Способ получения экстрактов

 

Изобретение относится к технологии экстракции растительного сырья сжиженными газами и может быть использовано в пищевой промышленности. Из холодильной машины пары хладагента направляют на испарение диоксида углерода из мисцеллы, а хладагент поступает в конденсатор, где, испаряясь, охлаждает газообразный диоксид углерода до температуры конденсации. Это позволяет снизить энергозатраты. 1 ил.

Изобретение относится к технологии экстракции растительного сырья сжиженными газами и может быть использовано в пищевой и других отраслях промышленности при переработке сырья.

Известен способ экстракции растительного сырья (авт.св. 1824908, SU), включающий его обработку сжиженным газом под давлением, сброс давления, слив первичной мисцеллы, повторную обработку сырья органическим растворителем, слив вторичной мисцеллы, выделение экстрактов из мисцелл и их купажирование, отличающийся тем, что с целью повышения производительности процесса, улучшения качества и увеличения выхода целевого продукта, обработку сырья ведут в одном экстракторе, а сброс давления проводят перед сливом вторичной мисцеллы.

Известен также способ получения CO₂-экстрактов (Патент 2041254, Россия), включающий измельчение сырья, его проточную экстракцию диоксидом углерода в экстракторе при равномерном давлении путем многократной циркуляции, слив мисцеллы, с последующей отгонкой и конденсацией диоксида углерода, отличающийся тем, что перед проточной экстракцией в нижнюю часть экстрактора вводят газообразный диоксид углерода до достижения в нем давления не менее 50% от равновесного, после чего подают снизу жидкий диоксид углерода до полного достижения равновесного давления.

Наиболее близок к заявляемому является способ (Г.И.Касьянов, А.В. Пехов, В.И.Бессарабов. Жидкая двуокись углерода как экстрагент душистых и биологически активных веществ растительного сырья. Краснодар 1980, 43 с.), в котором воздушно-сухое растительное сырье измельчают в зависимости от морфологии (листья, стебли, корневища), пропуская через измельчающее устройство (ДКУ, дезинтегратор). Измельченное сырье взвешивают на весах и направляют на загрузку экстракторов. После герметизации в экстракторах устанавливается рабочее давление насыщенных паров растворителя - жидкой CO₂ при температуре конденсации, для чего экстракторы сначала сообщают с газовым пространством конденсатора. Посредством соответствующей арматуры и коммуникаций в экстракторы открывается доступ жидкой CO₂ из сборника. Мисцелла из экстракторов через фильтр направляется в дистиллятор на разделение. Слив мисцеллы контролируют визуально по смотровому фонарю. В качестве теплоносителя в рубашках дистиллятора используется вода с температурой 40 - 50^oC. Отогнанный в дистилляторе парообразный растворитель направляется в конденсатор на сжижение. В змеевике конденсатора циркулирует хладагент с температурой +5^oC.

Полученный из сырья CO₂-экстракт периодически отводится из дистиллятора в специальный приемник. Парообразную фазу растворителя направляют в газгольдер. Проэкстрагированный растительный материал выгружают через нижний люк, и цикл работы повторяется.

Недостатком этого метода является то, что при дистилляции диоксида углерода велики энергозатраты. Эти недостатки устраняются в предлагаемом способе.

Настоящее изобретение решает задачу создания способа получения экстракта из растительного сырья, позволяющего снизить энергозатраты на осуществление процесса конденсации и дистилляции растворителя. Это достигается тем, что используется способ, включающий измельчение сырья, проточную экстракцию диоксидом углерода в экстракторе, слив мисцеллы, отгонку и конденсацию диоксида углерода, отличающийся тем, что технологическая схема дополнительно содержит холодильную машину и для конденсации диоксида углерода используется хладагент, прошедший через холодильную машину, а выделяющееся при этом тепло от работы машины используется при обогреве испарителя для отгонки диоксида углерода.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что в отличие от прототипа, в котором отгонка и конденсация растворителя осуществляются за счет подачи тепла и холода от внешнего источника, в предлагаемом способе холодильная машина включена в технологическую схему и является источником не только холода, но и тепла. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое изобретение отвечает критерию "новизна".

Существующее в настоящее время в нашей стране и за рубежом положение с энергоресурсами жестко ставит вопрос об их экономии.

В прототипе тепло на испарение поступает с горячей водой, а в предлагаемом способе для отгонки диоксида углерода используется утилизируемое тепло от работы холодильной машины. При этом в качестве хладагента используется фреон. Утилизация тепла, получающегося в результате работы холодильной машины, позволяет снизить теплозатраты в процессе производства экстрактов. Кроме того, предлагаемый способ позволяет отказаться от использования в процессе производства воды в качестве теплоносителя, что также способствует снижению энергозатрат за счет отсутствия теплозатрат на нагрев воды.

В предлагаемом способе из холодильной машины пары хладагента с температурой 65-70^oC поступают в рубашку испарителя, где отдают тепло на испарение диоксида углерода из мисцеллы, а хладагент поступает в конденсатор, где испаряясь, охлаждает газообразный диоксид углерода до температуры конденсации. Таким образом, в предлагаемом способе идет значительное снижение энергозатрат и способ отвечает критерию "существенные отличия".

Предлагаемая технологическая схема дает возможность создавать передвижные малогабаритные установки для экстракции эфирномасличного, пряно-ароматического и лекарственного растительного сырья, которые могут работать автономно.

Примеры осуществления заявляемого способа.

Пример 1. Растительное сырье в количестве 20-25 кг измельчают на измельчителе 1 и загружают в экстрактор 2. Экстрактор залюковывают, после чего экстрактор заполняют сначала газообразным, а затем жидким растворителем - диоксидом углерода. После залива и кратковременного настаивания (5-10 мин) начинается процесс проточной экстракции. В нижнюю часть экстрактора непрерывно подается растворитель, а через верхний штуцер мисцелла поступает в испаритель 5. Процесс экстракции проходит при температуре 20-26^oC и давлении 6 - 7 МПа. Пары растворителя из испарителя поступают в конденсатор 4. Сконденсировавшиеся пары растворителя из конденсатора стекают в накопитель, откуда вновь направляются в экстрактор.

Обогрев испарителя и охлаждение конденсатора осуществляются с помощью холодильной машины 7. Из холодильной машины пары хладагента с температурой 65 - 70^oC поступают в рубашку испарителя, где отдают тепло на испарение диоксида углерода и конденсируются. Жидкий хладагент подается в конденсатор, где, испаряясь, охлаждает газообразный диоксид углерода до температура конденсации. По истечении времени экстракции (2 - 6 ч) прекращают подачу жидкого CO₂ в экстракторы. После стекания всей мисцеллы из экстрактора в испаритель экстрактор отключают от испарителя. После чего из экстрактора газообразный CO₂ сбрасывают в сборник-накопитель 3, экстрактор отключают и CO₂-экстракт выгружают.

Пример 2. Листья эвкалипта измельчают на измельчителе 7. Отвешивают 20 кг измельченного сырья и загружают в экстрактор 2. Экстрактор залюковывают, после чего экстрактор заполняют сначала газообразным, а затем жидким растворителем - диоксидом углерода. После залива и кратковременного настаивания (10 мин) начинается процесс проточной экстракции. В нижнюю часть экстрактора непрерывно подается растворитель, а через верхний штуцер мисцелла поступает в испаритель 5. Процесс экстракции проходит при температуре 25^oC и давлении 6,4 МПа. Продолжительность процесса экстракции 4 ч. Пары растворителя из испарителя поступают в конденсатор 4. Сконденсировавшиеся пары растворителя из конденсатора стекают в накопитель, откуда вновь направляются в экстрактор.

Обогрев испарителя и охлаждение конденсатора осуществляется с помощью холодильной машины 7. Из холодильной машины пары хладагента с температурой 65^oC поступают в рубашку испарителя, где отдают тепло на испарение диоксида углерода и конденсируются. Жидкий хладагент подается в конденсатор, где испаряясь, охлаждает газообразный диоксид углерода до температуры конденсации. По истечении времени экстракции (4 ч) прекращают подачу жидкого диоксида углерода в экстрактор. После стекания всей мисцеллы из экстрактора в испаритель экстрактор отключают от испарителя. После этого из экстрактора газообразный диоксид углерода сбрасывают в сборник-накопитель 3, экстрактор отключают и CO₂-экстракт выгружают. Выход CO₂-экстракта эвкалипта составляет 4%.

Пример 3. Почки гвоздики измельчают на измельчителе 7. Отвешивают 25 кг измельченного сырья и загружают в экстрактор 2. Экстрактор залюковывают, после чего экстрактор заполняют сначала газообразным, а затем жидким растворителем - диоксидом углерода. После залива и кратковременного настаивания (10 мин) начинается процесс проточной экстракции. В нижнюю часть экстрактора непрерывно подается растворитель, а через верхний штуцер мисцелла поступает в испаритель 5. Процесс экстракции проходит при температуре 22^oC и давлении 6,1 МПа. Продолжительность процесса экстракции 4 ч. Пары растворителя из испарителя поступают в конденсатор 4. Сконденсировавшиеся пары растворителя из конденсатора стекают в накопитель, откуда вновь направляются в экстрактор.

Обогрев испарителя и охлаждение конденсатора осуществляются с помощью холодильной машины 7. Из холодильной машины пары хладагента с температурой 68^oC поступают в рубашку испарителя, где отдают тепло на испарение диоксида углерода и конденсируются. Жидкий хладагент подается в конденсатор, где испаряясь, охлаждает газообразный диоксид углерода до температуры конденсации. По истечении 4-х часов прекращают подачу жидкого диоксида углерода в экстрактор. После стекания всей мисцеллы из экстрактора в испаритель экстрактор отключают от испарителя. Далее из экстрактора газообразный диоксид углерода сбрасывают в сборник-накопитель 3. Экстрактор отключают и CO₂-экстракт выгружают. Выход CO₂-экстракта почек гвоздики составляет 18%.

Формула изобретения

Способ получения экстрактов, включающий измельчение сырья, проточную экстракцию диоксидом углерода в экстракторе, слив мисцеллы, отгонку и конденсацию диоксида углерода, отличающийся тем, что технологическая схема дополнительно содержит холодильную машину и для конденсации диоксида углерода используют хладагент, прошедший через холодильную машину, а выделяющееся при этом тепло от работы машины используют при обогреве испарителя для отгонки диоксида углерода.

РИСУНКИ

Рисунок 1