BG1346U1 - Устройство за екстрахиране на растителни суровини с втечнени газове - Google Patents

Abstract

Полезният модел ще намери приложение в преработката на растителна суровина от селското стопанство и хранителната промишленост, за получаване на екстракти от билки, подправки, цветя и други суровини, съдържащи етерични и етеричномаслени съединения. Полезният модел е устройство, позиционирано на подвижно самоходно или неподвижно транспортно средство. То се състои от два цилиндрични вертикални екстрактора (2 и 3). Екстракторите са топлинно изолирани и по корпуса са снабдени с електрически нагреватели и имат капак с фланцово съединение в горната си част (14 и 15). За отвеждане на въздуха и парите на разтворителя от тях са свързани с компресор (16) с тръбни връзки и спирателни кранове (17 и 18). Нагнетателната страна на компресора чрез спирателни кранове (19 и 30) се свързва съответно с атмосферата или през маслоотделител (20) с хоризонтален кондензатор (7). Екстракторите са свързани в долната си част чрез спирателни кранове (8 и 9) с циркулационна помпа (28) и тръбопровод с вертикален изпарител първа степен (4), който е с непрекъснато действие и централна циркулационна тръба. В него чрез нагряване и парообразуване в тръбното пространство се отделя основната част на разтворителя от екстракта. В долната си част той се свързва през спирателен кран (21) с тръбен изпарител втора степен (5), който е с периодично действие, нагряван чрез електрически нагревател (22). В долната част на изпарител втора степен се монтира кран (6) за изтегляне на крайния продукт

Description

(54) УСТРОЙСТВО ЗА ЕКСТРАХИРАНЕ НА РАСТИТЕЛНИ СУРОВИНИ С ВТЕЧНЕН ГАЗ Област на техниката

Полезният модел се отнася до устройство за екстрахиране на растителни суровини с втечнен газ, като може да се монтира върху транспортни средства и ще намери приложение в преработката на растителна суровина от селското стопанство и хранителната промишленост, за получаване на екстракти от билки, подправки, цветя и други суровини, съдържащи етерични и етеричномаслени съединения.

Предшестващо състояние на техниката

Известно е устройство за екстрахиране на растителни суровини чрез втечнени газове над критичната точка - надкритична екстракция, което представлява комплект от елементи и връзки, свързани в изброената последователност: екстрактори с периодично действие, помпа за сгъстяване на течния разтворител, топлообменник за нагряване на разтворителя над критичната точка, дроселиращ вентил за понижаване на налягането на разредения разтвор след екстрактора, сепаратори за отделяне на разтворителя и кондензатор за втечняване на неговите пари /4/.

Характерно за известното устройство е наличието на сложна енергоемка напорна помпа за сгъстяване на течния разтворител, необходимост от дроселиране на разредения екстракт с цел неговото концентриране, при което се губят ценни летливи компоненти от екстракта, наличие на тежко, скъпоструващо оборудване, вследствие на високите работни налягания.

Известно е устройство за екстрахиране на растителни суровини чрез втечнени газове под критичната точка - подкритична екстракция, което представлява комплект от елементи и връзки, свързани в изброената последователност: екстрактори, дроселиращ вентил, сепаратори за отделяне на разтворителя, компресор за сгъстяване на неговите пари и кондензатор за втечняването им /1, 2, 3/.

Характерно за това устройство е, че се използва неизобарен цикъл на разтворителя, при което отново се получава дроселиране на разредения екстракт и загуба на компоненти от него. При него се извършва сгъстяване на парите на разтворителя, което за избягване попадането на машинно масло в крайния продукт се изисква или високоефективна маслоотделителна система, или безмаслен компресор. Всичко това води до оскъпяване на произведените етерични масла.

Задачата на предложения полезен модел е да се създаде устройство за екстрахиране на растителни суровини в среда на подкритичен втечнен газ при ниски температура и налягане, което да позволи получаването на висококачествени ароматични и лечебни растителни екстракти при ниски енергийни разходи с унифициран енергоносител и възможност за мобилно комплектоване, позволяващо обработването на суровината да се извършва на мястото на нейното култивиране и добиване.

Техническа същност на полезния модел

Полезният модел е устройство, позиционирано на подвижно самоходно или неподвижно транспортно средство. То се състои от два цилиндрични вертикални екстрактора.

Екстракторите са топлинно изолирани и по корпуса са снабдени с електрически нагреватели и имат капак с фланцово съединение в горната си част. За отвеждане на въздуха и парите на разтворителя от тях са свързани с компресор с тръбни връзки и спирателни кранове.

Нагнетателната страна на компресора чрез спирателни кранове се свързва съответно с атмосферата или през маслоотделител с хоризонтален кондензатор.

Екстракторите са свързани в долната си част чрез спирателни кранове с циркулационна помпа и тръбопровод с вертикален изпарител първа етерен, който е с непрекъснато действие и централна циркулационна тръба. В долната си част той се свързва през спирателен кран с тръбен изпарител втора степен, който е с периодично действие, нагряван чрез електрически нагревател.

В долната част на изпарител втора степен се монтира кран за изтегляне на крайния продукт - екстракта. Двата изпарителя в горните си части се свързват чрез тръбопровод с хоризонталния кондензатор, разположен на по-високо ниво от двата екстрактора.

Долната част на кондензатора е свързана посредством тръби с двата екстрактора и с хоризонтален цилиндричен буферен съд. Върху свързващите тръби са монтирани спирателни

1346 Ш кранове. Буферният съд в долната си част е свързан с екстракторите чрез спирателни кранове.

Между кондензатора, буферния съд и екстракторите се монтират изравнителни парни връзки и спирателни кранове на тях.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 представлява мобилен вариант на устройството;

фигура 2 - енергозахранване на първи мобилен вариант на устройството;

фигура 3 - енергозахранване на втори стационарен вариант на устройството.

Примерни изпълнения на полезния модел

Полезният модел е устройство, позиционирано на подвижно самоходно или неподвижно транспортно средство. То се състои от два цилиндрични вертикални екстрактора 2 и 3.

Екстракторите са топлинно изолирани и по корпуса са снабдени с електрически нагреватели и имат капак с фланцово съединение в горната си част 14 и 15. За отвеждане на въздуха и парите на разтворителя от тях са свързани с компресор 16 с тръбни връзки и спирателни кранове 17 и 18. Нагнетателната страна на компресора чрез спирателни кранове 19 и 30 се свързва съответно с атмосферата или през маслоотделител 20 с хоризонтален кондензатор 7. Екстракторите са свързани в долната си част чрез спирателни кранове 8 и 9 с циркулационна помпа 28 и тръбопровод с вертикален изпарител първа степен 4, който е с непрекъснато действие и централна циркулационна тръба. В него чрез нагряване и парообразуване в тръбното пространство се отделя основната част на разтворителя от екстракта. В долната си част той се свързва през спирателен кран 21 с тръбен изпарител втора степен 5, който е с периодично действие, нагряван чрез електрически нагревател 22. В долната част на изпарител втора степен се монтира кран 6 за изтегляне на крайния продукт екстракта. Двата изпарителя в горните си части се свързват чрез тръбопроводи с хоризонталния кондензатор 7, разположен на по-високо ниво от двата екстрактора. В неговото междутръбно пространство кондензират парите на разтворителя чрез охлаждане. В долната част на кондензатора има тръбни връзки с двата екстракто ра през спирателни кранове 31 и 33 и през спирателен кран 10 се свързва с хоризонтален цилиндричен буферен съд 11. Буферният съд в долната си част е свързан с екстракторите чрез спирателни кранове 31 и 33. Между кондензатора, буферния съд и екстракторите се монтират изравнителни парни тръбни връзки и спирателни кранове на тях 12 и 13 (фигура 1).

За доставяне на необходимата топлина за загряване в изпарителя и за охлаждане в кондензатора се използва термопомпена система с отделен контур на циркулиращия хладилен агент. Системата се състои от компресор 23 за хладилния агент, свързан на смукателната страна с кондензатора на екстракционния контур 7, явяващ се изпарител за термопомпения контур. Нагнетателната страна на компресора е свързана през спирателен кран 24 с междутръбното пространство на изпарителя на екстракционната уредба 4, явяващ се кондензатор за термопомпения контур. В термопомпения контур са разположени след това последователно свързани ресивер 34, филтър дехидратор 25, регенеративен топлообменник 26 и терморегулиращ вентил 35. Нагнетателната страна на компресора е свързана през спирателен кран 27 и с въздушен кондензатор 29. Доставянето на необходимата енергия за работа на устройството може да стане в два варианта.

В първи мобилен вариант (фигура 2) енергиен източник е двигател с вътрешно горене 36, чийто вал чрез ремъчни предавки задвижва хладилния компресор открит тип 21, компресора, обслужващ екстракционния контур 33 също открит тип и алтернатор 37 за получаване на електрически ток. Цялото описано устройство, включително и енергийния източник, се монтират на самоходно или несамоходно транспортно средство 1.

Във втори стационарен вариант (фигура 3) хладилният компресор 23, компресорът обслужващ екстракционния контур 33 и всички останали електрически консуматори се захранват от електрическата мрежа. Цялото описано устройство, включително и енергозахранващия блок, са монтирани стационарно в помещение.

Цялото описано устройство по екстракционния и термопомпения контур работи при надналягане на средата в тях - разтворител и хладилен агент.

1346 Ul

Растителните суровини могат да се екстрахират при полеви условия на мястото на тяхното добиване. Екстракцията на свежата суровина се извършва в контакт с втечнени газове при определена температура и налягане при липса на силно температурно въздействие, контакт с вода, въздух и светлина и отсъствие на остатъчен разтворител в крайния продукт.

Като разтворители втечнени газове могат да се използват разрешените за хранителни цели въглероден диоксид, тетрафлуоретен, азотен диоксид и други с подходящи свойства. Те са с неполярна молекула и следователно извличат приятно миришещи и лечебни компоненти от растителните суровини.

Предлаганото устройство може да се използва за последващо екстрахиране на отработената суровина с полярни разтворители като вода, етилов алкохол, техни разтвори и други за пълното й изтощаване по отношение на екстрахируеми вещества.

Действието на устройството е следното.

Суровината, подложена на екстрахиране, се зарежда в единия от двата екстрактора 2 или

3. След херметизирането му чрез фланцов капак се изтегля въздуха от него при отворени кранове 17 и 19 чрез компресора 16. След достигане на достатъчен вакуум се отваря кран 12 и екстракторът се запълва с пари на разтворителя до достигане на работно налягане. Чрез отваряне на кранове 8 и 9 се прехвърля част от разтворителя от работещия към неработещия екстрактор. Останалото количество разтворител в екстрактора се допълва от буферния съд 11 при отворен кран 10. При провеждане на екстракцията от долната част на екстрактора непрекъснато се отвежда разреден разтвор /мисцела/ и чрез помпа 24 се подава за концентриране в изпарител първа степен

4. Концентрираният в него разтвор чрез кран 21 периодично се изпуска към изпарител втора степен 5, където окончателно се отделя разтворителя от екстракта. Последният периодично се източва в съд за временно съхранение през кран 6. Получените в двата изпарителя чисти пари на разтворителя се подават в кондензатор 7, където се втечняват. Образуваният кондензат - чист течен разтворител през кран 31 или 33 се връща обратно в горната част на работещия екстрактор. След приключване на процеса екстракция се спира притока на чист разтворител чрез кран 19 или и по описания по-горе начин се прехвърля в другия екстрактор, приготвен за работа по време на екстракцията на другия. Останалата изцяло в парна фаза отработена суровина се нагрява чрез електрическия нагревател за изпарение на съдържащия се в нея остатъчен разтворител при отворен кран 12. След достигане на определена температура при отворени кранове 12 и 31 екстракторът се вакуумира за регенериране на парите на разтворителя чрез компресор 16. Сгъстените пари след компресора се очистват във високоефективен маслоотделител 20 и се подават за втечняване в кондензатора 7. След достигане на максимален вакуум екстракторът се разхеметизира за разтоварване на отработената суровина и зареждане със свежа такава. Цикълът се повтаря отново в описаната последователност.

За внасяне на топлина в изпарителя първа степен 4 и отвеждането й от кондензатора 7 се използва следния термопомпен контур. Кондензаторът на екстракционния контур 7 се явява и изпарител на термопомпения, като хладилният агент кипи в тръбна серпентина, монтирана в него. Образуваните тук пари през регенеративен топлообменник 26 се засмукват от компресор 23, където се сгъстяват и изпращат в изпарителя 4 на екстракционния контур, явяващ се и кондензатор на термопомпения. Тук парите на хладилния агент кондензират като отдават топлина на кипящата мисцела. Образуваният течен хладилен агент през ресивер 33, филтър-дехидратор 25 и регенеративен топлообменник 26 се дроселира в терморегулиращ вентил 35 и подава в охлаждащата серпентина на кондензатора 7. Тук течният хладилен агент кипи като отнема топлина за втечняване на парите на разтворителя в екстракционния контур (фиг. 1).

Цялото описано устройство може да бъде изпълнено и да работи автоматично в два варианта: стационарно съоръжение или мобилно, което се монтира върху самоходно или несамоходно транспортно средство за работа при полеви условия на мястото на добиване или първична преработка на суровината.

Claims (3)

1. Устройство за екстрахиране на растителни суровини с втечнен газ, съдържащо два

1346 Ul екстрактора (2 и 3), свързани с компресор (16), който от своя страна е свързан с кондензатор (7), характеризиращо се с това, че компресорът (16) е свързан чрез маслоотделител (20) и спирателни кранове (19 и 30), съответно с атмосферата и с кондензатор (7), екстракторите (2 и 3) в долната си част са свързани с циркулационна помпа (28), която с тръби е свързана с изпарител първа степен (4), долната част на който е свързана с изпарител втора степен (5), на който най-долу е монтиран кран (6) за готовия екстракт, като двата изпарителя (4 и 5) в горната си част са свързани с кондензатора (7), който с долната си част е свързан с двата екстрактора (2 и 3), а с горната си част с хоризонтален цилиндричен буферен съд (11), който от своя страна е свързан с разположените под него екстрактори (2 и 3).

2. Устройство за екстрахиране на растителни суровини с втечнен газ съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че екстракторите (2 и 3) са топлинно изолирани и по корпуса са снабдени с електрически нагреватели, имат капак с фланцово съединение в горната си част (14 и 15), а кондензаторът (7) е хоризонтален тип и е разположен на ниво по-високо от двата екстрактора (2 и 3), като изпарителят първа степен (4) е вертикален с непрекъснато действие и централна циркулационна тръба, а върху изпарителя втора степен (5), който е тръбен тип с периодично действие, е монтиран електрически нагревател (22).

3. Устройство за екстрахиране на растителни суровини с втечнен газ съгласно претенции 1 и 2, характеризиращо се с това, че между екстракторите (2 и 3) и компресора (16) са монтирани съответни спирателни кранове (17 и 18), а между долната част на всеки от екстракторите (2 и 3) и циркулационната помпа (28), са монтирани съответни спирателни кранове (8 и 9), а връзката между изпарителя първа степен (4) и изпарителя втора степен (5) е чрез тръба, върху която е монтиран спирателен кран (21) върху тръбната връзка между кондензаторът (7) и всеки от екстракторите (2 и 3) са разположени спирателни кранове (31 и 33), а към долната част на хоризонталния буферен съд (11) е монтиран спирателен кран (10), свързан чрез тръбна връзка със спирателните кранове (31 и 33), при което всеки от екстракторите (2 и 3) е свързан чрез съответна изравнителна тръбна връзка, на които е монтиран съответен спирателен кран (12 и 13), към кондензатора (7).