Спосіб екстрагування з твердого тіла

Винахід відноситься до способів екстрагування з твердого тіла шляхом контактування його з рідиною в замкненому об'ємі і може бути використаний у хімічній, харчовій, медичній, тютюновій та інших галузях промисловості. Відомий спосіб [В.Н. Стабников, В.Д. Попов, Ф.А. Редьков Процессы и аппараты пищевых производств // Пищепромиздат, Москва, 1959, 454-455с.], згідно з яким екстрагування проводять шляхом створення потоку рідинної фази, що омиває нерухомий об'єм твердої фази, а відділення екстракту - шляхом відстоювання. Відомий спосіб [В.Н. Стабников, В.Д. Попов, Ф.А. Редьков Процессы и аппараты пищевых производств // Пищепромиздат, Москва, 1959, 460-463с.], згідно з яким екстрагування проводять за допомогою створення протитоку фаз, а відділення екстракту - шляхом розшарування. Головним недоліком вказаних способів є досить високі питомі енерговитрати, довготривалість процесів екстрагування та відділення екстракту. Відомий також спосіб екстрагування [П.Г. Романков, М.И. Курочкина Экстрагирование из твёрдых материалов // "Химия", Ленинград, 1983, 197-214с.], згідно з яким з метою інтенсифікації процесу масообміну у дво фазну суміш, що міститься в замкненому об'ємі, вводиться додаткова енергія за допомогою різного роду пристроїв, наприклад, механічних мішалок, гідронасосів, призначених для турбулізації суміші. Недоліком цього способу є низький відсоток корисно реалізованої енергії, яка вводиться до системи, завдяки її реалізації поблизу органу введення (на гранях лопаток механічної мішалки, на виході з гідронасосу), неможливість роботи з високов'язкими сумішами, довготривалість процесів екстрагування та відділення екстракту. Відомий спосіб екстрагування [А.с. СРСР № 1445748 Кл. В 01 D 11/02 -Опубл. в 1988 в Б.И. №47], обраний як прототип, згідно з яким масообмін у дво фазній суміші здійснюється за допомогою постійного рівномірного барботажу. Недоліком цього способу є неможливість швидкого відділення екстракту від твердої фази. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу екстрагування з твердого тіла шляхом імпульсного барботування та вакуумування суміші в паузах між імпульсами газу, що забезпечує інтенсифікацію масообміну в суміші та прискорює відділення екстракту від твердої фази. Це дозволить скоротити питомі енергота часовитрати на отримання кінцевого продукту. Поставлена задача в способі екстрагування з твердого тіла в замкненому об'ємі шляхом барботування вирішується тим, що згідно з винаходом, барботування суміші здійснюють імпульсне, а між імпульсами газу за допомогою вакууму через фільтрувальний елемент відділяють екстракт від твердого фази. Впровадження імпульсного барботажу двофазної суміші забезпечує зростання об'ємного коефіцієнту масообміну між твердою та рідкою фазами за рахунок нестаціонарності граничного шару та збільшення відносної швидкості між частками твердої фази та рідиною. Крім того, завдяки імпульсному режиму барботажу між імпульсами газу проводиться відкачування готового екстракту через фільтр під впливом вакууму. Запропонований спосіб екстрагування забезпечує скорочення тривалості приготування кінцевого продукту у 5-10 разів та зменшення питомих енерговитрат у 2-5 разів у порівнянні з відомими способами. Заявлений спосіб здійснюється таким чином. У верхню частину ємності, яка розділена фільтром на дві частини, завантажують тверду фазу та екстрагент. У нижню частину ємності через систему трубопроводів та електричних пневмоклапанів, що керуються електроприладом, на протязі 0,1-10 секунд подається газ під тиском 1,01-5Ата, який проходить через фільтр і потрапляє в верхню частин у ємності та барботує суміш твердого тіла і рідини, завдяки чому інтенсифікується процес екстрагування і, крім того, відбувається очищення фільтра від часток твердої фази. Після цього по команді від керуючого електроприлада система пневмоклапанів перемикається на вакуумний насос і протягом 0,4-90 секунд під впливом вакуум у при тиску 0-0,5Ата відбувається відділення екстракту від твердої фази, який через фільтруючий елемент відкачується в підфільтрову частину ємності, а потім в резервуар для збору готового екстракту. Так здійснюється робочий цикл, який багатократно повторюється на протязі 2-20 хвилин. Приклад У верхню частину ємності завантажують 1кг подрібненого цикорія та 5л води, нагрітої до температури 70oС. Вмикають управляючий електроприлад і підфільтрова частина ємності за допомогою клапанів, що керуються управляючим електроприладом, та тр убопроводів протягом 2-3 хвилин циклічно (час циклу- 10 секунд) з'єднується то з газодувкою (тиск - 1,1Ата, час з'єднання в циклі - 4 секунди), то з вакуум-насосом (тиск - 0,4Ата, час з'єднання в циклі - 6 секунд). В результаті з'єднання з газодувкою екстрактивні частки цикорія під дією бульбашок газу переходять із твердої фази до рідкої. В результаті з'єднання з вакуум-насосом екстракт цикорія через фільтр під дією вакуум у відділяється від шроту і відкачується до приймальної ємності. За вказаний час відкачується 3,5л п'ятивідсоткового екстракту цикорія. Питомі енерговитрати при цьому складають 3,5кВт.годин/м 3.