Экстрактор с вибрационной насадкой

Авторы патента:

Плотников Игорь Борисович (RU)

Иванова Людмила Анатольевна (RU)

Сорокопуд Александр Филиппович (RU)

Иванов Павел Петрович (RU)

B01F11/00 - Смесители с встряхивающими, качающимися или вибрационными устройствами (B01F 13/04 имеет преимущество)

B01D11/02 - твердых веществ

Владельцы патента RU 2702581:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) (RU)

Изобретение относится к колонным массообменным аппаратам непрерывного действия и может быть использовано для экстрагирования (выщелачивания) в системе твердое тело - жидкость в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Экстрактор оснащен заборным устройством, соединяющим колонну с контуром рециркуляции и сменным фильтрующим элементом. Заборное устройство расположено в верхней части колонны в плоскости, совпадающей со средним положением верхней тарелки вибрационной насадки, которая имеет сегментный вырез для перемещения суспензии, при этом над вырезом тарелки устанавливается неподвижная пластина для сглаживания потока суспензии проходящей через него при движении вибрационной насадки вниз. Изобретение позволяет повысить стабильность работы аппарата. 3 ил.

Известен экстрактор вибрационный, включающий вертикальный корпус с устройствами ввода и вывода фаз, установленный в корпусе с возможностью продольного возвратно-поступательного движения шток с закрепленными на нем тарелками, перфорированными свободными отверстиями для прохода фаз, устройства в нижней и средней частях аппарата для непрерывного ввода жидкой фазы в экстрактор, наклонный питающий шнек для непрерывного ввода твердой фазы в низ аппарата, устройство для одновременного вывода фаз в верхней части аппарата, при этом тарелки жестко закреплены на штоке и снабжены бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз (RU 2257937 С1, 10.08.2015).

Недостатками данного технического решения являются недостаточная степень извлечения целевых компонентов и низкая производительность.

Наиболее близким по техническому решению является экстрактор вибрационный, включающий вертикальный корпус с устройствами ввода жидкой фазы, шток с жестко закрепленными на нем тарелками, перфорированными свободными отверстиями для прохода фаз и снабженными бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, наклонный питающий шнек для непрерывного ввода твердой фазы в низ аппарата, устройство для одновременного вывода фаз в верхней части корпуса, контур рециркуляции экстрагента с устройствами для отделения твердой фазы, насосом, напорным баком, расходомером, системой запорных кранов и штуцером для непрерывного ввода возвращаемого экстракта, установленным в нижней половине экстрактора (RU 2545300 С1, 27.03.2015).

Недостатком данной конструкции является использование большого количества дополнительных устройств, предназначенных для очистки и возврата экстрагента в корпус аппарата, что значительно увеличивает капитальные и эксплуатационные расходы конструкции, ее установочные размеры и трудоемкость обслуживания.

Задачей изобретения является уменьшение элементной базы контура внешней рециркуляции и улучшение эксплуатационных характеристик установки.

Поставленная задача решается за счет того, что экстрактор с вибрационной насадкой оснащается контуром внешней рециркуляции, состоящим из заборного устройства, расположенного на уровне верхней перфорированной тарелки и оснащенного фильтрующей решеткой, трубопровода, соединяющего колонну с насосом, и патрубков, оснащенных запорными кранами, обеспечивающими ввод возвращаемого экстракта в соответствующую ячейку колонны.

Технический результат выражается в сокращении количества конструктивных элементов контура внешней рециркуляции и его упрощении, что создает благоприятные условия для повышения стабильности и устойчивости работы аппарата.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез аппарата; на фиг. 2 - фильтрующий элемент; на фиг. 3 - тарелка с сегментным вырезом.

Экстрактор с вибрационной насадкой непрерывного действия состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с устройствами ввода 2 экстрагента и вывода 14 суспензии, шнекового питателя 4 для ввода твердой фазы. В корпусе установлена вибрационная насадка, включающая шток 5 с жестко закрепленными на нем перфорированными тарелками 6 с отбортовкой, направленной в сторону, противоположную движению фаз, и дополнительной перфорированной тарелкой 7 без отбортовки, выполненной в виде диска с сегментным вырезом. В верхней части корпуса 1 в плоскости, совпадающей со средним положением тарелки 7, расположено заборное устройство 8, при этом заборное устройство 8 устанавливается напротив сегментного выреза верхней тарелки 7 (фиг. 3). Заборное устройство 8 оснащено сменным фильтрующим элементом 9, расположенным в стенке корпуса 1 (фиг. 2). Контур внешней рециркуляции включает трубопровод 10, насос 11 и систему кранов 12 для регулирования количества идущего на рециркуляцию экстракта. Форма и размер отверстий фильтрующего элемента определяются исходя из свойств и размеров частиц экстрагируемого материала. Заборное устройство 8 имеет прямоугольную форму со стороны корпуса экстрактора, переходящую в круглую форму в месте соединения с трубопроводом. Над сегментным вырезом в верхней вибрационной тарелке 7 к корпусу жестко закреплена пластина 13, предназначенная для сглаживания колебаний потока суспензии, проходящего через него при движении штока вниз. Ввод свежего экстрагента в аппарат производится через нагнетательный трубопровод насоса 11, что обеспечивает его перемешивание с экстрактом до ввода в аппарат.Соотношение количества экстракта и свежего экстрагента регулируется системой кранов 12 и зависит от вида перерабатываемого сырья.

Экстрактор работает следующим образом. Обрабатываемая твердая фаза подается в шнековый питатель 4, обеспечивающий заданный расход, и загружается в нижнюю часть корпуса экстрактора. Свежий экстрагент и экстракт подаются под нижнюю тарелку вибрационной насадки одновременно через патрубок 2 или раздельно: через патрубки 2 и 3. При этом их соотношение регулируется системой запорных кранов 12 в зависимости от структурно-механических свойств сырья и требуемой концентрации экстракта, выходящего из устройства. Твердая фаза, попадая в нижнюю часть устройства, интенсивно перемешивается с экстрагентом в условиях наложения низкочастотных механических колебаний среды. При этом вследствие возникающего перепада давления по обе стороны вибрационных тарелок 6, происходит формирование гидродинамической обстановки, характеризующейся знакопеременным движением обрабатываемой среды, при котором обеспечивается высокая скорость образования коротких кавитационных волн и вихрей при прохождении жидкости через отверстия перфорации тарелок. Данная гидродинамическая обстановка сопровождается ударными воздействиями на обрабатываемую систему в фазе сжатия и растягивающими усилиями в фазе растяжения, что способствует измельчению и доизмельчению частиц твердой фазы, уменьшению толщины пограничного слоя и его интенсивному обновлению.

Образовавшаяся в виброожиженном слое суспензия движется снизу вверх вдоль оси экстрактора за счет вытеснения ее свежими объемами экстрагента и твердой фазы, поступающими в нижнюю часть аппарата. Продолжительность нахождения суспензии в аппарате определяется скоростью подачи фаз, гидродинамическими условиями, созданными в аппарате, а также длиной пути движения фаз в аппарате. Достигнув заборного устройства 8, часть образовавшегося экстракта отводится через фильтрующий элемент 9 в трубопровод 10 за счет разряжения создаваемого насосом 11, и далее через систему регулировочных кранов 12 направляется к патрубку 2 или 3 для интенсификации массообмена за счет улучшения смачиваемости частиц твердой фазы. С целью предотвращения закупоривания фильтрующего элемента 9 верхняя вибрационная тарелка 7 устанавливается на уровне оси фильтрующего элемента и выполнена в виде перфорированного диска без отбортовки, что обеспечивает при ее возвратно-поступательном движении с рабочей частотой формирование разнонаправленных струй у стенки аппарата и смывание частиц твердой фазы с поверхности фильтрующего элемента. Сегментный вырез в вибрационной тарелке 7 создает гидродинамические условия для отвода твердой фазы от фильтрующего элемента 9. Пластина 13 задерживает образующийся поток суспензии при движении тарелки 7 вниз, предотвращая разбрызгивание суспензии, сопровождающееся ее насыщением воздухом.

Полученная суспензия отводится из аппарата через патрубок 14 и направляется на дальнейшую обработку.

Экстрактор с вибрационной насадкой, включающий вертикальный корпус с устройствами ввода жидкой фазы, шток с жестко закрепленными на нем тарелками, перфорированными свободными отверстиями для прохода фаз и снабженными бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, наклонный питающий шнек для непрерывного ввода твердой фазы в нижнюю часть аппарата, устройство для одновременного вывода фаз в верхней части корпуса, контур рециркуляции экстрагента, отличающийся тем, что в корпусе установлена вибрационная насадка, дополнительно включающая верхнюю перфорированную тарелку без отбортовки, выполненную в виде диска с сегментным вырезом, в верхней части корпуса в плоскости, совпадающей со средним положением тарелки, располагается заборное устройство напротив сегментного выреза верхней тарелки, соединяющее корпус с контуром рециркуляции и оснащенное сменным фильтрующим элементом, а над сегментным вырезом тарелки устанавливается неподвижная пластина.

Похожие патенты:

Шнековый экструдер // 2701837

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано для переработки зерновых культур методом экструзии. Шнековый экструдер содержит корпус с загрузочным патрубком и расположенный в корпусе шнек с механизмом вибрации, на корпусе закреплена пластинчатая пружина, на которой установлен подшипниковый узел, связанный подшипниками со шнеком, при этом на подшипниковом узле закреплен редуктор-разветвитель с двумя симметрично расположенными дисбалансами, а ведущий вал редуктора-разветвителя через передачу с гибким элементом связан со вторым валом конического редуктора, при этом первый выходной вал передачей с гибким элементом связан со шнеком, а конический редуктор связан с мотором.

Способ формирования водотопливной эмульсии // 2701479

Способ относится к способу получения водотопливных эмульсий (ВТЭ) в энергетических установках. Технический результат направлен на повышение качества формируемой ВТЭ и упрощение способа ее приготовления.

Пульсационный аппарат с вставкой в пульсационной камере и способ управления им // 2695189

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в гетерогенных системах жидкость - твердые частицы и жидкость - жидкость (например, растворение, дегидратация, эмульгирование, экстрагирование), в том числе для процессов, в которых твердые частицы склонны к образованию больших труднорастворимых кусков, например при абсорбции атмосферной влаги либо при контакте твердой фазы с жидкостью, а после растворения твердой фазы продолжается процесс взаимодействия между тяжелым концентрированным раствором и непрореагировавшей легкой жидкостью, либо при суспендировании полидисперсной смеси частиц, образующих плотный осадок, в том числе гелеобразный, и может быть использовано в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой, биотехнологической и других отраслях промышленности.

Роторно-пульсационный аппарат // 2687418

Изобретение относится к процессам интенсификации экстрагирования, интенсификации процессов гомогенизации, эмульгирования, диспергирования гетерогенных систем и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.

Винторычажный смесительный механизм // 2687407

Изобретение относится к перемешивающим устройствам, применяемым в пищевой, медицинской, химической и строительной отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве с целью смешивания различных материалов, приготовления однородных сред и выравнивания концентрации перемешиваемых веществ по всему объему.

Роторно-вибрационный смеситель // 2685674

Изобретение относится к смесительным устройствам для смешивания высокодисперсных и нановеществ и может быть использовано в сельскохозяйственной, химической, пищевой, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Способ экспресс-выделения днк из размороженной крови // 2679907

Изобретение относится к области биологии и медицины и предназначено для экспресс-выделения ДНК из размороженной крови. Проводят забор 2 мл цельной венозной крови в пробирки, содержащие ЭДТА-К3.

Способ переработки зернистых материалов и устройство для его осуществления // 2675554

Группа изобретений относится к устройству и способу переработки зернистых материалов и может быть использована в производстве строительных материалов, стекольной, литейной и химической промышленности.

Смеситель для сыпучих материалов // 2674132

Изобретение относится к оборудованию для смешивания сыпучих материалов и может быть использовано в строительной, химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Вибрационный смеситель // 2673283

Изобретение относится к устройствам для перемешивания многокомпонентных смесей и может быть использовано преимущественно в химической и строительной промышленности, а также в других областях промышленной индустрии, где необходимо производство данного типа смесей.

Композиция на основе хвойной зелени и способ её получения // 2701562

Изобретение относится к фармацевтической, парфюмерно-косметической и пищевой промышленности, а именно к композиции на основе водной фракции углекислотного экстракта хвойной зелени.

Способ выделения эуглобалей ацилфлороглюцинол-монотерпенового ряда из листьев эвкалипта прутовидного // 2700699

Настоящее изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу выделения эуглобалей ряда ацилфлороглюцинол-монотерпенов из листьев эвкалипта прутовидного.

Способ получения плодово-ягодных экстрактов // 2699656

Изобретение относится к пищевой и фармацевтической промышленности, а именно к способу получения плодово-ягодного экстракта, обладающего антиоксидантной активностью.

Экстрактор // 2699630

Изобретение относится к устройствам, которые используют при сепарации, например, при выделении растворителя из гранулированного материала, пропитанного этим растворителем.

Экстрактор // 2699630

Способ производства биогенных препаратов // 2698707

Изобретение относиться к фармацевтической промышленности, а именно к способу производства биогенных препаратов. Способ производства биогенного препарата включает использование сырья из субпродуктов и боенских отходов, выдержку сырья в условиях холодильника, измельчение сырья, разведение его активным раствором гипохлорита натрия в при последующей экстракции сырья в условиях холодильника, при этом экстракцию проводят в условиях холодильника при последующем разведении экстракта гипохлоритом натрия и обработкой полученного экстракта ультразвуком, далее осуществляют фильтрацию полученного экстракта, фасовку и стерилизацию в автоклаве при определенных условиях.

Способ получения лекарственных субстанций из змееголовника молдавского (dracocephalum moldavica l.) // 2696867

Изобретение относится к способу получения экстракта из травы змееголовника молдавского (Dracocephalum moldavica L.), содержащего флавоноиды, обладающего нейротропной активностью, заключающийся в экстракции измельченного сырья этиловым спиртом, фильтрации, упаривании, при котором измельченную траву змееголовника молдавского, в фазе бутонизации и цветения, трижды экстрагируют - 50-ти % этиловым спиртом, при соотношении сырье : экстрагент равном 1:10, при комнатной температуре, при подаче на каждую последующую экстракцию свежий экстрагент, равный слитому извлечению, полученные экстракты упаривают последовательно по мере поступления до объема до 1/20, водные кубовые концентраты объединяют и обрабатывают три раза хлороформом в соотношении хлороформ : водная фаза равном 1:2, органическую фазу отделяют, а водный кубовый остаток переосаждают спиртом этиловым 96% в соотношении 1:10, выпавший осадок отстаивают, упаренный надосадочный раствор из предыдущей стадии растворяют при 65°C в дистиллированной воде с добавлением катионита Ку-2-8-чс(Н+) до pH равного 3, фильтруют, полученный раствор экстрагируют н-бутанолом трижды в соотношении 1:2, водный слой отделяют, бутанольный экстракт промывают водой дистиллированной дважды, а затем промытый водой бутанольный экстракт отгоняют в виде азеотропы с водой, с получением экстракта.

Средство на основе травы монарды дудчатой, обладающее активностью в отношении штамма burkholderia при муковисцидозе // 2695663

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к средству на основе травы монарды дудчатой, обладающему ингибирующей активностью в отношении штамма Burkholderia при муковисцидозе.

Способ получения настойки из листьев тополя черного, обладающей активностью в отношении штаммов burkholderia // 2695661

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения настойки из листьев тополя черного, обладающей ингибирующей активностью в отношении штаммов Burkholderia.

Способ получения средства, обладающего адаптогенной активностью // 2695335

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения средства, обладающего адаптогенной активностью. Способ получения лекарственного средства, обладающего адаптогенной активностью, представляющего собой сухой экстракт, полученный из следующего растительного сырья в соотношении: корневища девясила высокого 333 г, плодов облепихи крушиновидной 333 г, плодов кориандра посевного 333 г, которое измельчают на мельнице до размера частиц диаметром 1 мм и экстрагируют 50% этиловым спиртом в соотношении сырье:экстрагент, равном 1:16, при температуре 60°С и постоянном перемешивании, процесс повторяют трижды, после чего объединенные извлечения упаривают до 1/3 первоначального объема и очищают сепарированием, полученный очищенный экстракт доупаривают до 1/5 первоначального объема, высушивают в вакуумной сушилке при температуре 60°С в течение 8 ч и измельчают на мельнице пропеллерного типа.