Лабораторная установка для газожидкостной экстракции биологически активных веществ из растительного сырья
Полезная модель относится к экстракционному оборудованию пищевой промышленности и предназначена для извлечения ценных компонентов из растительного сырья диоксидом углерода в до- и сверхкритическом состоянии. Сущностью данной полезной модели является повышение эффективности извлечения биологически активных веществ из растительного сырья за счет использования диоксида углерода как в жидком (докритическом) так и в газообразном (сверхкритическом) состоянии. Это достигается тем, что в установке, содержащей конденсатор, экстрактор, дополнительно установлены: сверхкритический СО2-экстрактор, сепаратор, испаритель-перегреватель, насос высокого давления и обратный клапан. Результатом применения данной полезной модели является возможность улучшения качественного состава СО 2-экстрактов за счет обогащения высоколетучих ароматических соединений докритических экстрактов компонентами жиросодержащих и фенольных веществ из сверхкритических экстрактов, полученных из одного и того же сырья.
Полезная модель относится к пищевой промышленности, в частности к экстракционной технологии производства биологически активных веществ из растительного сырья и предназначена для создания лабораторного моделирования процессов газожидкостной экстракции.
Известна установка для газожидкостной экстракции (патент РФ №2127300), которая содержит экстрактор с приводной мешалкой, на лопастях которой консольно закреплены прямоугольные упругие пластины, создающие ультразвуковые колебания в экстракционной смеси. Использование установки обеспечивает интенсификацию процесса экстрагирования и небольшое повышение выхода экстрактивных веществ. Недостатками являются сложность изготовления установки и неполное извлечение ценных компонентов.
Известна также установка для газожидкостной экстракции (патент РФ №2018236), которая содержит установленные в общем корпусе экстрактор и испаритель, разделенные пористой перегородкой и соединенные магистралями с регулируемой запорной арматурой и конденсатором по жидкой и газовой фазе соответственно. Установка позволяет сократить потери экстрагента при загрузке-выгрузке сырья и повысить производительность за счет интенсификации массообмена и ускорения диффузии экстрагента в сырье в процессе экстракции. Недостатком данной установки является неполное извлечение жирорастворимых экстрагируемых веществ. Все ранее известные установки не позволяли совместить процесс до- и сверхкритической экстракции в едином модуле с целью получения всего комплекса биологически активных веществ из растительного сырья.
За прототип полезной модели принята лабораторная установка, предложенная Касьяновым Г.И. (Кизим И.Е. «Пряности и экстракты». - Краснодар: КубГТУ, 1998. - с.35-36.). Она состоит из баллонов со сжиженным газом, конденсатора, внутреннего конденсатора, экстрактора, манипулятора, смотровых стекол, мисцеллосборника, термостатов, холодильного аппарата. Установка позволяет получать экстракты из растительного сырья в докритическом режиме с помощью жидкого диоксида углерода. Недостатком прототипа является неполное извлечение экстрагируемых веществ и длительность процесса экстрагирования.
Задачей заявляемой модели является разработка единого экстракционного модуля, обеспечивающего проводить последовательное извлечение биологически активных веществ из растительного сырья при до- и сверхкритических параметрах газожидкостной экстракции. Это позволяет достичь увеличения скорости и полноты процесса экстракции и получить CO2 -экстракты обогащенные жиросодержащими и фенольными веществами.
Техническим результатом является повышение эффективности извлечения биологически активных веществ из растительного сырья за счет использования жидкого диоксида углерода как в жидком (докритическом) так и в газообразном (сверхкритическом) состоянии. Это достигается тем, что в установке, содержащей конденсатор, экстрактор, дополнительно установлены: сверхкритический СО2-экстрактор, сепаратор, испаритель-перегреватель, насос высокого давления и обратный клапан. Результатом применения данной полезной модели является возможность совмещения процессов до- и сверхкритической экстракции с целью увеличения скорости процесса извлечения биологически активных веществ из растительного сырья и получения CO 2-экстрактов, обогащенных жиросодержащими и фенольными веществами.
На фиг.1 изображена лабораторная установка для газожидкостной экстракции биологически активных веществ из растительного сырья.
Установка состоит из докритического СО2-экстрактора 1, конденсатора 2, сверхкритического СО2-экстрактора 3, сепаратора 4, испарителя-перегревателя 5, сборника экстракта 6, вентилей B1-B 8, обратного клапана ОК, насоса высокого давления H 1.
Установка работает следующим образом. Предназначенное для экстрагирования измельченное растительное сырье в сетчатом контейнере загружается в докритический СО2 -экстрактор 1, который герметизируется, и через вентиль B 2 заливается жидким диоксидом углерода из конденсатора 2, снабженного рубашкой охлаждения. В течение 10-15 мин проходит экстракция настаиванием, а затем, в течение 35-40 мин, проточная экстракция при открытом вентиле В5. Мисцелла собирается в испарителе-перегревателе 5, снабженном тепловой рубашкой. При поступлении в испаритель-перегреватель жидкий диоксид углерода резко вскипает и в виде газовой фазы через вентиль B 1 подается в конденсатор 2. После этого цикл докритической CO2-экстракции многократно повторяется.
Установка позволят проводить процесс экстрагирования в сверхкритическом режиме при давлении свыше 7,2 МПа и температуре более 32°С. С этой целью используется сверхкритический экстрактор 3, в который перегружается проэкстрагированный в докритическом режиме шрот. Наличие в установке испарителя-перегревателя и насоса высокого давления позволяет использовать бескомпрессорный способ подачи CO2, тем самым сократить энергетические и материальные затраты на реализацию сверхкритических экстракционных процессов.
Таким образом полезная модель позволяет увеличить спектр выхода экстрактивных веществ, увеличить скорость экстракции за счет совмещения процессов до- и сверхкритической экстракции в едином экстракционном модуле и межфазового перехода жидкого диоксида углерода в газообразное состояние.
Лабораторная установка для газожидкостной экстракции биологически активных веществ из растительного сырья, включающая конденсатор, экстрактор, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сверхкритический СО2-экстрактор, сепаратор, испаритель-перегреватель, насос высокого давления и обратный клапан, для проведения процессов до- и сверхкритической экстракции в едином экстракционном модуле.
