Установка для газожидкостной экстракции биологического сырья

 

Использование: в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии. Сущность изобретения: установка содержит последовательно соединенные сырьевой питатель, смеситель, питатель, экстрактор, два испарителя и сборник экстракта, а также источник органического растворителя, соединенный со смесителем, источник сжиженного газа и разгрузочное приспособление для шрота, соединенные с экстрактором, и два барботера с системами сопел, размещенные в экстракторе и смесителе и соединенные с выходами газовой фазы первого и второго по ходу процесса испарителей соответственно. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

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

Известна установка для газожидкостной экстракции биологического сырья, содержащая последовательно соединенные сырьевой питатель, смеситель, экстрактор, два испарителя и сборник экстракта, а также источник органического растворителя, соединенный со смесителем, источник сжиженного газа, соединенный с экстрактором, разгрузочное приспособление для шрота, соединенное с экстрактором, и размещенный в экстракторе барботер с системой сопел, соединенный с выходом газовой фазы второго по ходу процесса испарителя (патент РФ N 2021836, кл. B 01 D 11/02, 1994).

Недостатком этой установки является высокая энергоемкость и низкая производительность.

Задачей изобретения является снижение энергоемкости и повышение производительности установки.

Поставленная задача решается тем, что установка для газожидкостной экстракции биологического сырья, содержащая последовательно соединенные сырьевой питатель, смеситель, питатель, экстрактор, два испарителя и сборник экстракта, а также источник органического растворителя, соединенный со смесителем, источник сжиженного газа, соединенный с экстрактором, разгрузочное приспособление для шрота, соединенное с экстрактором, и размещенный в экстракторе барботер с системой сопел, согласно изобретению, снабжена дополнительным барботером с системой сопел, установленным в смесителе, при этом выход газовой фазы первого по ходу процесса испарителя соединен с барботером экстрактора, а второго испарителя с барботером смесителя.

Это позволяет повысить производительность установки за счет ускорения разрушения клеточной структуры сырья и снизить энергоемкость за счет утилизации тепла фазового перехода второго компонента бинарного экстрагента.

В предпочтительном варианте сопла барботеров выполнены сверхзвуковыми. Это дополнительно повышает производительность установки за счет повышения энергоемкости разрушающих клеточную структуру сырья ультразвуковых колебаний. В этом случае целесообразна установка на входах в сопла завихрителей. Это аналогичным образом повышает производительность установки.

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

Установка для газожидкостной экстракции биологического сырья содержит последовательно соединенные сырьевой питатель 1, смеситель 2, питатель 3, экстрактор 4, два испарителя 5 и 6 и сборник 7 экстракта, а также источник 8 органического растворителя, соединенный со смесителем 2, источник 9 сжиженного газа, соединенный с экстрактором 4, разгрузочное приспособление 10 для шрота, соединенное с экстрактором 4, и два установленных соответственно в экстракторе 4 и смесителе 2 барботера 11 и 12 с системами, предпочтительно сверхзвуковых, сопел 13, на входах в которые могут быть установлены завихрители 14.

При работе установки сырьевым питателем 1 биологическое сырье загружают в смеситель 2. Одновременно туда же подают органический растворитель из источника 8 до достижения образования смеси, пригодный к перекачиванию питателем 3 в экстрактор 4. Одновременно со смесью сырья с органическим растворителем из питателя 3 в экстрактор 4 подают сжиженный газ из источника 9.

По мере прохождения процесса экстракции шрот отработанного сырья отводится из экстрактора 4 приспособлением 10, а мисцелла сливается в испаритель 5. В последнем при повышении температуры происходит испарение сжиженного газа, который отводится в барботер 11, после чего кубовый остаток из испарителя 5 поступает в испаритель 6, в котором при повышении температуры происходит испарение органического растворителя, отводимого в барботер 12. Очищенный от растворителей экстракт из испарителя 6 поступает в сборник 7 экстракта, откуда удаляется на дальнейшую переработку или фасовку.

Отводимая из испарителей 5 и 6 газовая фаза компонентов бинарного экстрагента, через барботеры 11 и 12 поступает в экстрактор 4 и смеситель 2, соответственно через системы сопел 13. За счет теплообмена с экстракционной смесью или суспензией сырья в органическом растворителе происходит охлаждение и концентрация пузырьков компонентов бинарного экстрагента со схлопыванием кавитационных полостей. Это приводит к образованию зон генерирования ультразвуковых колебаний как в экстракторе 4, так и в смесителе 2. Под действием ультразвука происходит разрушение клеточных мембран биологического сырья, в результате чего резко падает его диффузионное сопротивление и увеличивается поверхность контакта фаз. В результате интенсифицируется процесс экстрагирования. Одновременно всплытие пузырьков газовой фазы компонентов бинарного экстрагента приводит к ее интенсивному перемешиванию, что обеспечивает облегчение приготовления смеси сырья с органическим растворителем, повышение качества смеси в смесителе 2 и ускоряет процесс обновления поверхности контакта фаз в экстракторе 4, повышая производительность установки.

При выполнении сопл 13 сверхзвуковыми на выходе из них происходит турбулентный срыв потоков газовой фазы, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей, что создает дополнительную зону генерирования ультразвуковых колебаний в экстракторе 4 и смесителе 2 и повышает их энергоемкость.

При наличии завихрителей 14 на входах в сопла 13 закрученный сверхзвуковой поток газовой фазы имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения в суспензии с ультразвуковой частотой до дробления потока на отдельные пузырьки. Таким образом, в экстракторе 41 и смесителе 2 создается третья зона возникновения ультразвуковых колебаний, повышающая их энергоемкость и производительность установки соответственно.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет сократить энергозатраты за счет утилизации потенциальной энергии обеих составляющих бинарного экстрагента и обладает повышенной производительностью за счет улучшения условий контакта фаз при разрушении клеточной структуры сырья до начала процесса экстракции.

Формула изобретения

1. Установка для газожидкостной экстракции биологического сырья, содержащая последовательно соединенные сырьевой питатель, смеситель, питатель, экстрактор, два испарителя и сборник экстракта, а также источник органического растворителя, соединенный со смесителем, источник сжиженного газа, соединенный с экстрактором, разгрузочное приспособление для шрота, соединенное с экстрактором, и размещенный в экстракторе барботер с системой сопл, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным барботером с системой сопл, установленным в смесителе, при этом выход газовой фазы первого по ходу процесса испарителя соединен с барботером экстрактора, а второго испарителя - с барботером смесителя.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сопла барботеров выполнены сверхзвуковыми.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что на входах в сопла установлены завихрители.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2