Установка экстракционная
Установка относится к оборудованию для проведения экстракционных процессов при переработке растительного сырья и может быть использована в пищевой промышленности, производстве фармацевтических препаратов и парфюмерной продукции. Установка экстракционная - аппарат противоточный непрерывного действия состоит из вертикального экстрактора, оборудованного системой подогрева, подогреваемой емкостью для экстрагента, декантором, шнеками подачи сырья и выгрузки отработанного материала и шлюзовыми затворами, снабженными электроприводами с регулируемой частотой вращения рабочего органа. На приводном валу шлюзового затвора системы подачи сырья по обе стороны от него закреплены шестерни конической зубчатой передачи, которые приводят во вращение вертикальные валы, входящие внутрь корпуса экстрактора и снабженные пальцами, расположенными по высоте валов в шахматном порядке. Предложенная конструкция позволяет производить равномерный прогрев сырья и его распределение в объеме аппарата, предотвращать уплотнение сырьевой массы в экстракторе, улучшая тем самым контакт сырья с экстрагентом, что интенсифицирует массообменные процессы, повышает глубину извлечения экстрактивных веществ, позволяет более полно перерабатывать сырье.
Установка относится к оборудованию для проведения экстракционных процессов при переработке растительного сырья и может быть использована в пищевой промышленности, в производстве фармацевтических препаратов и парфюмерной продукции.
В основе технологического процесса, реализуемого в существующих экстракционных установках, лежит принцип экстрагирования - массообменный процесс разделения смеси жидких или твердых веществ с помощью избирательных растворителей (экстрагентов). Процесс экстракции состоит из следующих операций: смешивание исходных веществ с экстрагентом, механическое разделение двух образующихся фаз, удаление экстрагента из обеих фаз и его регенерацию для повторного использования. После механического разделения получают раствор извлекаемого вещества в экстрагенте (экстракт) и остаток исходного твердого вещества.
Известна простая по конструкции и достаточно распространенная экстракционная установка периодического действия (Машины и аппараты пищевых производств: в 2-х кн. Кн.2. С.Т.Антипов, И.Т.Кретов., А.Н.Остриков и др. Под ред. В.А.Панфилова. - М.: Вш., 2001, стр.970), которая представляет собой конструкцию, состоящую из экстрактора, расположенного над ним напорного мерника для экстрагента, насоса и системы трубопроводов. Экстрагирование протекает при интенсивном движении экстрагента через слой сырья, укладываемого на перфорированное днище экстрактора.
Подобные установки требуют периодического отключения для ручной разгрузки отработанного сырья и загрузки следующей порции. Кроме того, неподвижно лежащий слой сырья уплотняется в процессе работы, повышая гидравлическое сопротивление, что снижает производительность установки и повышает расход электроэнергии на перекачивание жидких сред.
В патенте 
2056895 РФ описан экстрактор непрерывного действия, содержащий корпус, устройства для загрузки исходного сырья, ввода экстрагента и выгрузки отработанного сырья, перемешивающий элемент в виде диска с лопастями. Кроме того, на боковой поверхности корпуса расположено устройство возбуждения ультразвуковых колебаний. Введение в конструкцию непрерывно действующего экстрактора перемешивающего элемента выполненного в виде диска с лопастями и устройства ультразвуковых колебаний обеспечивает повышение эффективности перемешивания, как за счет механического воздействия (лопастями), так и за счет физического воздействия (ультразвуком) с образованием кавитационных пузырьков в жидкости, что интенсифицирует процесса экстрагирования из твердой фазы, тем самым, повышая эффективность всей установки.
К недостаткам следует отнести применение в качестве перемешивающего элемента диска с лопастями, расположенного в нижней части аппарата, что снижает эффективность работы установки, так как интенсивный процесс перемешивания производится только в нижней части экстрактора, а увеличение скорости приводит к разрушению структуры материала сырья и образованию мелких частиц, загрязняющих экстрагент. При малой мощности ультразвукового генератора интенсивность перемешивания не распространяется на весь объем материала, а при увеличении его мощности резко возрастают энергозатраты.
В качестве прототипа рассмотрим вертикальный противоточный экстрактор непрерывного действия (патент РФ 87639).
Установка экстракционная противоточная непрерывного действия включает вертикальный экстрактор, снабженный декантатором и шлюзовыми затворами, шнеки подачи и выгрузки сырья, при этом корпуса экстрактора и емкости для экстрагента снабжены индукционными подогревателями, а шлюзовые затворы - электроприводами с регулируемой частотой вращения рабочего органа.
Конструкция установки, снабженная индукционными подогревателями экстрактора и емкости для экстрагента, позволяет производить плавное регулирование температуры обрабатываемого сырья и экстрагента, что интенсифицирует массообменные процессы и повышает глубину извлечения экстрактивных веществ. Наличие шлюзовых затворов с регулируемым приводом позволяет задавать время нахождения сырья в зоне контакта с экстрагентом в зависимости от их физико-химических свойств, что позволяет оптимизировать процессы экстракции.
Однако данная конструкция обладает рядом недостатков, в частности, имеет место послойное уплотнение загружаемой массы, падающей со значительной высоты, что препятствует равномерному прогреву сырья в объеме, увеличивает гидравлическое сопротивление слоя, ухудшая этим процесс массообмена и снижая эффективность работы установки, осложняет процесс выгрузки отработанного сырья и т.д.
В предлагаемой конструкции установки ставится задача повышения эффективности за счет увеличения глубины извлечения экстрактивных веществ и предотвращения уплотнения сырьевой массы в экстракторе, что обеспечит равномерный прогрев сырья и его распределение в объеме аппарата, а также снижение гидравлического сопротивления слоя сырья, улучшая контакт сырья с экстрагентом и интенсифицируя массообменные процессы, позволит более полно перерабатывать сырье без дополнительных энергозатрат.
Поставленная задача решается с помощью установки предлагаемой конструкции. Установка экстракционная, включающая экстрактор вертикальный с системой подогрева, снабженный декантатором, шлюзовыми затворами с регулируемым приводом и шнеками подачи свежего сырья и выгрузки отработанного. На валу загрузочного шлюзового затвора по обе стороны установлены шестерни конической зубчатой передачи, приводящие во вращение вертикальные валы, входящие внутрь корпуса экстрактора и снабженные пальцами, расположенными по высоте валов в шахматном порядке.
Предлагаемая конструкция установки снабжена вертикальными валами с пальцами, вращающимися на малых скоростях синхронно со шлюзовым затвором. Это позволяет производить равномерный прогрев сырья и его распределение в объеме аппарата, а также предотвращать уплотнение сырьевой массы в экстракторе, улучшая тем самым контакт сырья с экстрагентом, интенсифицируя массообменные процессы. При этом реализуемые скорости вращения вертикальных валов повышают глубину извлечения экстрактивных веществ, не вызывая при этом разрушения структуры материала, вымывания и уноса мелких частиц, что способствует более глубокой переработке сырья. Все это дает возможность повысить эффективность работы установки.
Установка экстракционная (Фиг.1) включает корпус экстрактора 1, снабженный декантатором 2. К корпусу экстрактора крепятся загрузочный и разгрузочный шлюзовые затворы 3. На валу загрузочного шлюзового затвора 3 по обе стороны от него установлены шестерни 4 конической зубчатой передачи, приводящие во вращение вертикальные валы 5, входящие внутрь корпуса 1 экстрактора и снабженные пальцами, расположенными по высоте валов в шахматном порядке. Декантатор 2 связан трубопроводом с емкостью подогрева экстрагента 6, оснащенной индукционным подогревателем 7. В нижней части корпуса 1 установлен коллектор подачи экстрагента, связанный трубопроводом с емкостью 6 подогрева экстрагента, также оборудованной системой индукционного нагрева. Шнековые подаватели снабжены электроприводами 8 с частотными преобразователями.
Предлагаемая установка является противоточной непрерывно действующей и работает следующим образом. Исходное сырье по трубопроводу поступает в расходную емкость шнекового подавателя, откуда посредством шнека подается в корпус экстрактора 1 через шлюзовый затвор 3, каждый поворот вала которого посредством конической зубчатой передачи 4 приводит во вращение вертикальные валы 5 с пальцами, разрыхляющими сырье и распределяющими его равномерно в объеме аппарата.
Из емкости 6 экстрагент, подогретый индукционным подогревателем 7, подается насосом по трубопроводу через коллектор и поступает в корпус экстрактора 1. Далее поднимаясь через слой сырья, вымывая требуемые компоненты, через декантатор 2 и процеживатель экстрагент сливается в емкость 6. Через установленный промежуток времени в соответствии с технологическим регламентом полученная жидкость перекачивается в выпарной аппарат. Одновременно производится выгрузка отработанной и подача следующей порции сырья. Отработанное сырье подается на удаление жидкой фазы. Наличие датчиков температуры позволяет контролировать и поддерживать заданные температуры в процессе работы установки. Процесс подачи и выгрузки сырья, находящегося в корпусе экстрактора 1, осуществляется с помощью шнековых подавателей, снабженных приводом 8 с частотным регулированием угловой скорости вращения рабочего органа таким образом, чтобы замена всего столба сырья происходила за время, предусмотренное технологическим регламентом.
Установка экстракционная, включающая экстрактор вертикальный с системой подогрева, снабженный декантатором, шлюзовыми затворами с регулируемым приводом и шнеками подачи сырья и выгрузки отработанного материала, отличающаяся тем, что на валу загрузочного шлюзового затвора по обе стороны от него установлены шестерни конической зубчатой передачи, приводящие во вращение вертикальные валы, входящие внутрь корпуса экстрактора и снабженные пальцами, расположенными по высоте валов в шахматном порядке.
