Горизонтальный секционный экстрактор для получения растительных масел

 

Использование: изобретение относится к процессам экстракционного извлечения жирных и эфирных растительных масел неполярными экстрагентами. Сущность изобретения: экстрактор содержит горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, установленный в корпусе на полом приводном валу с отверстиями перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок которого выполнен из ненамагничиваемого материала, отделен от конического диффузного участка буртиком на внутренней поверхности, выполнен с перфорацией в виде сверхзвуковых, снабженных установленными на входах завихрителями сопл, размещенных по винтовой линии с постоянным шагом, определяемым выведенным путем графических построений неравенством, при этом секция корпуса, содержащая цилиндрический участок барабана, выполнена из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов и соединена со средством подачи в нее паров экстрагента. 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для извлечения жирных и эфирных масел из растительного сырья неполярными экстрагентами.

Известен горизонтальный секционный экстрактор для получения растительных масел, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, установленный в корпусе на полом приводном валу с отверстиями перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок которого отделен от конического диффузного участка буртиком на внутренней поверхности и выполнен в виде сопл, размещенных по образующим, и средство подачи паров экстрагента в секцию корпуса с цилиндрическим участком барабана.

Недостатком этого экстрактора является низкая надежность.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной и технологической надежности.

Поставленная задача решается тем, что в горизонтальном секционном экстракторе для получения растительных масел, содержащем горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, установленный в корпусе на полом приводном валу с отверстиями перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок которого отделен от конического диффузорного участка буртиком на внутренней поверхности и выполнен с отверстиями перфорации в виде сопл, и средство подачи паров экстрагента в секцию корпуса с цилиндрическим участком барабана, согласно изобретению корпус секции, соединенной со средством подачи паров экстрагента, выполнен из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов, цилиндрический участок барабана выполнен из ненамагничиваемого материала, а его сопла выполнены сверхзвуковыми, снабжены установленными на входах завихрителями и размещены по винтовой линии с постоянным шагом, определяемым неравенством где P шаг между соплами, м; r радиус цилиндрического участка барабана, м; α угол подъема винтовой линии, рад; n натуральный коэффициент.

Это позволяет увеличить равномерность размещения сопл по направляющей цилиндрического участка барабана, что уменьшает радиальное биение барабана, повышает равномерность распределения эпицентров возникновения кавитационных ударных волн, интесифицировать выделение полярных компонентов экстрактивных веществ, то есть повысить эксплуатационную и технологическую надежность работы экстрактора.

На фиг. 1 изображен экстрактор, общий вид; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 развертка цилиндрического участка барабана.

Горизонтальный секционный экстрактор для получения растительных масел содержит горизонтальный корпус 1, разделенный вертикальной перегородкой 2 на секции 3 и 4, в первой из которых он выполнен из постоянного магнита 5 с радиальным расположением полюсов, установленный в корпусе 1 на полом приводном валу 6 с отверстиями 7 перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок 8 которого выполнен из ненамагничиваемого материала, отделен от конического диффузного участка 9 буртиком 10 на внутренней поверхности и выполнен с отверстиями перфорации в виде сверхзвуковых сопл 11, снабженных установленными на входах завихрителями 12 и размещенных по винтовой линии с постоянным шагом, удовлетворяющих условию (1), и средство 13 подачи паров экстрагента в секцию 3 корпуса 1.

При работе экстрактора экстракционную смесь, представляющую собой суспензию растительного сырья в неполярном экстрагенте, подают через полость вала 6 и его отверстия 7 на внутреннюю поверхность цилиндрического участка 8, вращаемого на приводном валу 6 барабана. В поле центробежных сил экстракционная смесь распределяется по внутренней поверхности цилиндрического участка 8 барабана в виде пленки, толщина которой равна радиальной высоте буртика 10. Одновременно в секцию 3 корпуса 1 средством 13 подают пары экстрагента, которые, закручиваясь завихрителями 12 и ускоряясь в соплах 11 до сверхзвуковой скорости истечения, поступают в пленку экстракционной смеси. На выходе из сопл 11 происходит турбулентный срыв сверхзвуковых потоков паров экстрагента, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей. Закрученный сверхзвуковой поток паров экстрагента имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения в экстракционной смеси до дробления на отдельные пузырьки, всплывающие в пленке экстракционной смеси под действием инерционных сил и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях в пузырьках возникают тороидальные потоки и пульсации объема, способствующие ускоренному обновлению поверхностей контакта фаз, и при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 1000-10000, осредненные по времени числа Нуссельта достигают значений 50-80. При теплообмене такой интенсивности пузырьки паров экстрагента охлаждаются и конденсируются со схлопыванием кавитационных полостей в экстракционной смеси. Таким образом, в ней возникает поле механических ультразвуковых колебаний, эпицентры возникновения ударных волн которого при расположении сопел 11 по винтовой линии с соблюдением условия (1) достаточно равномерно распределены по обрабатываемому объему экстракционной смеси.

При попадании суспензии растительного сырья в неполярном экстрагенте в магнитное поле постоянного магнита 5 с радиальным расположением полюсов в жидкой фазе неполярного экстрагента возникают электроконвективные потоки, направленные к частицам обрабатываемого растительного сырья, а в самих частицах вследствие наличия компонентов клеточного содержимого, имеющих поляризованные молекулы, возникают потоки, направленные от центров частиц к периферии к клеточным мембранам. Поэтому в первый момент времени наблюдается ускоренное выделение низкомолекулярных полярных компонентов экстрактивных веществ, и одновременно происходит накопление высокомолекулярных полярных компонентов у клеточных мембран. Вращение пленки экстракционной смеси в цилиндрическом участке 8 барабана, выполненного из ненамагничиваемого материала, приводит к пересечению пленкой экстракционной смеси силовых линий постоянного магнита 5, что замедляет накопление на клеточных мембранах высокомолекулярных полярных веществ клеточного содержимого, а также блокировку ими клеточных мембран. Одновременно вследствие наличия в экстракционной смеси поля ультразвуковых колебаний при стесненном перемещении частиц растительного сырья происходит механодеструкция клеточных мембран, связанная с их истиранием при взаимодействии частиц сырья или усталостным, или прямым динамическим разрушением под действием ультразвука. Это полностью исключает завершение электроконвективного переноса экстрактивных веществ из растительного сырья в неполярный экстрагент и одновременно приводит к резкому увеличению поверхности контакта фаз в экстракционной смеси и падению диффузного сопротивления обрабатываемого растительного сырья. В результате осредненные по времени числа Шервуда при критерии Био, стремящемся к бесконечности, то есть при граничных условиях первого рода, достигают значений 80 100. Столь интенсивный массообмен при контакте фаз в прямотоке приводит к быстрому выходу экстракционной смеси на равновесное значение концентраций экстрактивных веществ, то есть к завершению в ней процессов массообмена.

Обработанная таким образом экстракционная смесь переливается через буртик 10 и поступает в конический диффузный участок 9 барабана. В нем при отсутствии внешнего противодавления происходит центробежное разделение фаз, когда мисцелла проходит через перфорацию в секцию 4 корпуса 1, из которой удаляется для выделения экстрактивных веществ, а шрот отработанного сырья под действием увеличивающейся с увеличением диаметра центробежной силы перемещается по полости конического участка 9 барабана, по которой затем удаляется из корпуса 1.

Таким образом, предлагаемый экстрактор обладает повышенной эксплуатационной и технологической надежностью за счет снижения радиального биения и износа уплотнений и подшипниковых узлов барабана, повышения равномерности обработки экстракционной смеси ультразвуковыми колебаниями и интенсификации массообмена в переменном магнитном поле.

Формула изобретения

Горизонтальный секционный экстрактор для получения растительных масел, содержащий горизонтальный корпус, разделенный перегородкой на две секции, установленный в корпусе на полом приводном валу с отверстиями перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок которого отделен от конического диффузорного участка буртиком на внутренней поверхности и выполнен с отверстиями перфорации в виде сопл, и средство подачи паров экстрагента в секцию корпуса с цилиндрическим участком барабана, отличающийся тем, что корпус секции, соединенной со средством подачи паров экстрагента, выполнен из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов, цилиндрический участок барабана выполнен из ненамагничиваемого материала, а каждое его сопло выполнено сверхзвуковым и снабжено установленным на входе завихрителем, причем сопла размещены по винтовой линии с постоянным шагом, определяемым неравенством где P шаг между соплами, м; r радиус цилиндрического участка барабана, м;
α - угол подъема винтовой линии, рад;
n натуральный коэффициент.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2