Вакуум-віброекстрактор періодичної дії з комбінованим енергопідведенням

Реферат: Винахід належить до екстракційної техніки періодичної дії і може бути використаний у харчовій та фармацевтичній промисловостях для екстрагування цільових компонентів із подрібненої рослинної сировини плодово-ягідного, кореневого, трав'яного, листового та зернового походження. Вакуум-віброекстрактор періодичної дії з комбінованим енергопідведенням, що містить циліндричний корпус з кришкою із розміщеним на ній віброприводом, з'єднаним через шток та перфорований диск з гнучким контейнером, що має проникну поверхню для екстрагента, закріпленим на сітчастій нерухомій опорі, під якою в нижній частині корпуса розміщено регульований за амплітудою і частотою коливань випромінювач високочастотних механічних коливань. Згідно з винаходом, апарат додатково оснащений зовнішнім вакуумованим циркуляційним контуром, який складається з барометричної трубки, що з'єднує робочий об'єм апарата з випарним пристроєм, який має обвідний контур і парову камеру, що з'єднані із збірником конденсату через конденсатор. Технічним результатом є підвищення активізації зовнішньої та внутрішньої дифузії в умовах розрідження - масоперенесення всередині частинок твердої фази до поверхні контакту фаз, з кінцевою метою забезпечення інтенсивної безперервності внутрішніх та зовнішніх дифузійних потоків екстрактивних речовин та поглибленого їх вилучення із сировини та, одночасно, - можливість роботи апарата в режимі випарювання (згущення) екстракту. UA 113085 C2 (12) UA 113085 C2 UA 113085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до екстракційної техніки періодичної дії і може бути використаний у харчовій та фармацевтичній промисловостях для вилучення цільових компонентів із подрібненої рослинної сировини плодово-ягідного, кореневого, трав'яного, листового та зернового походження. Найбільш близьким до об'єкта, що заявляється, за технічною суттю та досягнутим результатом є апарат [патент України на винахід № 103838, бюл. № 22, від 25.11.2013], що містить циліндричний корпус з кришкою із розміщеним на ній віброприводом, з'єднаним через шток та перфорований диск з гнучким контейнером, що має проникну поверхню для екстрагенту, закріпленим на сітчастій нерухомій опорі, під якою в нижній частині корпуса розміщено регульований за амплітудою і частотою коливань випромінювач високочастотних механічних коливань з можливістю зміни його положення вздовж осі корпуса апарата, що в комбінації з низькочастотними механічними коливаннями від віброприводу забезпечують інтенсивне масоперенесення всередині твердої фази і одночасне масовідведення екстрактивних речовин з твердої в рідку фазу системи. При цьому нагрівна оболонка та розміщений під опорою теплоелектронагрівач (ТЕН) забезпечують запланований температурний режим процесу. Недоліком цього віброекстрактора, його процесно-апаратурних показників, є відсутність можливості створювати та підтримувати в робочому об'ємі апарата умови розрідження під час екстрагування. Відсутність розрідження в апараті не забезпечує проведення процесу при понижених температурах, що тягне за собою зменшення вилучених із сировини розчинних компонентів та зниження якісних показників екстракту. В основу винаходу поставлено задачу створення такої конструкції вібраційного екстрактора, яка забезпечуватиме застосування більшої кількості перерахованих фізичних ефектів, які в комбінації, при їх використанні під час роботи апарата, активізуватимуть зовнішню та внутрішню дифузію - масоперенесення всередині частинок твердої фази до поверхні контакту фаз, з кінцевою метою забезпечення інтенсивної безперервності внутрішніх та зовнішніх дифузійних потоків екстрактивних речовин та поглибленого їх вилучення із сировини та одночасно можливість роботи апарата в режимі випарювання (згущення) екстракту. Поставлена задача вирішується тим, що вакуум-віброекстрактор періодичної дії з комбінованим енергопідведенням, що містить циліндричний корпус з кришкою із розміщеним на ній віброприводом, з'єднаним через шток та перфорований диск з гнучким контейнером, що має проникну поверхню для екстрагенту, закріпленим на сітчастій нерухомій опорі, під якою в нижній частині корпуса розміщено регульований за амплітудою і частотою коливань випромінювач високочастотних механічних коливань. Згідно з винаходом, апарат додатково оснащений зовнішнім вакуумованим циркуляційним контуром, який складається з барометричної трубки, що з'єднує робочий об'єм апарата з випарним пристроєм, який має обвідний контур і парову камеру, що з'єднані із збірником конденсату через конденсатор, та регулювальних кранів. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваним технічним результатом полягає в наступному. В конструкції екстрактора одночасно реалізується накладання на робоче середовище поля низькочастотних механічних коливань механічним вібрувальним пристроєм, поля високочастотних механічних коливань від електромеханічного випромінювача та розрідження в робочому об'ємі апарата від вакуум-насоса. Створення розрідження в апараті забезпечує поглиблене вилучення екстрактивних речовин із сировини, отримання екстрактів підвищеної якості та надає можливість введення в конструкцію апарата вакуумованого циркуляційного контуру, призначеного для упарювання (згущення) екстракту після закінчення віброперемішування робочого середовища. Апарат, що пропонується, схематично зображено на кресленні. Вібраційний екстрактор складається з корпусу 1 та кришки 2 із розміщеним на ній віброприводом 3, з'єднаним через шток 4 та перфорований диск 5 з гнучким контейнером 6, що має проникну поверхню для екстрагенту, закріпленим на сітчастій нерухомій опорі 7, під якою в нижній частині корпуса 1 розміщено регульований за амплітудою і частотою коливань випромінювач високочастотних механічних коливань 8 з можливістю зміни його положення вздовж осі корпуса апарата, що в комбінації з низькочастотними механічними коливаннями від віброприводу 3 забезпечують інтенсивне масоперенесення. При цьому нагрівна оболонка 10 та розміщений під опорою 7 ТЕН 9 забезпечують запланований температурний режим процесу. Складовою частиною апарата є циркуляційний контур 15, що складається з барометричної трубки 11, що з'єднує робочий об'єм апарата з випарним пристроєм 13, що має обвідний контур 12 і парову камеру 14, які з'єднані із збірником конденсату 21 через конденсатор 19. Для 1 UA 113085 C2 5 10 15 20 25 30 35 регулювання робочого процесу та режимів роботи апарата передбачено встановлення у циркуляційному контурі з'єднувальної трубки 17 та регулювальних кранів 16, 18, 22, 23. Вакуум-віброекстрактор працює наступним чином. У відповідності із прийнятим гідромодулем тверда фаза завантажується в контейнер 6, що фіксується на диску 5 та сітчастій опорі 7, які в свою чергу з'єднані через шток 4 з віброприводом 3. Після герметизації кришки 2 в робочий об'єм корпуса 1 подається в необхідній кількості екстрагент, стабілізується температурний режим теплообміном від оболонки 10 та, при необхідності, від ТЕНа 9, вмикається вібропривід 3 із регульованими амплітудами та частотами коливань і, після відповідного до виду сировини часу розвитку та набуття усталеної зовнішньої дифузії, вмикається в роботу високочастотний випромінювач 8. Тривалість поодиноких низько- або високочастотних випромінювань, або тривалість їх одночасної дії на сировину залежить від виду та структурно-механічних властивостей сировини та від режимних параметрів процесу. З метою збереження цінних властивостей вилучених цільових компонентів під час екстрагування вмикається циркуляційний контур 15. Для цього відкриваються крани 18 та 22, вмикається вакуум-насос, що з'єднаний із збірником конденсату 21 при закритому крані 16 та працюючому конденсаторі 19. Така послідовність дій призводить до створення розрідження в робочому об'ємі апарата, що дає можливість зниження температури екстрагування. Після завершення етапу екстрагування і встановлення режиму випарювання закривають кран 22, відкривають кран 16 та включають подачу теплоносія на випарний пристрій 13. При цьому отриманий екстракт з апарата за рахунок створеного вакуум-насосом розрідження у циркуляційному контурі 15 та за рахунок конденсації утвореної вторинної пари при випарюванні, потрапляє з екстрактора у випарний пристрій 13. Створене розрідження у циркуляційному контурі 15 уможливлює кипіння екстракту при низьких температурах за рахунок термічного потенціалу теплоносія, що надходить у випарний пристрій. Повернення у апарат частково упареного екстракту здійснюється через обвідний контур 12, а утворена вторинна пара з парової камери 14 потрапляє в конденсатор 19. Утворений конденсат відводиться з конденсатора 19 через кран 22. З метою запобігання утворенню залишків екстракту у проекстрагованій масі сировини процес його згущення здійснюють під час знаходження сировини у відтиснутому стані. Після закінчення процесу, за необхідною його тривалістю, екстракт виводять із апарата через відповідний патрубок, а контейнер 6 із проекстрагованою сировиною виводиться із апарата разом з кришкою 2, від'єднується від диска 5, звільнюється від шроту і піддається регенерації. Технічним результатом є підвищення активізації зовнішньої та внутрішньої дифузії в умовах розрідження - масоперенесення всередині частинок твердої фази до поверхні контакту фаз, з кінцевою метою забезпечення інтенсивної безперервності внутрішніх та зовнішніх дифузійних потоків екстрактивних речовин та поглибленого їх вилучення із сировини та, одночасно, можливість роботи апарата в режимі випарювання (згущення) екстракту. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 Вакуум-віброекстрактор періодичної дії з комбінованим енергопідведенням, що містить циліндричний корпус з кришкою із розміщеним на ній віброприводом, з'єднаним через шток, та перфорований диск з гнучким контейнером, що має проникну поверхню для екстрагента, закріпленим на сітчастій нерухомій опорі, під якою в нижній частині корпуса розміщено регульований за амплітудою і частотою коливань випромінювач високочастотних механічних коливань, який відрізняється тим, що апарат додатково оснащений зовнішнім вакуумованим циркуляційним контуром, який складається з барометричної трубки, що з'єднує робочий об'єм апарата з випарним пристроєм, який має обвідний контур і парову камеру, що з'єднані із збірником конденсату через конденсатор. 2 UA 113085 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3