Установка для газожидкостной экстракции

 

Установка используется при экстрагировании биологического сырья сжиженными газами. Установка содержит соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, средства подачи сырья и экстрагента, сборники экстракта и шрота и барботер, установленный в нижней части экстрактора, имеющий выходные отверстия в виде сопл и соединенный с испарителем через регулируемый обратный клапан, конструкция которого обеспечивает пульсирующий режим подачи газовой фазы экстрагента. Эксплуатация установки обеспечивает повышение производительности за счет увеличения удельной энергоемкости создаваемых в экстракционной смеси ультразвуковых колебаний. 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для экстрагирования биологического сырья сжиженными газами.

Известна установка для газожидкостной экстракции, содержащая соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, средства подачи сырья и экстрагента, сборники экстракта и шрота и установленный в нижней части экстрактора барботер с сопловыми выходными отверстиями, сообщенный магистралью с регулируемой запорной арматурой с испарителем (RU, патент 2021336, кл. C 11 B 9.02, 1994).

Недостатком этой установки является низкая производительность.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для газожидкостной экстракции, содержащая соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, средства подачи сырья и экстрагента, сборники экстракта и шрота и установленный в нижней части экстрактора барботер с сопловыми выходными отверстиями, на входах в которые установлены завихрители, соединенный магистралью с регулируемым обратным клапаном с испарителем (RU, патент 2060029, кл. A 61 K 35.00, 1996).

Эта экстракционная установка имеет по сравнению с предыдущей несколько повышенную производительность за счет возможности создания в экстракционной смеси ультразвуковых колебаний большей удельной энергоемкости.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности установки. Этот результат достигается тем, что в установке для газожидкостной экстракции, содержащей соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, средства подачи сырья и экстрагента, сборники экстракта и шрота и установленный в нижней части экстрактора барботер с сопловыми выходными отверстиями, соединенный магистралью с регулируемым обратным клапаном с испарителем, согласно изобретению, обратный клапан выполнен в виде размещенного в корпусе между двумя седловинами с возможностью перемещения шара упругого элемента, размещенного со стороны седловины, обращенной к барботеру, с возможностью взаимодействия с шаром и регулировки степени сжатия.

Это позволяет повысить производительность установки за счет увеличения удельной энергоемкости создаваемых в экстракционной смеси ультразвуковых колебаний.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 показан фрагмент барботера; на фиг. 3 представлен обратный клапан, продольный разрез.

Установка для газожидкостной экстракции содержит соединенные в замкнутый контур экстрактор 1, испаритель 2 и конденсатор 3, средства 4 и 5 подачи сырья и экстрагента соответственно, сборники 6 и 7 экстракта и шрота соответственно и барботер 8, установленный в нижней части экстрактора 1 и соединенный с испарителем 2 магистралью с регулируемым обратным клапаном 9. Выходные отверстия барботера 8 выполнены в виде сопел 10 и могут быть снабжены установленными на входах завихрителями 11. Обратный клапан 9 содержит корпус 12, две седловины 13 и 14, между которыми размещен с возможностью перемещения шар 15 и упругий элемент 16, установленный с возможностью взаимодействия с шаром 15 со стороны седловины 14, обращенной к барботеру 8, и регулировки степени сжатия посредством винта 17.

Установка работает следующим образом.

Биологическое сырье средством 4 подают в экстрактор 1. Средством 5 в замкнутый контур подают сжиженный газ, используемый в качестве экстрагента. Проходя через заполненный сырьем экстрактор 1, экстрагент обогащается экстрактивными веществами и в виде мисцеллы стекает в испаритель 2. В испарителе 2 происходит разделение мисцеллы путем выпаривания экстрагента. Его газовая фаза распределяется посредством обратного клапана 9 на два потока, один из которых поступает в конденсатор 3, в котором экстрагент сжижается, и возвращается в экстрактор 1, а второй поток проходит через обратный клапан 9, поступает в барботер 8 и проходит через него в экстрактор 1.

При проходе через обратный клапан 9 газовый поток отжимает шар 15 от седловины 13, перемещая его по корпусу 12 до соприкосновения с седловиной 14 и сжимая упругий элемент 16. При взаимодействии шара 15 с седловиной 14 поток прерывается, а упругий элемент 16 возвращает шар 15 к седловине 13, вновь прерывая поток в момент их контакта. Частота колебаний шара 15 регулируется аналогично усилию открытия клапан 9 посредством регулировки степени сжатия упругого элемента 16 винтом 17.

Проходящий через обратный клапан 9 поток поступает через сопла 10, возможно закручиваясь завихрителями 11 в экстракционную смесь. В соплах 10 поток достигает сверхзвуковой скорости истечения и с адиабатным расширением поступает в экстрактор 1. На выходе из сопел 10 происходит турбулентный срыв потоков газовой фазы экстрагента, особенно интенсивный в момент перекрытия шаром 15 обратного клапана 9. При наличии завихрителей 11 поток на некотором участке траектории от выхода из сопел 10 имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнений в узлах бочек. За счет охлаждения при адиабатном расширении в соплах 10 и теплообмена с экстракционной смесью пузырьки паров экстрагента конденсируются со схлопыванием кавитационных полостей. Таким образом, в экстракционной смеси возникает поле колебаний давления ультразвуковых частот, которое способствует разрушению клеточной структуры биологического сырья, снижению его диффузионного сопротивления и увеличению поверхности контакта фаз. Повышение энергоемкости ультразвуковых колебаний за счет интенсификации турбулентного срыва потоков газовой фазы экстрагента на выходе из сопел 10 обеспечивает ускорение всех перечисленных выше процессов, то есть ускоряет массообмен и приводит к повышению производительности установки за счет сокращения продолжительности экстрагирования.

Накапливающийся в испарителе 2 экстракт сливают в сборник 6. Шрот из экстрактора 1 удаляют в сборник 7. Необратимые потери сжиженного газа со шротом восполняют путем подпитки из средства 5.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить производительность за счет уменьшения времени экстрагирования биологического сырья при увеличении удельной энергоемкости генерируемых в экстракционной смеси ультразвуковых колебаний.

Формула изобретения

Установка для газожидкостной экстракции, содержащая соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, средства подачи сырья и экстрагента, сборники экстракта и шрота и установленный в нижней части экстрактора барботер с сопловыми выходными отверстиями, соединенный магистралью с регулируемым обратным клапаном с испарителем, отличающаяся тем, что регулируемый обратный клапан выполнен в виде размещенного в корпусе между двумя седловинами с возможностью перемещения шара упругого элемента, размещенного со стороны седловины, обращенной к барботеру, с возможностью взаимодействия с шаром и регулировки степени сжатия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3