Установка для одержання екстрактів

1 Установка для одержання екстрактів, яка містить принаймні один экстрактор з розміщеним у нижній частині барботером, конденсатор, випарник, сепаратор та збірник екстракту, а також магістраль зі зворотним клапаном та запірною арматурою, яка відрізняється тим, що кожний экстрактор оснащений пристроєм терморегулювання, який у сукупності утворює екстрактор-випарник, перфорованою ємністю для сировини, розташованою над барботером з утворенням у нижній частині екстрактора-випарника збірника экстракту, а Винахід відноситься до обладнання для екстракції рослинної, біологічної та інших видів сировини рідкими та газоподібними екстрагентами і може бути використаний у фармацевтичній промисловості при виробництві галенових препаратів, а також в харчовій, парфюмерно-косметичній та інших галузях промисловості для екстрагування, концентрування та інших процесів в системі тверде тіло - рідина Відома установка для екстрагування в системі тверде тіло - рідина, яка включає встановлені на рухомій каруселі екстрактори, збірник рідини, з'єднані між собою, розподільний пристрій, що з'єднує екстрактори зі збірником рідини, нагрівальні пристрої, прилади для відгону рідини, пристрій для завантаження сировини та вивантаження шроту, конденсатори парів рідини, які з'єднані з екстракторами додатковим розподільним пристроєм, джерела вакууму та тиску, які з'єднані з додатко вш також зрошувальним колектором, який встановлено у верхній частині екстрактора-випарника, додатковою магістраллю з фільтром, продуктовим насосом та запірною арматурою, яка з'єднує у замкнений контур збірник екстракту і зрошувальний колектор, та компресором, що встановлений на магістралі між зворотним клапаном і верхньою частиною екстрактора-випарника, а сепаратор розміщено у нижній частині конденсатора, який оснащено вакуумним насосом, усмоктувальний патрубок якого встановлено вище рівня рідини у сепараторі, при цьому екстрактори-випарники з'єднані між собою зустрічно трьома магістралями з запірною арматурою, причому до першої верхньої магістралі підключено конденсатор, а між двома наступними магістралями встановлено гідродинамічний гомогенізатор-диспергатор, вхід якого через третю магістраль з'єднано з виходами продуктових насосів, а вихід через другу магістраль з'єднано з додатковими магістралями 2 Установка за п 1, яка відрізняється тим, що верхня частина екстрактора-випарника обладнана кришкою, яка суміщена зі зрошувальним колектором вим розподільним пристроєм [Авторське свідоцтво СРСР 827102, кл B01D 1/02, 1981] Недоліком цієї установки є низька продуктивність та інтенсивність процесу екстракції, складність конструкції, яка пов'язана з наявністю каруселі та рознесеним розташуванням функціональних вузлів, трудомісткість експлуатації Найбільш близьким технічним рішенням до винаходу, що заявляється, є установка для одержання екстрактів у системі тверде тіло - рідина, що містить принаймні один екстрактор, в нижній частині якого розміщено барботер, конденсатор, випарник, сепаратор, а також збірник екстракту, магістраль зі зворотним клапаном і запірною арматурою та магістралі зі запірною арматурою, що з'єднують конденсатор, екстрактор та випарник у замкнений контур [Патент Російської Федерації 2060777, кл В 01D 11/02, 1996] Відома установка частково ліквідує перелічені недоліки за рахунок виключення гідравлічних О ю со 35292 ударів, що виникають у зєднувальних магістралях, та дозволяє розширити и технологічні можливості Однак основним недоліком цієї установки є обмежена швидкість та низька інтенсивність протікання процесу екстрагування, обумовлена незначною різницею температур у конденсаторі та випарнику, тому що випарник працює у режимі теплового насосу, що значно знижує продуктивність установки і звужує галузь її застосування В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомої установки для одержання екстрактів, в якій за рахунок суміщення випарника з екстрактором і збірником екстракту та оснащення установки гідродинамічним диспергатором-гомогенізатором, а конденсатора - вакуумним насосом досягається інтенсифікація тепломасообміну, підвищення продуктивності а також можливість проводити в одній установці процеси екстрагування, концентрування, диспергацм, гомогенізації та ІНШІ операції, що дозволяє розширити технологічні можливості установки та види сировини, що обробляється Поставлена задача вирішується тим, що установка для одержання екстрактів, яка містить принаймні один екстрактор з розміщеним в нижній частині барботером, конденсатор, випарник, сепаратор та збірник екстракту, а також магістраль зі зворотним клапаном та запірною арматурою, згідно винаходу, кожний екстрактор наділений пристроєм терморегулювання, якій у сукупності утворює екстрактор-випарник, перфорованою ємністю для сировини, розташованою над барботером з утворенням у нижній частині екстрактора-випарника збірника екстракту, а також зрошувальним колектором, який встановлено у верхній частині екстрактора-випарника, додатковою магістраллю з фільтром, продуктовим насосом та запірною арматурою, що з'єднує у замкнений контур збірник екстракту і зрошувальний колектор, та компресором, що встановлений на магістралі між зворотним клапаном і верхньою частиною екстрактора-випарника, а сепаратор розміщено у нижній частині конденсатора, який оснащено вакуумним насосом, усмоктувальний патрубок якого встановлено вище рівня рідини у сепараторі, при цьому екстракторивипарники з'єднані між собою зустрічно трьома магістралями зі запірною арматурою, причому до першої верхньої магістралі підключено конденсатор, а між двома наступними магістралями встановлено гідродинамічний диспергатор-гомогенізатор, вхід якого через третю магістраль з'єднано з виходами продуктових насосів, а вихід через другу магістраль з'єднано з додатковими магістралями Крім того, задача вирішується тим, що верхня частина екстрактора-випарника обладнана кришкою, яка суміщена зі зрошувальним колектором Така сукупність суттєвих ознак сприяє інтенсифікації процесу екстрагування, скороченню тривалості технологичного циклу, підвищенню продуктивності, економічності та ефективності установки а також якості готового продукту за рахунок забезпечення високої дисперсності, що дозволяє розширити технологічні можливості та галузь застосування установки Оснащення екстракторів-випарників пристроями терморегулювання дозволяє сумістити екст рактор з випарником, що дає можливість регулювати параметри температури у процесі екстрагування в залежності від технологічних вимог, наприклад, нагрівати, охолоджувати, термостатувати, за рахунок чого покращуються експлуатаційні показники та розширюються технологічні можливості і галузь застосування установки Оснащення екстракторів-випарників ємностями для завантаження твердого тіла, які перфоровані згори і знизу, та розміщення їх усередині екстракторів-випарників над барботерами з утворенням в нижній частині збірників екстракту дозволяє направити потік рідини через весь нерухомий шар твердого тіла і завдяки цьому забезпечити повну змочуваність його рідиною Наявність у верхній частині екстракторів-випарників зрошувальних колекторів забезпечує рівномірний розподіл рідини по всій поверхні твердого тіла, що обробляється Введення компресорів в магістралі зі зворотними клапанами дозволяє організувати періодичне барботування твердого тіла парами рідини, що утворилися у верхній частині екстракторів-випарників таким чином, щоб не допустити піноутворення і злежування твердого тіла, а також дає можливість забезпечити управління процесом барботування Розміщення сепаратора у нижній частині конденсатора дозволяє інтенсифікувати процес краплевідділення за г рахунок охолодження парів рідини, що утворилися у верхній частині екстракторів-випарників, а наділення конденсатора вакуумним насосом, всмоктувальний патрубок якого розміщено вище рівня рідини у сепараторі, дозволяє знизити температуру пароутворення в екстракторах-випарниках і завдяки цьому створити м'який режим для екстрагування твердого тіла і запобігти його деструкції, що сприяє підвищенню якості готового продукту Сполучення екстракторів-випарників між собою зустрічне трьома магістралями зі запірною арматурою дозволяє застосовувати найбільш поширені методи екстрагування в одній установці (мацерацію, перколяцію, реперколяцію), що розширює її технологічні можливості Введення між другою і третьою магістралями гідродинамічного диспергатора-гомогенізатора, вхід якого через третю магістраль з'єднано з виходами продуктових насосів, а вихід через другу магістраль з'єднано з додатковими магістралями, дозволяє проводити гідродинамічну обробку потоку рідини шляхом його диспергацм і гомогенізації і здійснити дискретно-імпульсне уведення додаткової енергії у процес екстрагування Це сприяє інтенсифікації процесу обробки системи тверде тіло - рідина, а також дає можливість створити м'які умови для вилучення різноманітних видів корисних речовин з твердого тіла і розширити види сировини, що обробляється На фігурі показана схема запропонованої установки Установка для одержання екстрактів у системі тверде тіло-рідина містить екстрактори-випарники 1 і 2 з розміщеними у нижній частині барботерами 3 і 4, збірники екстракту 5 і 6, магістралі 7 і 8 з компресорами 9 і 10, зворотними клапанами 11 і 12 та запірною арматурою 13 і 14, що з'єднують барботери 3 і 4 з верхньою частиною екстракторів 35292 випарників 1 і 2, а також конденсатор 15, в нижній частині якого розміщено сепаратор 16 з патрубком 17 для виходу конденсату Конденсатор 15 наділений також холодильним пристроєм 18 і вакуумним насосом 19, усмоктувальний патрубок якого встановлено вище рівня рідини у сепараторі 16 Екстрактори-випарники 1 і 2 наділені пристроями терморегулювання 20 і 21, перфорованими ємностями 22 і 23 для розміщення твердого тіла, розташованими над барботерами 3 і 4 з утворенням у НІЖНІЙ частині екстракторів-випарників 1 і 2 збірників 5 і 6 екстракту, а також герметичними кришками 24 і 25, які розташовані у верхній частині екстракторів-випарників і суміщені зі зрошувальними колекторами 26 і 27 Збірники екстракту 5 і 6 та зрошувальні колектори 26 і 27 з'єднані у замкнений контур додатковими магістралями 28 і 29 з фільтрами ЗО і 31, продуктовими насосами 32 і 33 та запірною арматурою 34 і 35 та 36 і 37 Поміж собою екстрактори-випарники з'єднані зустрічно трьома магістралями 38, 39 і 40 зі запірною арматурою 41, 42, 43 та 44, 45, 46 Між запірною арматурою 41 і 44 до першої верхньої магістралі 38 підключено конденсатор 15 через запірную арматуру 47, а між двома наступними магістралями 39 і 40 встановлено гідродинамічний диспергатор-гомогенізатор 48, вхід 49 якого з'єднано з третьою магістраллю 40 між запірною арматурою 43 і 46, а вихід 50 з'єднано з другою магістраллю 39 між запірною арматурою 42 і 45 Крім того, установка містить патрубки 51, 52 для подачі рідини в екстрактори-випарники 1 і 2 та патрубки 53, 54 для зливу екстракту, а також блок управління (на схемі умовно не показано) Нижче наведено один з варіантів роботи запропонованої установки Перед початком роботи уся запірна арматура знаходиться у стані «зачинено» Тверде тіло, наприклад, рослинну сировину, завантажують в перфоровану ємність 22 і при відкритій кришці 24 розміщують її усередині екстрактора-випарника 1 над барботером 3, після чого екстрактор-випарник 1 закривають кришкою 24 і герметизують Після ЦЬОГО відкриваються крани 41 і 47, включається вакуумний насос 19 і по магістралям 28 і 38 з екстрактора-випарника 1 видаляється повітря, а сировина піддається вакуумуванню Вакуумування вихідної сухої сировини дозволяє усунути гази, що містяться на поверхні, в порах і капілярах сировини, що сприяє більш повному проникненню рідини По закінченню процесу вакуумування відключається вакуумний насос 19, закриваються крани 41 і 47 а крани 34 і 51 відкриваються і екстрактор-випарник 1 заповнюється рідиною (екстрагентом), після чого крани 51 і 34 закриваються і здійснюється процес настоювання (мацерації) сировини у рідкому екстрагенті, в процесі якого за допомогою пристрою терморегулювання 20 в екстракторівипарнику 1 підтримується задана, у ВІДПОВІДНОСТІ з технологічним регламентом, температура У процесі настоювання проводиться періодичне барботування сировини парами екстрагенту, що утворилися у верхній частині екстрактора-випарника 1 при заповненні його рідиною та в процесі настоювання, для чого відкривається кран 13, включається компресор 9 і по магістралі 7 через зворотний клапан 11 забезпечується циркуляція парів екстра генту з верхньої частини екстрактора-випарника 1 в барботер З У результаті періодичного барботування сировини, яка знаходиться у перфорованій ємності 22, парами екстрагенту відбувається більш повне вилучення корисних компонентів з сировини, не допускається його злежування, що сприяє виключенню застійних зон у перфорованій ємності 22 і поліпшенню тепломасообміну По закінченню процесу настоювання відкриваються крани 34, 43 і 42, включається продуктовий насос 32 і диспергатор-гомогенізатор 48 і отриманий екстракт зі збірника 5 через фільтр ЗО по магістралям 28, 40 та 39, 28 подається у зрошувальний колектор 26 У результаті такої обробки екстрагент прокачується через нерухомий шар сировини, збагачується екстрактивними речовинами, після цього спрямовується в диспергатор-гомогенізатор 48, де піддається диспергуванню та гідродинамічній обробці, і повторно спрямовується через нерухомий шар сировини, тобто здійснюється процес активного перколювання сировини Процес перколювання чергується з барботуванням сировини парами екстрагенту, що утворилися у верхній частині екстрактора-випарника 1, для чого періодично включається компресор 9 Чергування перколювання сировини потоком екстрагенту з барботуванням парами того ж екстрагенту сприяє зринанню бульок газової фази екстрагенту в екстракційній суміші, що забезпечує розпушення сировини, що обробляється, виключає утворення застійних зон у перфорованій ємності 22, а також прискорює процес оновлення поверхні контакту фаз При конденсації бульок екстрагенту відбувається сплескування кавітаційних порожнин з утворенням ударної хвилі високої питомої потужності, що призводить до різкого падіння дифузійного опору сировини і розвитку поверхні контакту фаз, у результаті чого інтенсифікується процес екстрагування По закінченню процесу перколювання відключається диспергатор-гомогенізатор 48, закривається кран 42, відкриваються крани 46 і 37 і екстракт, одержаний в екстракторі-випарнику 1, по магістралях 28, 40 і 29 за допомогою насоса 32 подається на зрошувальний колектор 27 екстрактора-випарника 2, в якому розміщена перфорована ємність 23 з попередньо провакуумованою сировиною При необхідності здійснюється повторне настоювання і перколювання сировини у екстракторівипарнику 2 аналогічно першому Перед розвантаженням екстрактора-випарника 1 проводиться вилучення екстрагента і його парів з відпрацьованої сировини шляхом його гигро або пдрообробки і перегонки отриманої суміші екстрагенту та його парів в конденсатор 15 Для цього відкриваються крани 41 і 47, включаються холодильний пристрій 18 та вакуумний насос 19 і пари екстрагенту з екстрактора-випарника 1 по магістралях 28 і 38 відсмоктуються в конденсатор 15, де вони сжижаються і зливаються в сепаратор 16, звідки періодично видаляються через кран 17 для повторного використання в процесі екстрагування Екстракт, отриманий в екстракторі-випарнику 2, при потребі, концентрують шляхом вакуумтермічного відгону парів екстрагенту у сепаратор 16, для чого відкриваються крани 44 і 47, вклю 35292 чаються вакуумний насос 19 і холодильний пристрій 18, у результаті чого в екстракторі-випарнику 2 відбувається випаровування екстрагенту та концентрація екстракту до заданого, згідно технологічного регламенту, вмісту сухих речовин Після концентрації екстракту крани 44 і 47 з а к р и в а ю п ^ відключаються вакуумний насос 19 і холодильний пристрій 18 Отриманий концентрат вилучається зі збірника 4 насосом 33 через відкриті крани 36 і 54 та фільтр 31 Таке конструктивне виконання установки для одержання екстрактів в системі тверде тіло-рідина забезпечує інтенсифікацію процесу екстрагування, підвищення виходу корисних речовин, продуктивності та ефективності установки, а також дозволяє проводити наступні основні технологічні операції - мацерацію (настоювання) твердого тіла в екстракторах-випарниках 1 і 2, - просте перколювання в екстракторах-випарниках 1 і 2, - барботування твердого тіла в екстракторах-випарниках 1 і 2, - реперколювання з екстрактора-випарника 1 в екстрактор-випарник 2, - реперколювання з екстрактора-випарника 2 в екстрактор-випарник 1, - екстрагування в екстракторах-випарниках 1 і 2 з гомогенізацією і диспергацією екстракту, - вакуумну відгонку рідини з екстракторів-випарників 1 і 2, - вакуум-парову відгонку рідини з екстракторів-випарників 1, 2, - концентрування екстракту в екстракторахвипарниках 1 і 2 та ІНШІ операції Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3