Горизонтальный секционный экстрактор для растительного сырья

 

Использование: в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии. Сущность изобретения : экстрактор содержит горизонтальный цилиндрический секционированный корпус в котором на сообщенном с патрубком подачи экстрагента заглушенном с противоположной стороны полом приводном валу с отверстиями установлен цилиндрический барабан с буртиком на внутренней поверхности, диффузорным участком во второй по ходу материала секции корпуса и отверстиями перфорации в виде сверхзвуковых сопел в первой по ходу материала секции корпуса, охватывающий цилиндрический участок барабана перфорированный статор, отверстия перфорации которого снабжены завихрителями и расположены с соплами барабана по соосным окружностям в одинаковых плоскостях с неравным и некратным окружным шагом, средство подачи экстрагента под давлением, соединенное патрубком с первой по ходу материала секцией корпуса, патрубок подачи сырья и патрубки отвода экстракта и шрота. 3 ил.

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

Известен горизонтальный секционный экстрактор для растительного сырья, содержащий горизонтальный цилиндрический 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.

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

Задачей изобретения является увеличение выхода целевого продукта и интенсификация процесса экстракции за счет разрушения клеточных структур сырья под действием ультразвука, генерируемого в экстракционной смеси при фазовом переходе экстрагента.

Поставленная задача решается тем, что в горизонтальном секционном экстракторе для растительного сырья, содержащим горизонтальный цилиндрический корпус, разделенный вертикальными перегородками на секции, соосно установленный на приводном валу с зазором относительно корпуса перфорированный барабан с закрепленными на нем лопатками и патрубками 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 барабанном, соединенным с ней соответствующим патрубком, и охватывающим барабаном перфорированным статором, отверстия перфорации которого снабжены завихрителями и выполнены с отверстиями барабана в одинаковых плоскостях по соосным с неравным и некратным окружным шагом, барабан снабжен буртиками на внутренней поверхности, размещенным в плоскости перегородками корпуса, и выполнен с отверстиями в виде сверхзвуковых сопел в первой по ходу материала секции корпуса и с диффузионным участком во второй по ходу материала секции корпуса, лопатки закреплены на внутренней поверхности барабана в цилиндрическом участке 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, а патрубок подачи экстрагента сообщен с полостью приводного вала.

Это позволяет генерировать ультразвуковые колебания давления в экстракционной смеси, что позволяет разрушить клеточные оболочки сырья и турбулизировать течение смеси и, тем самым, интенсифицировать процесс экстракции и повысить выход целевого продукта.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого экстракта; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 узел 1 на фиг.1.

Горизонтальный секционный экстрактор для растительного сырья содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1, разделенный 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 диффузионного 9 участков, разделенных буртиком 10 на внутренней поверхности, расположенным в плоскости средней перегородки 2 корпуса 1, привод 11 вращения вала 5, лопатки 12, закрепленные на внутренней поверхности цилиндрического участка 8 барабана с образованием радиального зазора с его внутренней поверхностью не меньше высоты буртика 10, перфорированный статор 13, охватывающий цилиндрический участок 8 барабана, отверстия 14 которого снабжены завихрителями 15 и размещены с отверстиями цилиндрического участка 8 барабана, выполненными в виде сверхзвуковых сопел 16, в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, патрубок 17 подачи сырья, сообщенный с полостью цилиндрического участка 8 барабана, патрубком 18 подачи экстрагента, соединенный с полостью вала 5, средство 19 подачи экстрагента под давлением, соединенное патрубком 20 с секцией 3 корпуса 1, патрубок 21 отвода экстракта, сообщенный с секцией 4 корпуса, и патрубок 22 отвода шрота, сообщенный с полостью диффузорного участка 9 барабана.

При работе экстрактора сырье подают по патрубку 17 в полость цилиндрического участка 8 барабана одновременно с охлажденным экстрагентом, подаваемым по патрубку 18 через полость вала 5 и отверстия 7. В поле центробежных сил вращаемого на валу 5 от привода 11 барабана сырье смешивается с экстрагентом, и их смесь распределяется в виде пленки с толщиной, равной высоте буртика 10, по внутренней поверхности цилиндрического участка 8 барабана. Одновременно средством 19 через патрубок 20 в секцию 3 корпуса 1 нагнетают нагретый экстрагент, который при совпадении сопел 16 и отверстий 14 статора 13 закручивается завихрителями 15 и поступает через отверстия 14 в сопла 16. В последних, разгоняясь до сверхзвуковой скорости, экстрагент при адиабатном расширении теряет давление до значения ниже давления насыщенных паров и переходит в газовую фазу, выходящую в пленку экстракционной смеси с турбулентным срывом потока на выходе из сопел 16, сопровождаемым образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой, наиболее интенсивным в момент перекрытия сопел 16 статором. Далее пары экстрагента в виде потоков бочкообразной формы создают регулярные скачки уплотнения и дробятся на отдельные пузырьки, всплывающие в пленке экстракционной смеси под действием сил инерции, а также архимедовой силы и при противодействии поля центробежных сил и сил трения. В условиях интенсивного теплообмена, когда при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100 1000, осредненные по времени числа Нуссельта составляют 50 80, пузырьки пара охлаждаются при теплообмене с экстракционной смесью и конденсируются со схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. В результате при интенсивном перемешивании экстракционной смеси газовой фазой экстрагента в ней генерируются колебания давления ультразвуковых частот высокой энергоемкости. Под их воздействием происходит разрушение клеточных оболочек обрабатываемого растительного сырья, сопровождаемое резким увеличением поверхности контакта фаз и падением диффузионного сопротивления сырья, что интенсифицирует процесс экстракции и увеличивает выход целевого продукта. При непрерывной подаче сырья через патрубок 17 и экстрагента через патрубки 18 и 20 обрабатываемая ультразвуком экстракционная смесь постепенно переливается через буртик 10 и поступает в диффузорный участок 9 барабана, в котором при отсутствии внешнего противодавления жидкая фаза экстракта отделяются, стекая через его перфорацию в секцию 4 корпуса 1 и выводится из нее по патрубку 21, а твердая фаза отработанного сырья в виде шрота под действием увеличивается центробежной силы выводится из диффузорного участка 9 барабана и из корпуса 1 по патрубку 22.

Выносимые при ультразвуковой обработке экстракционной смеси брызги захватываются вращаемым совместно с барабаном лопатками 12 и сбрасываются обратно в пленку по мере накопления и коагуляции под действием поля центробежных сил.

Таким образом, предлагаемый экстрактор позволяет интенсифицировать процесс экстракции и увеличить выход целевого продукта.

Формула изобретения

Горизонтальный секционный экстрактор для растительного сырья, содержащий горизонтальный цилиндрический 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, и охватывающим барабан перфорированным статором, отверстия перфорации которого снабжены завихрителями и выполнены с отверстиями барабана в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, барабан снабжен буртиком на внутренней поверхности, размещенным в плоскости перегородки, и выполнен с отверстиями в виде сверхзвуковых сопл в первой по ходу материала секции и с диффузорным участком во второй по ходу материала секции корпуса, лопатки закреплены на внутренней поверхности барабана в цилиндрическом участке 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, а патрубок подачи экстрагента сообщен с полостью приводного вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3