырья по горизонтальным секциям.

Цель в противоточном горизонтальном шнековом экстракторе достигается тем, что камера отбора готового жидкого экстракта образована внутренним объемом секций и вертикальной перфорированной перегородкой, снабженной подвижным скребком, установленным на валу шнека с внутренней стороны секции, экстрактор снабжен стыковочными фланцами секций, по оси которых через опоры закреплены подшипники скольжения для валов смежных шнеков, перфорированные винтовые лопасти которых разнесены по валу группами, связанными между собой перемешивающими штангами, наклонной секцией разгрузки экстрагированного сырья с концевой подшипниковой опорой под вал шнека, при этом установленная со стороны камеры отбора готового жидкого экстракта группа винтовой лопасти шнека выполнена с числом винтов равным не менее числа оборотов обратного хода шнека, а группы винтов шнека до стыковочного конца секции выполнены с шагом, равным 1,06 1,08 длины шага первой группы винтовой лопасти, и винтовая лопасть каждой последующей горизонтальной секции выполнена с шагом 1,06 1,08 соответствующей предыдущей секции.

На фиг. 1 показан общий вид экстрактора с разрезом по передней секции; на фиг. 2 увеличенное изображение узла 1 на фиг. 1 с продольным сечением по камере готового жидкого экстракта, шнеку и фланцу под бункер загрузки; на фиг. 3 стыковочные фланцы горизонтальных секций и узел стыковки шнеков этих секций; на фиг. 4 продольное сечение по наклонной и дополнительной горизонтальной секциям; на фиг. 5 вид на направляющий насадок; на фиг. 6 - разгрузочный фланец с опорой шнека; на фиг. 7 общий вид экстрактора со схемой шагов шнеков горизонтальных секций; на фиг. 8 циклограмма реверсирования шнеков.

Предлагаемый экстрактор содержит снабженные тепловой рубашкой 1 (фиг. 1 3) горизонтальные секции, выполненные в виде цилиндрических корпусов, передняя 2, средняя 3 и крайняя 4 и дополнительная горизонтальная секция 5 ускоренной выгрузки экстрагированного сырья. Секция 4 имеет патрубок 6 подвода экстрагента.

Секции 2 5 установлены на опорных рамах 7 (фиг. 1) через регулируемые по высоте опоры 8. Внутри каждой секции 2-5 проходит свой вал 9 шнека.

Передняя секция 2 имеет подсоединительный фланец 10 для подсоединения загрузочного бункера измельченного растительного сырья.

На торце секции 2 закреплена передняя стенка 11 с редуктором и многоскоростным реверстивным электродвигателем (условно не показаны).

Между стенкой 11 и фланцем 10 внутри секции 2 установлена вертикальная перегородка 12, выполненная перфорированной с перетечными отверстиями 13 и совместно с секцией 2 и стенкой 11 образует камеру 14 отбора готового жидкого экстракта. В стенке 11 в районе днища вварен патрубок 15 для подключения насосов перекачки экстракта в сборные емкости.

Внутри камеры 14 на валу 9 установлены две крестовины 16, в свободных концах которых закреплены перемешивающие штанги 17 для предотвращения выпадания в осадок.

С другой стороны перегородки 12 на валу 9 установлена крестовина 18, аналогичная крестовинам 16. Крестовина 18 и ближняя к перегородке 12 крестовина 16 снабжены эластичным материалом 19 для обеспечения двусторонней очистки перетечных отверстий 13 и перегородки 12.

На валу 9 шнека закреплена перфорированная винтовая лопасть 20, которая выполнена отдельными группами разнесенными по валу 9 и связанными между собой перемешивающими штангами 21.

В передней секции 2 шаг групп равен а (фиг. 2) по соображениям технологии процесса экстракции и продвижения измельченных частиц растительного сырья.

Число витков группы лопасти 9 приближенной к перегородке 12 по крайней мере равно числу оборотов обратного хода шнека необходимого для разбивания комков сырья в зонах секций 2 4.

Данное число витков обеспечивает использование этой группы лопасти 9 в качестве преграды от попадания частиц сырья в камеру 14 через перетечные отверстия 13 перегородки 12.

Шаг t между витками этой группы и промежуточной группы в передней секции 2 равен а.

Шаг t₁ групп витков лопасти 9 до противоположного стыковочного конца секции 2 равен 1,06 1,08 длины шага а.

В средней горизонтальной секции 3 шаг t₂ групп витков лопасти 9 равен 1,06 1,08 t₁.

В крайней секции 4 шаг t₃ равен 1,06 1,08 шага t₂.

Данные значения шагов t t₃ вызваны необходимостью увеличить скорость прохождения частиц сырья в зонах стыковки фланцев секции 2 4 и установлены на основе экспериментальных данных, которые показали, что наибольшее скопление комков происходит в зоне стыка секций 4 и 5, а это и привело к выбору t₃ 1,06 1,08t₂.

При значении более 1,08t₂ падает экстракционная способность во время нахождения сырья в зоне экстракции.

При значении менее 1,06 t₂ падает скорость прохождения сырья зоны наибольшего скопления комков сырья между секциями 4 и 5.

Между секциями 2 3 и 3 4 скопление комков сырья меньше и, соответственно, меньше и величина шагов.

В обращенных торцах секций 2 5 (фиг. 3) закреплены стыковочные фланцы 22 и 23. Во фланце 23 выполнен поясок 24 охватывающий фланец 22, а во фланце 22, закреплены две опорные планки 25, которые направлены к оси секции 2 5. В свободных концах планок 25 закреплена обойма 26 с подшипниками скольжения 27, в которых установлены оси 28.

Конец оси 28 размещенный, например, в секции 2, приварен к валу 9 секции 2, а конец оси 28 размещенный снаружи секции 2 (внутри секции 3), снабжен диском 29, на радиальной поверхности которого выполнены эвальвентные шлицы (фиг. 3).

На эвальвентных шлицах диска 29 установлена внутренними продольными шлицами б монтажная втулка 30, которая приварена к валу 9 секции 3 и имеет радиальные отверстия 31 для регулировки валов 9 относительно друг от друга через люк в стенке секции (условно не показано).

Вал шнека крайней секции 4 (фиг. 4) через диск 29 и втулку 30 связан с валом 32 секции 5 ускоренной выгрузки. Вал 32 имеет тот же диаметр, что и вал 9. Вал 32 имеет перфорированную винтовую лопасть 33, образующую шнек секции 5 и имеющую шаг в 1,05 2а.

На противоположном от втулки 30 конце вала 32 выполнено карданное сочленение 34, которое связано с валом 35 шнека наклонной секции 36. На валу 35 установлена сплошная винтовая перфорированная лопасть с шалом г 1,5 2 шага "в".

Вал 35 имеет диаметр равный 1,5 2 диаметра вала 9 или вала 32, а сочлененный с валом 32 конец вала 35, выполнен с диаметром равным диаметру валов 9 или 32 и установлен в подшипнике скольжения (не показан) и через обойму 26 и планки 25 закреплен в секции 36.

На внешнем конце секции 36 закреплен разгрузочный фланец 38. Внутри фланца 38 установлены опорные планки 39 (фиг. 5 и 6) с осевой втулкой 40, в которой со шпонкой 41 (фиг. 6) установлена ось 42 (фиг. 6).

На внешнем конце втулки 40 закреплена крышка 43 с уплотнением 44, через которую выведен хвостовик 45 оси 42 с регулировочной гайкой 46.

На другом конце оси 42 установлен шариковый упорно-радиальный узел (фиг. 6), который состоит из обоймы 47 в виде стакана приваренной к валу 35, радиального подшипника 48 и двух упорных шарикоподшипников 49, закрепленных корончатой гайкой 50. На обойме 47 винтами 51 закреплена крышка 52.

Наклонная секция 36 (фиг. 5) снабжена клинообразным уступом 53, выполненным в районе разгрузочного фланца 38 в нижней части секции 36.

На фланце 38 привенчен герметичный направляющий насадок 54, который выполнен треугольной в поперечном сечении формы с горизонтальным днищем 55 и наклонной отбойной стенкой 56.

В днище 55 выполнено направляющее разгрузочное отверстие д, а в стенке 56 проем е для доступа к оси 42 с гайкой 46 и шариковому упорно-радиальному узлу.

Проем е перекрыт шарнирной крышкой 57 с замками 58.

Экстрактор работает следующим образом.

В тепловую рубашку 1 подают пар и прогревают внутреннюю полость секций 2 и 4 зону экстракции до температуры необходимой для экстракции сырья.

При достижении заданной температуры из бункера через подсоединительный фланец 10 в полость секции 2 загружают предварительно измельченные частицы растительного сырья, а из патрубка 6 в секцию 4 подают экстракт.

Затем включают электродвигатель и вращают валы 9 с их лопастями 20. Лопасти 20 передвигают частицы измельченного сырья навстречу потоку экстрагента, а экстрагент, просачиваясь через перфорацию в лопастях 20 омывает сырье. Штанги 21 переворачивают сырье, обеспечивая наиболее полную экстракцию.

Далее экстрагент с экстрактивными веществами через отверстия 13 в перегородке 12 подается в камеру 14 отбора готового экстракта.

Эластичный материал 19 крестовин 18 и 16 очищает с двух сторон перегородку 12, пропуская экстрактивные вещества в камеру 14.

Штанги 17, вращаясь крестовинами 16, поддерживают частицы во взвешенном состоянии, препятствуя их выпадению в осадок.

Сам готовый жидкий экстракт удаляют из камеры 14 через патрубок 15 в сборные емкости.

Весь описанный процесс соответствует фиг. 8 (верхняя циклограмма).

При прохождении сырья через секции 2 4 возможно образование комков в зонах стыка между этими секциями. В этом случае шнекам придают обратный ход.

Группа витков лопасти 20 (в районе перегородки 12) за счет своего числа витков при обратном ходе не допускает сырье к перегородке 12. В момент обратного хода отключают подачу сырья и экстракта (средняя циклограмма фиг. 8). Затем включают прямой ход (вперед), разворошенное лопастями 20 на стыках секций 2 и 4 сырье переходит из одной секции в другую со скоростью на 6 8% больше, чем в самой секции.

Винтовая лопасть 33, вращаясь валом 32 ускоренно (в 1,5 2 раза больше чем в секции 2), передвигает сырье в секцию 36.

Лопасть 37 со скоростью в 1,5 2,0 раза большей, чем в секции 5, передвигает сырье к фланцу 38.

За счет диаметра вала 35 сырье в секции 36 дополнительно сжимается и выступают экстрактивные вещества, которые скатываются в зону экстракции и, пройдя ее, в камеру 14.

На выходе из секции 36 экстрагированное сырье дополнительно сжимается клинообразным уступом 53 и далее через насадок 54 экстрагированное сырье идет на удаление.

Таким образом, предлагаемый усовершенствованный экстрактор обеспечивает повышение экстракционной способности путем реверсирования шнека и увеличения скорости прохождения сырья по горизонтальным секциям.

Формула изобретения

Противоточный горизонтальный шнековый экстрактор, содержащий размещенные в корпусе и снабженные тепловой рубашкой горизонтальные секции, крайняя из которых снабжена патрубком подвода экстрагента, а передняя секция - соединительным фланцем под бункер загрузки измельченного растительного сырья и камерой отбора готового жидкого экстракта, отличающийся тем, что последняя образована внутренним объемом секции и вертикальной перфорированной перегородкой, снабженной подвижным скребком, установленным на валу шнека с внутренней стороны секции, экстрактор снабжен стыковочными фланцами секций, по оси которых через опоры закреплены подшипники скольжения для валов смежных шнеков, перфорированные винтовые лопасти которых разнесены по валу группами, связанными между собой перемешивающими штангами, наклонной секцией разгрузки экстрагированного сырья с концевой подшипниковой опорой под вал шнека, при этом установленная со стороны камеры отбора готового жидкого экстракта группа винтовой лопасти шнека выполнена с числом винтов, равным не менее числа оборотов обратного хода шнека, а группы витков шнека до стыковочного конца секции выполнены с шагом, равным 1,06 1,08 длины шага первой группы винтовой лопасти, и винтовая лопасть каждой последующей горизонтальной секции выполнена с шагом 1,06 1,08 соответствующей предыдущей секции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8