Пристрій для одержання екстрактів з свіжої рослинної сировини

Реферат: Пристрій для одержання екстрактів з свіжої рослинної сировини містить установлену в корпусі робочу камеру, пристрій здрібнювання сировини, пристрій подачі сировини й екстрагента, пристрій, що забезпечує циркуляцію екстрагованого матеріалу, сепаратор, генератор імпульсної енергії. Робоча камера, жорстко закріплена у верхній частині вертикально встановленого нерухомо закріпленого циліндричного корпуса, виконана у вигляді горизонтального порожнього циліндра з герметично закріпленими до нього торцевими стінками, нерухомо пов'язаними з коаксіально встановленою циліндричною мікрохвильовою камерою із прозорого діелектричного матеріалу, у кришці якої нерухомо закріплений горизонтально розташований генератор імпульсної енергії. В торцевих стінках робочої камери горизонтально встановлена з можливістю обертання мішалка із приводом. У верхній частині робочої камери виконаний завантажувальний люк з нерухомо закріпленим у ньому бункером свіжої рослинної сировини із затвором і горизонтально встановленою мішалкою-подрібнювачем із приводом. В нижній її частині виконаний отвір із затвором, оснащений приводом, а також отвір з жорстко закріпленим у ньому трубопроводом, нерухомо пов'язаним з баком екстрагента. Під випускним отвором робочої камери коаксіально встановлена жорстко закріплена до корпуса фільтруюча центрифуга, що завантажується періодично. UA 70292 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОДЕРЖАННЯ ЕКСТРАКТІВ З СВІЖОЇ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ UA 70292 U UA 70292 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до техніки екстрагування й може бути використана для добування зі свіжої рослинної сировини корисних речовин, застосовуваних у хімікофармацевтичній і харчовій промисловості, а також як компоненти добрива для вирощування екологічно чистих сільськогосподарських продуктів. Відомі екстрактори для одержання екстрактів з дикорослих трав, що містять завантажувальний бункер, подрібнювач для подачі в робочу зону підготовленої сировини, шнек з похилими лопатками для його переміщення, пристрій для подачі екстрагента, бункер для добування шроту й пристрій для відводу концентрату [див. наприклад, патент України UA 5211 МПК 7 A23L 1/01 02.08.2004 р.] У такому екстракторі здрібнена дикоросла трава подається шнеком у вертикальну робочу камеру з вертикальним шнеком з розташованими під кутом лопатками зі змінним кроком. Сировина переміщається знизу нагору, а зверху протитечією за допомогою насоса подається екстрагент. Підігрів стінки робочої камери здійснюється теплообмінником. Для регенерації екстрагента, що міститься в шроті, використовується транспортуючий шнек у корпусі з паровою сорочкою. Недоліком такого екстрактора є складність конструкції, обумовлена використанням: шнека для подачі сировини, вертикального шнека, шнека для видалення шроту. До недоліків також варто віднести наявність спеціального корпуса з паровою сорочкою з розміщеним у ньому розвантажувальним шнеком із двигуном у вибухонебезпечному виконанні, необхідність використання вакуумного насоса для відкачки пари екстрагента, що проходить через теплообмінник. Даний екстрактор не забезпечує одержання високоякісного цільового продукту, видалення в процесі екстрагування баластових і супутніх непотрібних компонентів зі свіжої рослинної сировини в екстрагент. Відома установка для мікрохвильової екстракції рослинної сировини, що містить пристрій завантаження сировини й екстрагента, установлений у замкнутому контурі екстрактор з розташованим на корпусі мікрохвильовим аплікатором, випарник, конденсатор, сепаратор. У такому пристрої екстрактор виконаний у вигляді встановленого в радіопрозорому корпусі з утворенням кільцевої камери на порожньому горизонтальному приводному валу з отворами, радіопрозорого барабана з отворами у вигляді надзвукових сопел і охоплюючого барабан радіопрозорого перфорованого статора, отвори якого оснащені завихрювачами й розміщені із соплами барабана в однакових площинах (див., патент РФ RU 2061025, МПК С11В 9/02, В02С 19/18 27.09.1994р. - прототип). У цьому екстракторі при подачі екстракційної суміші в порожній приводний вал, вона під дією відцентрових сил через отвори надходить на внутрішню поверхню барабана й розподіляється в ній у вигляді плівки в полі відцентрових сил. З камери при періодичному збігу отворів статора із соплами барабана в плівку екстракційної суміші надходить газова фаза екстрагента, яка закручується завихрювачами, що здійснює вимиваючу дію, у плівці екстракційної суміші під дією сил інерції, а це приводить до збільшення поверхневого контакту фаз і масообміну. Недоліком такого пристрою є складність конструкції, низька ефективність екстракції, багатостадійність проведення технологічних операцій, складність проведення екстракції свіжої рослинної сировини через необхідність пропускати в'язку екстраговану масу через велику кількість отворів в елементах екстрактора, а також складність видалення шроту. Крім того, розташування мікрохвильового аплікатора на корпусі робочої камери не забезпечує рівномірного нагрівання екстрагованого матеріалу по всьому об'єму, що знижує інтенсивність процесу. Задачею даної корисної моделі є створення конструктивно простого, високопродуктивного, нескладного в експлуатації екстрактора для одержання екстракту зі свіжих коренів, кореневища і кори рослин, що забезпечує одержання в оптимальних тимчасових інтервалах високоякісного цільового продукту, у якому легка фракція містить активні речовини з компонентами пестицидоподібної дії, використовувані як компоненти природних пестицидів для одержання екологічно чистих сільськогосподарських продуктів, а важка фракція може бути використана в кормі для худоби, а також для вирощування грибів. В основу корисної моделі поставлена задача створення малогабаритного високопродуктивного екологічно чистого з невеликими енергетичними витратами екстрактора для свіжої рослинної сировини, конструктивні особливості якого забезпечують інтенсифікацію процесу, збільшення виходу цільового продукту, у якому легка фракція містить активні речовини з компонентами пестицидоподібної дії, можливість використання як екстрагент водно-спиртовий розчин, а також інші розчини, дозволяють уникнути складних операцій видалення шроту. 1 UA 70292 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується тим, що в екстракторі, що містить установлену в корпусі робочу камеру, пристрій здрібнювання сировини, пристрій подачі сировини й екстрагента, пристрій, що забезпечує циркуляцію екстрагованого матеріалу, сепаратор, генератор імпульсної енергії, - робоча камера, жорстко закріплена у верхній частині вертикально встановленого нерухомо закріпленого циліндричного корпуса, виконана у вигляді горизонтального порожнього циліндра з герметично закріпленими до нього торцевими стінками, нерухомо пов'язаними з коаксіально встановленою циліндричною мікрохвильовою камерою із прозорого діелектричного матеріалу, у кришці якої нерухомо закріплений горизонтально розташований генератор імпульсної енергії, при цьому в торцевих стінках робочої камери горизонтально встановлена з можливістю обертання мішалка із приводом, у верхній частині робочої камери виконаний завантажувальний люк з нерухомо закріпленим у ньому бункером свіжої рослинної сировини із затвором і горизонтально встановленою мішалкою-подрібнювачем із приводом, а в нижній її частині виконаний отвір із затвором, оснащеним приводом, а також отвір з жорстко закріпленим у ньому трубопроводом, нерухомо пов'язаним з баком екстрагента, під випускним отвором робочої камери коаксіально встановлена жорстко закріплена до корпуса фільтруюча центрифуга, що завантажується періодично, пов'язана із трубопроводом відсепарованого матеріалу, нерухомо встановленим у горизонтально розташованій, жорстко пов'язаній з корпусом і утворюючій в його нижній частині фракційну камеру, плиті, під якою горизонтально встановлена жорстко закріплена до корпуса фільтруюча пластина, у нижній частині фракційної камери горизонтально розташований нерухомо пов'язаний з корпусом кільцевий барботер із трубопроводом подачі газу, а в корпусі в місці установки центрифуги виконаний люк із кришкою, дно фракційної камери виконано знімним, герметично закріпленим до корпуса й оснащеним люком з герметично встановленою кришкою, крім того, корпус оснащений газовивідним трубопроводом і зливальними кранами, причому, фракційна камера оснащена рівнем. Технічним результатом корисної моделі є створення конструктивно простого високопродуктивного нескладного в експлуатації екстрактора, що забезпечує високу якість цільового продукту за рахунок розміщення циліндричної мікрохвильової антени по осі циліндричної робочої камери із сировиною, що забезпечує рівномірний вплив мікрохвильового випромінювання на весь екстрагований матеріал, а також за рахунок використання центрифуги для відділення рідкої фази розчинних речовин з екстрагованої маси, особливості конструкції, що забезпечує ефективну взаємодію сировини й екстрагента в процесі екстрагування. Новизна технічного рішення характеризується тим, що мікрохвильова антена розташована по осі горизонтально розташованої циліндричної робочої камери зі свіжим рослинним матеріалом, оснащеної мішалкою, що забезпечує рівномірний вплив мікрохвильового випромінювання на екстрагований по всьому об'єму матеріал, ефективність відриву екстрактивних речовин від субклітинних мембран, а також технологічно раціональним розташуванням центрифуги під робочою камерою, що дозволяє спростити технологію одержання цільового продукту й підвищити його якість. Порівняльний аналіз технічного рішення, що заявляється, з іншими, відомими з науковотехнічної й патентної літератури, дозволяє виявити ознаки, які відрізняють рішення, що заявляється, від прототипу, що дає можливість авторам зробити висновок про відповідність ознак, які заявляються, критерію "істотні відмінності", що визначає новизну корисної моделі. На фіг. 1 схематично представлений екстрактор, що заявляється, на фіг. 2 - розріз А-А на фіг. 1, на фіг. 3 - розріз Б-Б на фіг. 1. Екстрактор складається з робочої камери 1, жорстко закріпленої у верхній частині вертикально встановленого, жорстко закріпленого циліндричного корпуса 2, і виконаної у вигляді горизонтального циліндра 3 з герметично закріпленими до нього торцевими стінками 4 і 5 (фіг. 2), нерухомо пов'язаними з коаксіально встановленою мікрохвильовою камерою 6, виконаною із прозорого діелектричного матеріалу, у кришці 7 якої (фіг. 2) нерухомо закріплений горизонтально розташований генератор 8 імпульсної енергії. У торцевих стінках 4 і 5 робочі камери 1 горизонтально встановлена з можливістю обертання мішалка 9 із приводом 10 (фіг. 3), у верхній частині робочої камери 1 виконаний завантажувальний люк з нерухомо закріпленим у ньому бункером 11 свіжої рослинної сировини із затвором 12 і із установленою в ньому мішалкою-подрібнювачем 13 із приводом 14 (фіг. 2), а в нижній частині виконаний випускний отвір 15 із затвором 16, оснащений приводом, а також отвір з жорстко закріпленим у ньому, оснащеним пробковим краном 17, трубопроводом 18, нерухомо пов'язаним з баком 19 екстрагента. Під випускним отвором 15 робочої камери 1 коаксіально встановлена жорстко закріплена до корпуса 2 фільтруюча центрифуга 20, що завантажується періодично, зв'язана трубопроводом 21 відсепарованого матеріалу, нерухомо встановленим у горизонтально розташованій, жорстко 2 UA 70292 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 пов'язаній з корпусом 2, плиті 22, що утворює у його нижній частині фракційну камеру 23. Під плитою 22 горизонтально встановлена жорстко закріплена до корпуса 2 фільтруюча пластина 24. У нижній частині фракційної камери 23 горизонтально розташований нерухомо пов'язаний з корпусом 1 кільцевий барботер 25 із трубопроводом 26 подачі газу з пробковим краном 27, у корпусі 2, у місці установки центрифуги 20, виконаний люк 28 із кришкою 29, дно 30 фракційної камери 23 виконано знімним, герметично закріпленим до корпуса 2 і оснащеним люком 31 з герметично встановленою кришкою 32, корпус 2 оснащений газовивідним трубопроводом 33 з пробковим краном 34, зливальним краном 35 легкої фракції 36 екстракту, розташованої у верхній частині фракційної камери 23 і зливальним краном 37 важкої фракції 38 екстракту, розташованої в нижній частині фракційної камери 23. Рівень екстрагованої маси в робочій камері 1 регламентований датчиком 39 рівня, а фракційна камера 23 оснащена рівнем 40. Пристрій працює таким чином. Свіжозібрана рослинна сировина в заданих кількостях завантажується в бункер 11 і піддається здрібнюванню з одночасним перемішуванням за допомогою мішалки-подрібнювача 13, з одночасним переміщенням її при відкритті затвора 12 у робочу камеру 1. Здрібнена рослинна сировина, що займає дві третини об'єму робочої камери 1 змішується за допомогою мішалки з екстрагентом, що подається під власним тиском з бака 19 екстрагента. Рівень екстрагованого матеріалу регламентується датчиком рівня 39. При працюючій мішалці 9 сировинна суміш піддається обробці мікрохвильовим полем за допомогою генератора 8 імпульсної енергії в експериментально встановлених часі й експозиції опромінення (доза, потужність, температура) для даного виду матеріалу. Після встановлення кімнатної температури оброблена мікрохвильовим полем сировинна маса при відкритому затворі 16 робочої камери 1 переміщається в центрифугу 20, що відокремлює рідку фазу розчинних речовин в екстрагенті, яка разом із дрібними субклітинними фрагментами через фільтруючу пластину 24 надходить у фракційну камеру 23. Протягом певного часу відбувається розподіл екстракту на дві фракції: верхню легку фракцію 36 (супернатант) і нижню, більше важку 38 (преципітат). Надалі кожна фракція, що містить певні речовини використовується за рекомендованим призначенням. При необхідності зміни складу газоподібного середовища у фракційній камері 23, з метою збереження фізико-хімічних властивостей екстрактивних речовин, у фракційну камеру 23 за допомогою кільцевого барботера 25 через трубопровід 26 вводиться певний газ або газова суміш, витісняючи непотрібний газ через газовідвідний трубопровід 33. Кільцевий барботер 25 також використовується у випадку введення в реакційне середовище розчинів седиментаторів або коагуляторів для стабілізації рН або буферності середовища. Видалення шроту із фракційної камери 23 здійснюється через люк 31, виконаний у дні 30 фракційної камери 23. Таким чином, пропонована конструкція екстрактора, що забезпечує ефективну взаємодію сировини й екстрагента за рахунок рівномірного впливу мікрохвильового випромінювання на екстрагований матеріал завдяки раціональному розміщенню мікрохвильової антени в сполученні з використанням центрифуги для відділення рідкої фази розчинних речовин з екстрагованої маси, дозволяє одержати зі свіжої рослинної сировини в оптимальних тимчасових інтервалах високоякісний цільовий продукт, використовуваний у хіміко-фармацевтичній, харчовій промисловості, а також для одержання екологічно чистих сільськогосподарських продуктів. Розробка проекту й виготовлення екстрактора, що заявляється, передбачається на Одеському заводі "Техмаш". 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 1. Пристрій для одержання екстрактів з свіжої рослинної сировини, що містить установлену в корпусі робочу камеру, пристрій здрібнювання сировини, пристрій подачі сировини й екстрагента, пристрій, що забезпечує циркуляцію екстрагованого матеріалу, сепаратор, генератор імпульсної енергії, який відрізняється тим, що робоча камера, жорстко закріплена у верхній частині вертикально встановленого нерухомо закріпленого циліндричного корпуса, виконана у вигляді горизонтального порожнього циліндра з герметично закріпленими до нього торцевими стінками, нерухомо пов'язаними з коаксіально встановленою циліндричною мікрохвильовою камерою із прозорого діелектричного матеріалу, у кришці якої нерухомо 3 UA 70292 U 5 10 15 20 закріплений горизонтально розташований генератор імпульсної енергії, при цьому в торцевих стінках робочої камери горизонтально встановлена з можливістю обертання мішалка із приводом, у верхній частині робочої камери виконаний завантажувальний люк з нерухомо закріпленим у ньому бункером свіжої рослинної сировини із затвором і горизонтально встановленою мішалкою-подрібнювачем із приводом, а в нижній її частині виконаний отвір із затвором, оснащений приводом, а також отвір з жорстко закріпленим у ньому трубопроводом, нерухомо пов'язаним з баком екстрагента, під випускним отвором робочої камери коаксіально встановлена жорстко закріплена до корпуса фільтруюча центрифуга, що завантажується періодично, пов'язана із трубопроводом відсепарованого матеріалу, нерухомо встановленим у горизонтально розташованій, жорстко пов'язаній з корпусом і утворюючій в його нижній частині фракційну камеру, плиті, під якою горизонтально встановлена жорстко закріплена до корпуса фільтруюча пластина, у нижній частині фракційної камери горизонтально розташований нерухомо пов'язаний з корпусом кільцевий барботер із трубопроводом подачі газу. 2. Пристрій для одержання екстрактів з свіжої рослинної сировини за п. 1, який відрізняється тим, що в корпусі в місці установки центрифуги виконаний люк із кришкою, дно фракційної камери виконано знімним, герметично закріпленим до корпуса й оснащеним люком з герметично встановленою кришкою. 3. Пристрій для одержання екстрактів з свіжої рослинної сировини за п. 1, який відрізняється тим, що корпус оснащений газовивідним трубопроводом і зливальними кранами фракцій екстракту, причому, фракційна камера оснащена рівнем. 4 UA 70292 U 5 UA 70292 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6