(57) Anotace:

Malé částice a jemná frakce společně s velkými částicemi rozmělněné tuhé látky jsou navlhčeny kapalinou za účelem extrahování rozpustných tuhých částic z této rozmělněné tuhé látky v zařízení, které využívá jemných sít (18) s otvory o malé velikosti s průměrem menším než 2,4 mm. Otvory v jemném sítu (18) mohou být udržovány průchozí pro průtok kapalin pomocí speciálně zkonstruovaných stěračů (61) sít, a/nebo vyplachovánim kapalinou z oddělení, obsahujících kapalinu, anebo otáčením jemného síta (18) kolem povlaku z rozmělněných tuhých částic, kde tyto rozmělněné tuhé částice samy pracují jako stěrač síta.

CO co co

0) co CN

N Q (13) Druh dokumentu: B6 (51) Int. Cl.⁷:

B01D 11/02

A23L 1/015

Způsob extrakce rozmělněných tuhých látek a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu oddělování kapalných rozpustných látek a rozmělněných tuhých látek a také zařízení na oddělování kapalných rozpustných látek a rozmělněných tuhých látek a obzvláště způsobu ovládání chování malých části tuhé látky a jemné frakce během vlastní extrakce.

Dosavadní stav techniky

Jsou velmi dobře známy extraktory, které pracují s extrakčním systémem protiproudého pohybu kapalina-tuhá látka a tak přitom dopravují jedním směrem přes nádrž rozmělněné částice tuhé látky, která má být extrahována, a směrem opačným pak dopravují kapalinu, obvykle vodu, přes tok rozmělněných tuhých části. Během kontaktu kapaliny a tuhé látky při tom, jak se tyto složky pohybují v opačných směrech jsou rozpustitelné substance extrahovány z tuhých části osmotickým avyluhovacím přesunem a jsou vypouštěny zároveň s obohacenou extrakční kapalinou.

Zařízení pro provádění protiproudé extrakce mají několik různorodých konstrukcí. Mohou být ve formě Robertovy baterie, což je sada identických jednotek či článků, které jsou naplňovány a vyprazdňovány alternativně rotací. Mohou být také ve formě šikmých difuzérů, jak je popsáno v patentovém spise US 2 558 311 (Bruniche-Olsen a další) a v patentovém spise US 3 573 892 (Silver), nebo ve formě svislých věžových difuzérů, jak je popsáno v patentovém spise US 3 142 589 (Schaffer a další), a nebo ve formě vodorovných difuzérů, jako je například R. T. difuzér.

V případě svislých a vodorovných difuzérů je těmto difuzérům předřazen v řadě zvlhčovač, který má za úkol připravit živočišné nebo rostlinné materiály k extrakci tím, že je pokropí a navlhčí horkou vodou.

Zvlhčovače a kontinuální difuzéry používají pro ovládání rozmělněných tuhých látek na různých místech síta. Tato síta mohou dopravovat či protlačovat tuhé částice skrze difuzér a přitom umožňují kapalinám volně procházet. Z důvodu hydraulického tlaku, který působí na tato síta, obzvláště pokud na nich ulpí vrstva vláken či povlak z tuhých látek, a zejména proto, že je nutné přes ně dopravovat částice tuhé látky, jako je tomu v případě vodorovných a šikmých difuzérů, musí si tato síta během používání udržovat strukturální pevnost a tuhost a z tohoto důvodu byla vyrobena z desek.

V minulosti byly problémem malé částice a jemná frakce obsažené mezi většími částmi v rozmělněných tuhých látkách. Obvykle jsou nejmenší otvory provrtané či zhotovené litím v těchto deskách o průměru 3,175 mm, což je velikost dostatečná pro průchod malých a jemných částic. Například síta pro oddělování kapalin od tuhých látek v takovémto přístroji jsou obvykle zhotovena jako desky o tloušťce 3,175 mm až 6,35 mm a mají v sobě vyvrtané nebo proražené otvory o průměru 7,14 mm, což je velikost otvoru, kterým může projít snadno malá částice a jemná frakce, takže síta nemohou efektivně ovládat pohyb těchto malých částic a jemné frakce. Podobně také lopatky šnekového podavače pro dopravování materiálu z jednoho konce na druhý u difuzérů svislých, vodorovných i šikmých, jsou vyrobeny z desek o tloušťce od 6,35 mm do 12,7 mm a mohou obsahovat otvory o průměru od 6,35 mm do 12,7 mm. A také v tomto případě mohou skrze otvory této velikosti snadno proniknout malé částice a jemná frakce, takže tyto zmíněné složky nemohou být účinně řízeny. Ve věžových difuzérech lopatky šnekového podavače obecně nemají vůbec žádné otvory, tyto otvory ale mají pouze úzké části lopatek

-1 CZ 289188 B6 šnekových podavačů. Zmíněné šnekové podavače s otvory či bez otvorů, nebyly účinné při ovládání velkých extrahovaných objemů uvedených malých částic a jemné frakce.

Otvory a štěrbiny v oddělovacích sítech musí být dost veliké na to, aby se neucpávaly 5 rozmělněnými tuhými látkami. Zde také hloubka otvorů musí být o něco menší než je průměr otvorů nebo šířka štěrbin, takže částice o téměř stejném průměru nebo šířce nebude zachycena v tomto otvoru či štěrbině a nebude tak blokovat průtok extrakční kapaliny skrze oddělovací síta. Dále, jako v případě kontinuálních difuzérů, extrahuj ících cukr z naplátkované řepy cukrovky, (plátkům se také říká sladké řízky), musí být otvory větší, než je plocha průřezu sladkých řízků, 10 takže řízek, který do otvoru vejde podélně, zde neuvízne, nezablokuje tak tento otvor a nezabrání průchodu extrakční kapaliny. Proto otvory v oddělovacích sítech difuzéru měly obvykle větší průměr, než 6,35 mm. Štěrbiny byly někdy vyrobené užší, než 6,35 mm, avšak také velmi často docházelo k jejich ucpávání v případě, že řízky nedolehly ke štěrbině podélně a zablokovaly průchod extrakční kapaliny.

Kontinuální difuzéry, extrahuj ící sacharózu z řepy cukrovky, až dosud používaly stěrače sít pouze na oddělovacích sítech, mezi oddělením se šťávou a aktivním extrakčním oddělením kontinuálního difuzéru: šikmého, vodorovného i věžového (z historického hlediska neměly dávkové difuzéry žádná oddělovací síta). Stěrače sít byly vyrobené z mosazi se zahrocenými 20 hranami, zkonstruovanými k odříznutí a zvednutí sladkých řízků, které částečně vstoupily do otvorů síta (o průměru 7,14 mm nebo větším). Vzhledem k náchylnosti cizích látek na zachycování v těchto otvorech, byla odřezávací zahrocená hrana těchto stěračů často odštípnuta, obroušena nebo otupena, takže uvedené sladké řízky byly do otvorů natlačeny a v nich rozdrceny, což způsobovalo další zablokování průchodu extrakční kapaliny tímto sítem.

Proto nebyly dosud kontinuální a dávkové difuzéry účinné při extrakci těch materiálů, které obsahovaly malé částice a jemnou frakci. Obzvláště šnekové dopravníky u svislých a šikmých difuzérů byly velmi neúčinné při protlačování opačného toku malých částic ajemné frakce směrem proti vodě u protiproudých systémů. Neúčinnost ovládání malých částic ajemné frakce 30 byla částečně v některých případech vyvážena vytvořením vláknité vrstvy nebo vláknitého povlaku s velkými částicemi, které zachycovaly částice malé a jemnou frakci, takže na nějaké ploše, i když malé částice a jemná frakce mohly projít skrze otvory oddělovacích sít a šnekových podavačů, mohly být tyto částice do jisté míry zachycovány a dopravovány v případě, že jemná frakce nebyla přítomna ve velmi velkém množství. Z tohoto důvodu je důležitá příprava 35 materiálů k extrakci, při které je nutno udržet množství uvedených malých částic ajemné frakce na minimálním počtu, například do 5 % hmotnostního obsahu v celkovém množství zpracovávaných tuhých částic.

Neschopnost zabránit pronikání malých částic ajemné frakce síty zároveň s extrakční kapalinou, 40 omezila možnosti použití dávkových a kontinuálních difuzérů. Ačkoliv dávkové a kontinuální difuzéry nalezly široké využití při extrakci cukrové řepy a cukrové třtiny v cukrovarech, bylo na druhou stranu omezeno jejich použití při extrakci jiných materiálů a to z důvodu, že jiné materiály produkují velké množství malých částic ajemné frakce, což jsou složky, které dávkové a kontinuální difuzéry neovládají dostatečným způsobem. Protože mnoho tuhých látek v případě, 45 že jsou rozmělněny, vytváří velké množství malých částic ajemné frakce, které nemohou být ovládány konvenčními zvlhčovači a difuzéry, je možnost použití dávkových a kontinuálních difuzérů pro výrobu mimo oblast cukrovamictví omezená. V jednom případě, například při přípravě mořenového kořene k extrakci rozdrcením, představovalo 10% hmotnosti drceného kořene obsah malých částic ajemné frakce. Mnoho dalších materiálů, pokud je rozmělněno, 50 produkuje malé částice, jemnou frakci a také prášek, které nemohou být v konvenčních difuzérech zpracovávány.

-2CZ 289188 B6

Podstata vynálezu

V souladu s výše uvedeným vysvětlením, je úkolem předmětu tohoto vynálezu vyvinout způsob pro ovládání malých částic a jemné frakce a také zařízení na ovládání malých částic a jemné frakce ve zvlhčovačích a extraktorech a obzvláště pak vyvinout způsob a zařízení, u kterých bude účinnost extrakce a zvlhčování zvýšena.

Dále je úkolem předmětu tohoto vynálezu vylepšit účinnost zvlhčování a extrakce vylepšeným ovládáním malých částic a jemné frakce.

Dalším úkolem předmětu tohoto vynálezu je vyvinout způsob a zařízení na zvlhčování anebo extrakci rostlinných a živočišných materiálů, které nebylo možné zvlhčovat anebo extrahovat v dávkových nebo kontinuálních extraktorech.

Shora uvedených úkolů bylo dosaženo tím, že v souladu s prvním aspektem předmětu tohoto vynálezu bylo vyvinuto zařízení k provádění extrakce rozpustných substancí z rozmělněných tuhých látek, které obsahují malé částice ajemnou frakci, využívající extrakční systém s protiproudým pohybem kapaliny a tuhých částic, který sestává z nádrže, která má první a druhé oddělení, alespoň z jednoho dopravníku, připevněného k uvedené nádrži, který má alespoň jedno síto pro natlačování částic extrahovaných tuhých látek z prvního oddělení nádrže do druhého oddělení nádrže, alespoň z jednoho vstupního otvoru pro částice tuhé látky, kterým je tato tuhá látka přiváděna do prvního oddělení nádrže, alespoň z jednoho výstupního otvoru pro částice tuhé látky, kterým je tato tuhá látka, která již extrakcí prošla, odváděna z druhého koncového oddělení nádrže, alespoň zjednoho vstupního otvoru pro extrakční kapalinu ve druhém koncovém oddělení nádrže, kterým je toto kapalné extrakční médium přiváděno do nádrže v protiproudém směru vzhledem ke směru pohybu tuhých částic, alespoň zjednoho výstupního otvoru pro extrakční kapalinu, kterým je tato extrakční kapalina, obohacená o vlastní extrahované látky, odváděna z prvního oddělení nádrže, přičemž alespoň jedno síto sestává z alespoň jednoho jemného síta, zkonstruovaného a upraveného k protlačování rozmělněných tuhých částic směrem ke druhému oddělení nádrže, přičemž toto jemné síto je opatřeno množstvím jednotlivých otvorů o malé velikosti pro umožnění průchodu extrakční kapaliny tímto sítem, toto alespoň jedno jemné síto má návodní stranu a stranu umístěnou směrem po proudu s ohledem na směr průtoku kapaliny od alespoň jednoho vstupního otvoru pro extrakční kapalinu k alespoň jednomu výstupnímu otvoru pro extrakční kapalinu, otvory o malé velikosti mají průměr menší, než 2,4 mm na návodní straně ajsou dostatečně malé pro zabránění průchodu většiny malých částic ajemné frakce těmito otvory, přičemž je většina malých částic ajemné frakce natlačena alespoň jedním jemným sítem směrem k alespoň jednomu výstupnímu otvoru pro tuhé částice, zatímco extrakční kapalina prochází skrze alespoň jedno jemné síto.

Malé otvory na návodní straně jemného síta mají s výhodou průměr v rozmezí od 0,025 mm do 2,4 mm.

-3CZ 289188 B6

Malé otvory na návodní straně jemného síta mají s výhodou průměr v rozmezí od asi 0,05 mm do

1,9 mm.

Malé otvory na návodní straně jemného síta mají s výhodou průměr v rozmezí od 0,064 mm do 1,5 mm.

Jemné síto je s výhodou alespoň částečně vytvořeno ve tvaru šroubovice.

Zařízení podle tohoto vynálezu je s výhodou opatřeno zvlhčovacími fóliemi pro zajištění ponořování rozmělněných částic tuhých látek do uvedené kapaliny.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl rovněž vyvinut způsob extrakce rozpustitelných substancí z rozmělněných tuhých látek s kapalinou, a to za použití extrakčního systému s protiproudým pohybem kapaliny a tuhých částic, přičemž tento způsob zahrnuje použití alespoň jedné nádrže, alespoň jednoho výstupního otvoru pro vyprazdňování obohacené extrakční kapaliny z alespoň jedné nádrže a dále použití alespoň jednoho jemného síta, přičemž podstata předmětného způsobu spočívá zejména v tom, že se opatřují rozmělněné tuhé částice, obsahující alespoň 5 % malých částic a jemné frakce ze svojí hmotnosti, tyto rozmělněné částice tuhé látky se přivádějí do alespoň jedné nádrže, extrakční kapalina se přivádí do alespoň jedné nádrže pro provedení extrakce substancí z rozmělněných částic tuhé látky, uvedené částice tuhé látky se uvádějí do styku s extrakční kapalinou pro provedení extrakce rozpustitelných substancí ze zmíněné rozmělněné tuhé látky, extrakční kapalina v podstatě zcela prochází skrze alespoň jedno jemné síto pro oddělování malých částic a jemné frakce od extrakční kapaliny, alespoň jedno jemné síto má množství jednotlivých otvorů o malé velikosti, alespoň jedno jemné síto má návodní stranu a stranu umístěnou po směru proudu vzhledem k průtoku extrakční kapaliny do výstupního otvoru skrze toto síto, jemné síto má v sobě otvory o průměru, který je menší, než 2,4 mm na návodní straně, a které jsou dostatečně malé k tomu, aby poskytly vhodnou bariéru pro zabránění průchodu většiny malých částic a jemné frakce tímto sítem, a extrakční kapalina, která byla obohacena o rozpuštěné substance, se odebírá z alespoň jedné nádrže.

Částice tuhých materiálů, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou alespoň 7,5 % malých částic a jemné frakce ve své celkové hmotnosti.

Částice tuhých materiálů, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou alespoň 10 % malých částic a jemné frakce ve své celkové hmotnosti.

Částice tuhých materiálů, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou alespoň 20 % malých částic a jemné frakce ve své celkové hmotnosti.

Tuhé materiály, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou rozmělněné živočišné materiály.

Tuhé materiály, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou rozmělněnou košenilu.

-4CZ 289188 B6

Tuhé materiály, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou rozmělněný rostlinný materiál.

Tuhé materiály, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou rozmělněnou kůru a jehličí stromu tisu.

Tuhé materiály, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou rozmělněné Jeruzalémské artyčoky.

Tuhé materiály, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou rozmělněný materiál cukrové řepy anebo cukrové třtiny.

Tuhé materiály, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou rozmělněný materiál mořenového kořene.

Tuhé materiály, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou rozmělněné tobolky či slupky mandlí.

Tuhé materiály, které jsou extrahovány, obsahují s výhodou rozmělněný materiál dřeviny maklury neboli osadžské oranže.

Další úkoly a výhody předmětu tohoto vynálezu budou patrné z následujícího popisu a připojených obrázků výkresů.

Přehled obrázků na výkresech obr. IA je schematickým pohledem ilustrujícím systém vynálezu u svislého „věžového“ difuzéru;

obr. IB je schematickým pohledem, ilustrujícím systém vynálezu u vodorovného difuzéru (také nazývaného „R. T.“ difuzér);

obr. 1C je schematickým pohledem, ilustrujícím systém vynálezu u jednotlivé části dávkového extraktoru se sítem pouze na jednom konci;

obr. ID je schematickým pohledem, ilustrujícím systém vynálezu u jednotlivé části dávkového extraktoru se síty na obou koncích;

obr. 1E je schematickým pohledem, ilustrujícím systém vynálezu u sestavené série článků extraktoru, provedené z jednotlivých částí, podle obr. 1C nebo obr. ID;

obr. IF je schematickým pohledem, ilustrujícím systém vynálezu u nastavitelného skloněného válcového difuzéru (někdy také dále nazývaného „ST extraktor“);

obr. 1G je detailním schematickým pohledem na oddělení koncentrované extrakční kapaliny v řezu G-G z obr. IF;

obr. 1H je detailním schematickým pohledem na jiné oddělení koncentrované extrakční kapaliny provedené podle obr. 1G;

obr. 2 je schematickým pohledem na systém, využívající předmětu tohoto vynálezu u šikmého difuzéru;

obr. 3 je perspektivní pohled na zvláštní provedení šikmého difuzéru, které může být použito u předmětu tohoto vynálezu;

-5CZ 289188 B6 obr. 4 je pohledem v řezu, vedeném podle čáry 4-4 na obr. 3;

obr. 5 je částečným pohledem v řezu, vedeném podle čáry 5-5 na obr. 3;

obr. 6 je částečným pohledem v řezu, vedeném podle čáry 6-6 na obr. 3;

obr. 7 je perspektivním zvětšeným pohledem na konec pro vyprazdňování tuhých látek u šikmého difuzéru, znázorněného na obr. 5;

obr. 8 je perspektivním půdoiysným pohledem seshora na konec pro vyprazdňování tuhých látek u šikmého difuzéru, znázorněného na obr. 5, přičemž zobrazuje odvodňovací prostor;

obr. 9 je zvětšený částečný pohled, ilustrující část síta, vytvořeného podle jemného síta uvedeného vynálezu;

obr. 10 je zvětšeným částečným pohledem, ilustrujícím modifikovaný tvar sít, utvořených podle jemných sít uvedeného vynálezu;

obr. 11 je perspektivním pohledem na zvlhčovač, mající zvlhčovači fólii, který může být případě použit ve spojení s uvedeným vynálezem;

obr. 12 je pohled v řezu, vedeném podél čáry 12-12 na obr. 11;

obr. 13 je perspektivním pohledem na stěrače síta v provedení pro dávkové, nebo kontinuální extraktory;

obr. 14 je půdorysným pohledem na rovnoběžné šnekové podavače u šikmého difuzéru, který ukazuje dvojité stěrače sít a konfiguraci dvojité šroubovice;

obr. 15 je pohledem v řezu na úhlovou konfiguraci stěračů, přičemž řez je veden podél čáry 1515 z obr. 14;

obr. 16 je detailním pohledem na obvyklý stěrač síta.

Příklady provedení vynálezu

V souladu s uvedenými úkoly předmětu tohoto vynálezu bylo zjištěno, že vhodně umístěná jemná síta mohou vextrakčním přístroji a při vlastní extrakci účinně ovládat malé částice a jemnou frakci. Jak je naznačeno, otvory v konvenčních šnecích difuzéru a síta jsou příliš velká a nejsou dost malá k tomu, aby mohla částice ovládat. Bylo však zjištěno, že vhodně umístěná jemná síta mohou účinně řídit malé částice a jemnou frakci a proto dochází k nárůstu účinnosti samotné extrakce a dále tato síta umožňují extrakci materiálů, které obsahují malé částice a jemnou frakci, které nebylo dosud možno extrahovat.

Jemná síta, použitá u předmětu tohoto vynálezu, mají mnoho malých otvorů o průměrech kolem 2,4 mm, přičemž menší průměr je na straně protivodní. Tyto miniaturní otvory o průměru několika desetin milimetru jsou vyrobeny jakýmkoliv vhodným způsobem. Podle upřednostňovaného způsobu, jsou tyto otvory vyrobeny chemickým vyleptáním děr do tenké kovové desky nebo plechu, například ocelového plechu, jehož tloušťka se může pohybovat kdekoli v rozmezí od 0,025 mm do 2,4 mm, ale obvykle v rozmezí od 0,05 mm do 1,5 mm. Otvory jemných sít mhou mít rozdílnou konfiguraci, například včetně štěrbin nebo kruhů. Otvory jemných sít obvykle zabírají alespoň 12 %, ale nejlépe alespoň 20 % povrchové plochy jemného

-6CZ 289188 B6 síta, takže jimi mohou volně procházet extrakční kapaliny v difuzéru. Jemná síta mohou být vyrobena z plechů, které jsou pružné, nebo z desek, které mohou být ohnuty, takže je možné je přesně umístit či patřičně vytvarovat tam, kde to je potřeba, a to například do tvaru šroubovice pro umístění na lopatkách šnekového dopravníku. Pokud jsou síta pružná, je potřeba je podepřít tlustšími pevnými deskami, rošty nebo rámovou konstrukcí (neznázoměno), například jako pevná deska 73, jak je popsáno ve spojení sobr. 9 a obr. 10. Samozřejmě může být v duchu předmětu tohoto vynálezu pro výrobu jemných sít použito další techniky.

Příprava jemných sít takového typu, který je použit u předmětu tohoto vynálezu, je popsána například v patentových spisech US 3 329 541, US 3 971 682 a US 4 124 437.

Jak již bylo naznačeno výše, je výsledkem ovládání malých částic ajemné frakce nárůst účinnosti extrakce a účinnější extrakce je možná i ve spojení s materiály, které obsahují velké množství malých částic ajemné frakce. Navíc může být nyní prováděna kontinuální extrakce s mnoha materiály, které nebylo dosud možno extrahovat kontinuálně, a to obzvláště z praktického důvodu, že velké množství malých částic ajemné frakce se nemohlo pohybovat v protisměru vzhledem k proudu extrakční kapaliny. Například při přípravě mnoha rostlinných a živočišných materiálů k extrakci drcením, vzniká velké množství malých částic ajemné frakce. Ty pak není možné posunout, nebo dopravit síty konvenčních šnekových dopravníků u konvenčních kontinuálních difuzérů a není je ani možné při zpracování nijak ovládat.

Za malé částice a jemnou frakci jsou obvykle považovány částice materiálu o velikosti menší, než 3,175 mm.

Jak již bylo předem uvedeno, difúze a extrakce při využití předmětu tohoto vynálezu, mohou být prováděny ve svislých „věžových“ difuzérech, vodorovných difuzérech, v šikmých difúzérech, jednotlivých článcích dávkových difuzérů nebo v sérii článků dávkových difuzérů.

Na obr. IA je nákres extrakce za použití předmětu tohoto vynálezu ve svislém „věžovém“ difuzéru. Vynález bude popsán ve spojení sobr. IA a obr. 1B při zpracování cukrové řepy, ale z výkladu také vyplyne možnost použití jiných materiálů. Řízkovač cukrové řepy, nebo mělnící česle 10 jsou použity k rozmělnění nebo knařízkování cukrové řepy do vláknovitých, tak zvaných sladkých řízků. V praxi je zatím množství jemné frakce, vznikající během řízkování, udržováno na minimu, například na méně než 3 % hmotnosti sladkých řízků. U uvedeného vynálezu není takové omezení množství jemné frakce potřebné. Ve skutečnosti může být účinnost extrakce naopak zvýšena použitím většího množství malých částic ajemné frakce.

Po naplátkování jsou sladké řízky zavedeny do zvlhčovače 1L Ve zvlhčovači 11 se sladké řízky dostanou do kontaktu s horkou extrakční kapalinou z difuzéru 12 a projdou skrze síta 22, dále skrze potrubí 14 a skrze čerpadlo 29. Než je kapalina zavedena do zvlhčovače 11, je kapalina z difuzéru 12 ohřátá ve vyhřívači 15 na teplotu od 71 °C do 88 °C. Horká extrakční kapalina, zavedená potrubím 14 do zvlhčovače 11, „zabije“ buňky ve sladkých řízcích cukrové řepy a povolí osmotický průtok sacharózy z buněk cukrové řepy do extrakční kapaliny. Sladké řízky cukrové řepy jsou protaženy na chvíli buď tokem stejného směru, či tokem protiproudým, skrze ohřívanou kapalinu. Po této krátké chvíli jsou přepraveny potrubním vedením 16 a čerpadlem 17 do svislého „věžového“ difuzéru £2. Aby došlo k pohybu sladkých řízků ve zvlhčovači 11, tlačí lopatky 28 šnekového dopravníku tuhé částice od vstupu 13 k výstupu a k potrubnímu vedení 16. Lopatky 28 na dopravníku jsou přednostně vybaveny jemným sítem tak, jak je to popsáno v souvislosti s vyobrazením podle obr. 9 a obr. 10. Dále jsou na protivodní straně výtokového otvoru extrakční kapaliny 24 připojeny jemné síto 18 a opěrný rošt 33. Stěrač nebo stěrače 61 mohou být instalovány za účelem očišťování sít.

U svislých „věžových“ difuzérů 12 nastává mezi sladkými řízky a extrakční kapalinou během protiproudého průtoku sladkých řízků a extrakční kapaliny nepřetržitá extrakce. Jak je

-7CZ 289188 B6 znázorněno na obr. 1 A, jsou řízky ze zvlhčovače převedeny potrubním vedením 16 a čerpadlem přívodem tuhých částic do difiizéru 12. Extrakční kapalina je zaváděna přívodním otvorem

19.

Sladké řízky jsou dopravovány ve svislém difuzéru pomocí lopatek šnekového dopravníku 23. Z důvodu velkého tlaku na lopatky dopravníku, který je nutný pro natlačení sladkých řízků proti kapalině, neměly lopatky u standardních věžových difuzérů v minulosti perforaci. Navíc pokud byly vyzkoušeny perforované lopatky s většími otvory, sladké řízky tyto otvory ucpaly as lopatkami také rotovaly, místo toho, aby byly skrze otvory protlačeny a dál natlačeny na otáčivou rampu lopatky směrem k vyprazdňovacímu otvoru difuzéru. Pokud jsou u svislých difuzérů opěrné rošty pro těžký provoz 23 překryty jemným sítem 70, pomáhá hladkost povrchu jemného síta při dopravování sladkých řízků směrem vzhůru. Obr. 10 ukazuje konfiguraci jemných sít 70, umožňující průchod kapaliny přímo směrem dolů skrze uvedené lopatky dopravníku.

Jak je vidět na obr. 9, který je svislým průřezem toho, co se u svislých difuzérů stává téměř vodorovnou pozicí, budou se sladké řízky odvalovat směrem k povrchu jemných sít 70 a budou mít tendenci zablokovat průchod extrakční kapaliny skrze otvory. Nicméně pokud se jemná síta ve svislém difuzéru budou otáčet společně se svým podpůrným roštem 73, vznikne mezi povrchem jemných sít 70 a povlakem sladkých řízků přestřihování, které způsobí, že sladké řízky setřou povrch jemných sít a odstraní řízky, jemnou frakci a malé částice, které ucpaly otvory, a otevřou tak cestu pro průtok extrakční kapaliny skrze otvory jemného síta. Tak vynález poskytuje mnohem dokonalejší protiproudou extrakci u svislých difuzérů, než jaká byla možná předtím, a to rovněž se standardním materiálem jako jsou sladké řízky, které obvykle obsahují minimální množství jemné frakce a malých částic.

Jemné síto 22 a podpěrný rošt 33 jsou také umístěny napříč nádrží svislého difuzéru před výstupním otvorem 20 extrakční kapaliny. Jemná síta mohou být také použita na oddělovacích stěnách, tam, kde jsou tyto stěny k dispozici. S jemným sítem 22 použitým spolu s podpůrným roštem jako u předmětu tohoto vynálezu, seškrabují stěrače síta mnohem účinněji sladké řízky, které nalehly na čelo síta. Otvory jsou dost malé, takže jimi řízky samotné nemohou projít. Rovněž také cizí pevná tělesa, jako je například štěrk, svařovací elektroda, nebo drát, se nyní nezachytí v otvorech oddělovacích sít. Tím je možné se vyhnout poškození jak těchto oddělovacích sít, tak i stěračů. Z tohoto důvodu je ostrá hrana stěrače jemného síta mnohem lépe udržovatelná a je prováděno čisté zdvihání sladkých řízků anebo malých částic a jemné frakce.

Po extrakci jsou extrahované řízky vyprázdněny z difuzéru vyprazdňovacím otvorem 21 a obohacený extrakt pak vyprazdňovacím otvorem 20.

Je rovněž nutno poznamenat, že lopatky šnekových dopravníků ve zvlhčovači a v difuzéru mohou být samostatnými odděleními s drtícími tyčemi 56 mezi částmi, jak je vidět na obr. 5.

Systém extrakce podle předmětu tohoto vynálezu může být také použit u vodorovných difuzérů, jak je vidět na obr. IB. Vodorovný difuzér 25 přijímá tuhé látky od zvlhčovače 27 skrze čerpadlo 17 a pak je dopravuje do vyprazdňovacího otvoru pro tuhé látky 21. Extrakční kapalina je zavedena do systému přívodem 19 a odtéká vývodem 20, zatímco její průtok má směr opačný vzhledem k látkám tuhým.

Vodorovný difuzér je sestaven tak, že extrakční kapalina zavedená přívodem 19 na konci válce, dosahuje druhého konce válce po provedení jistého počtu otáček, který je roven počtu oddělení ve válci. Sladké řízky putují v protiproudém směru a v polovičním množství vzhledem k množství extrakční kapaliny. Síta 30, připevněná v každém oddělení, nadzvednou sladké řízky v extrakční kapalině tím, jak se válec difuzéru otáčí vzhůru, takže extrakční kapalina bude v podstatě ze sladkých řízků vymačkána. Při otáčce válce vypadnou sladké řízky směrem dolů

-8CZ 289188 B6 z oddělení opatřeného síty a sklouznou přes pevné šikmé desky do dalšího oddělení. Jemná síta 70 mohou být připojena za účelem pokrytí sít 30 v každém oddělení. Jak se vodorovný difuzér otáčí a síta 30 unášejí sladké řízky a extrakční kapalinu směrem vzhůru, posouvají se sladké řízky podél jemných sít 70, stírají povrch jemného síta 70 a tím tak umožňují průchod extrakční kapaliny. Je obzvláště důležité, aby jemná síta 26 s podpůrnými rošty 33 a stěrače sít 61 byly připevněny na vstupním konci pro přívod řízků a na protiproudém výstupu 20 kapaliny.

Na obr. 1C je schematicky znázorněno dávkové extrakční zařízení, které používá samostatné články zařízení, jejichž vršek 130 může být sejmut za účelem naplnění a jejichž hlavní spodní část 134 může být také sejmuta za účelem vyprázdnění extraktoru. Na obr. ID je znázorněno schéma extrakčního zařízení, které používá samostatné články extrakčního zařízení, jehož vršek 130 může být libovolně sejmut za účelem naplnění extraktoru ajehož dno 131 může být také sejmuto, a to za účelem vyprázdnění extraktoru. Vynález bude popsán ve spojení s obr. 1C a obr. ID při provádění extrakce barviva zkošenily, ale je potřeba poznamenat, že můžeme použít k extrakci i jiné materiály. Drtič košenily, nebo mělnící česle 110, je použit k rozdrcení, k rozmělnění, nebo k naplátkování košenily na tři či čtyři částice. Košenila v připravené formě je přivedena do nádrže 134 nebo do nádrže 135, kam je násypkou 113 přivedena po otevření plnicího víka 130. Toto víko je, společně s jemnými síty 122, podpůrným roštem 133 a stěrači sít 161. pokud jsou nainstalovány, zavěšeno tak, aby umožňovalo ničím neomezené plnění tohoto uvedeného extraktoru košenilou.

Do nádrže 134 je poté, co bylo uzavřeno víko, přečerpána extrakční kapalina zespodu, ta prochází vzhůru skrze košenilu a dále skrze jemná síta 122, podpůrný rošt 133 a nakonec do výstupního otvoru 120. V případě, že je koncentrace této kapaliny dostatečně vysoká, protéká extrakční kapalina skrze potrubní vedení 114 do výstupního otvoru extrakční kapaliny. Pokud koncentrace extrakční kapaliny není dostatečně vysoká, a pokud si košenila stále udržuje množství materiálu barviva, přesměruje třícestný ventil 136 průtok extrakční kapaliny skrze potrubí 119 do ventilu 137, dále přes čerpadlo 129 do ohřívače 115 a zpátky do extrakčního článku 134. Toto bude pokračovat do té doby, pokud koncentrace barviva ve vystupující extrakční kapalině nedosáhne takové hodnoty, jako je koncentrace barviva v košenile. Pak může ventil 136 směřovat proud kapaliny do výstupního otvoru extrakční kapaliny. Pokud koncentrace extrakční kapaliny není taková, aby tuto kapalinu bylo možné použít pro barvicí účely, může být tato extrakční kapalina zavedena do čerstvé dávky košenily a proces se může znovu opakovat.

Jak je znázorněno na obr. 13, stěrače sít 161. poháněné motorem nebo hydraulicky, sestávají z jednoho, dvou, tří nebo více ramen a mohou zde být instalovány za účelem stírání jemné frakce z čela jemného síta, a aby pohybovaly touto jemnou frakcí směrem ven z těchto sít a směrem ku středu svazků košenily, kde mají její větší částice tendenci zachycovat tyto menší částice a jemnou frakci košenily a zadržují je tak, že tyto částice nemohou proniknout do toku extrakční kapaliny a s ním zpět dojemných sít.

Na obr. ID je znázorněn dávkový článek extraktoru 135, mající jemná síta na obou koncích. Pokud se jemné síto 122 vespodu ucpe jemnými částicemi, otevře se pro průtok z čerpadla 129 třícestný ventil 139 a pro průtok z čerpadla 129 se uzavře třícestný ventil 138. Dvoucestný ventil 141 se uzavře a otevře se dvoucestný ventil 140. Změnami funkcí těchto ventilů se otočí průtok extrakční kapaliny vextrakčním článku a může být dosaženo zpětného vyplachování a tím i čištění sít. Tento směr průtoku extrakční kapaliny v článku extraktoru 135 může být udržován, dokud se horní síto nezaslepí jemnou frakcí. Jakmile k tomu dojde, může být znovu otočen směr průtoku extrakční kapaliny. Teplota extrakční kapaliny může být udržována pomocí kapalinového tepelného výměníku 115.

Jak je vidět na obr. 13, mohou být malé stěrače sít, poháněné motorem nebo hydraulicky, také použity v sestavě na obr. ID, pokud je zde nutné udržovat jemná síta 122 otevřená pro průchod extrakční kapaliny. Pokud nejsou stěrače nainstalovány, mohou být horní jemná síta 122

-9CZ 289188 B6 a podpůrný rošt 133 připevněny na hydraulický píst 162, který může být aktivován, a může tak stlačovat rozmělněnou tuhou látku v nádrži 135 a tak umožnit odvodnění rozmělněné tuhé látky. K hornímu víku může být připojeno podtlakové potrubí 163 a může tak odsávat kapalinu, která je pod tlakem proháněna skrze jemná síta 122 a podpůrný rošt 133. Hydraulický píst 162 může být také použit k vyprazdňování košenily nebo jiných rozmělněných tuhých látek tím, že se tento píst po otevření spodního víka vytáhne. Jemná síta 122, připevněná na podpůrný rošt 133 ve spojení s hydraulickým pístem 162. tvoří dohromady účinné odvodňovací (nebo ždímací) zařízení, zvláště pak co se týče zmíněných malých částic a drobné frakce.

Na obr. IE je znázorněna série tří článků extraktoru typu z obr. ID, umístěných v kruhu nebo v paralelní lince v počtu od dvou až do třiceti a více článků. V provozních podmínkách prochází extrakční kapalina skrze košenilu v každém článku extraktoru, postupně z jednoho článku do druhého ve směru článku, který byl košenilou naplněn jako poslední. U cirkulačních sérií je článek, který byl košenilou naplněn jako poslední, a ten článek, ze kterého byla vypuštěna extrakční kapalina nakonec, považován za článek první, neboli také „čelní“ článek. Přilehlý článek, ze kterého je extrakční kapalina vypouštěna a plněna do prvního článku, je nazýván jako článek druhý. Třetí článek v tomto schématu se jmenuje také „zadní“ článek. To je ten článek, který na počátku extrakce přijímá počáteční extrakční kapalinu, nebo kapalinu snejnižší koncentrací, a ze kterého je pak kapalina odváděna do článku druhého. Pokud jsou v sérii více než tři články, je,,zadním“ článkem nazýván článek, který jako první přijímá počáteční extrakční kapalinu.

Například na obr. IE je článek 135A „čelním“ článkem a je naplněn košenilou z mělnících česlí 110. Pak je článek 135C „zadní“ a přívodem skrze čerpadlo 129C přijímá počáteční dávku extrakční kapaliny. Tato kapalina prochází skrze tepelný výměník 115C a přes košenilu uloženou ve článku 135C. Extrakční kapalina z článku 135C je čerpána pomocí čerpadla 129B skrze tepelný výměník 115B do článku 135B, který byl zaplněn košenilou o jedno kolo předtím, a kde má košenila v sobě vyšší koncentraci barviva, než košenila ve článku 135C. Extrakční kapalina na sebe v článku 135B naváže dodatečné barvivo a dále ochudí košenilu v tomto článku o její obsah barviva. Pak extrakční kapalina vyteče výstupním otvorem článku 135B. čerpadlo 129A i i vžene do tepelného výměníku 115A, a pak tato kapalina vstoupí do článku 135A. ve kterém se setká s čerstvě naplněnou várkou košenily. Obsah barviva při průchodu extrakční kapaliny článkem 135A dále narůstá. Ventil „A - ke zpracování“ je otevřen, tím je umožněn průchod nejsilnějšího koncentrátu a jeho uložení v nádržích, nebo jeho další zpracování. Tak, jak postupně klesá koncentrace barviva v košenile, vyplňující článek 135C na hodnotu, při které by již další získávání barviva nemělo smysl, je zastaven přívod extrakční kapaliny do vstupního otvoru pro článek 135C. ochuzená košenila je pak vysušena, nebo je z ní kapalina vymačkána a košenila je z článku 135C vypuštěna tím, že se otevře zavěšené víko ve spodku článku 131. Zavěšené spodní víko 131 je pák uzavřeno, současně je otevřeno zavěšené vrchní víko 130 a do článku 135C je přivedena košenila z mělnících česlí 110 a článek 135C se tak stane článkem „čelním“. Článek 135A se stává článkem druhým a článek 135B se stává článkem „zadním“. Takovýmto způsobem se postupně každý článek série stává „čelním“ článkem a postupem času se stává ,,zadním“ článkem. Toto ustavuje jistý vzorec, a to . vzorec pohybu vstupu extrakční kapaliny z článku snejnižší koncentrací košenilového barviva postupně k dalšímu článku ve vzestupném abecedním pořadí, zatímco však extrakční kapalina je odesílána ke zpracování nebo skladování poté, co prošla skrze článek, který byl zaplněn košenilou jako poslední v sestupném abecedním pořadí.

Jemné síto 122, použité na obr. 1C, obr. ID a obr. IE, podepřené silnějším deskovým sítem 133, umožňuje úplné zadržování tuhých materiálů v samotných extrakčních článcích a zabraňuje, nebo velmi snižuje souběžné proudění malých částic společně s extrakční kapalinou. Tím je v podstatě umožněna úplná protiproudá extrakce. Pokud se jemná síta ucpou, je možné provádět zpětné vyplachování změnou směru proudu extrakční kapaliny skrze extrakční články. Také

-10CZ 289188 B6 takové stěrače sít, jako jsou na obr. 13, mohou být nainstalovány za účelem stírání malých částic, které mohou ucpávat otvory v jemném sítu 122.

Extrakční přístroj, který je vidět na obr. 1F, obr. 1G a obr. 1H, představuje další extrakční jednotku, tzv. ST extraktor, který je unikátní svou schopností zvládat průchod mnoha malých rozmělněných částic, jako jsou např. rozmělněné lístky čajovníku, mletá káva či košenila. Také může provádět extrakci rozpustných tuhých látek ze smíchaných částic, které se různí ve své velikosti od velkých částic postupně až k částicím malým.

Tento ST extraktor 180 sestává z otočného válce 181 s jemnými síty 183, připojenými kolmo na vnitřní stěny válce 181. Toto pevné spojení neumožňuje žádné protékání kapaliny nebo průnik tuhých částic mezi stěnou vnitřního válce a jemnými síty. Jemná síta jsou vytvarována do formy šroubovice. Může být potřeba tato jemná síta podepřít radiálními podporami (neznázoměno) anebo tyčemi taktéž ve tvaru šroubovice (rovněž neznázoměno), a to na vnitřní hraně jemných sít. Tyto podpůrné prostředky poskytují jemným sítům ve vnitřku válce strukturální pevnost.

ST extraktor se bude otáčet na radiálních čepových válcích 185, umístěných v blízkosti horního a spodního konce. Motor 186 přes reduktor, hnací řetězové ozubené kolo 187 (nebo převodovku) a řetězový pohon 188 (nebo ozubený věnec) rotačně pohání ST extraktor 180.

ST extraktor 180 má nastavený sklon pomocí výškově nastavitelné podpory 189, která je umístěna na horním konci a extraktor se otáčí kolem základního čepu 200.

Když je extrakční kapalina zavedena přívodem 193. vstoupí do horního konce ST extraktoru, dál postupně protéká vlivem gravitace skrze jemná síta dolů, dokud nedosáhne průchodem skrze jemná síta 176 prostoru v oddělení koncentrované extrakční kapaliny, což je nejlépe vidět na obr. 1G.

Mělnící česle 169 přeměňují tuhou látku do rozmělněného stavu, ze kterého může být maximální množství rozpustných částic extrahováno, avšak nepřeměňuje tuto tuhou látku na takovou konečnou drť, která by prošla skrze jemná síta extraktoru. Tato rozmělněná tuhá látka, ze které mají být extrahovány rozpustitelné tuhé částice, je přivedena do zvlhčovače 170. Míchací zařízení 171 může být použito k promíchání rozmělněných tuhých částic s recyklovanou extrakční kapalinou, která je načerpána do tohoto míchacího zařízení potrubním vedením 198. Výsledná řídká kaše z rozmělněného tuhého materiálu a koncentrované recyklované extrakční kapaliny, je načerpána do uvedeného ST extraktoru pomocí čerpadla 172.

Otáčející se válec 181. zkombinovaný s jemnými síty (vytvarovanými do šroubovice), protlačuje rozmělněné tuhé částice v protiproudu vzhledem k extrakční kapalině, zatímco sama extrakční kapalina protéká po proudu skrze rozmělněné tuhé částice a pak dále skrze otvory jemného síta. Rozmělněná tuhá látka má tendenci zůstávat ve formě řídké kaše ve spodní části válce.

Otáčející se šroubovitá jemná síta dopravují tuhé částice směrem k vyprazdňovacímu konci, kde tyto částice vypadnou do výsypky 190. Odkapávací plášť 194 zabraňuje kapalině, aby přilnula ke. stěně vnějšího válce a aby odkapávala ven z výsypky 190.

Protože narůstající teplota rozmělněných tuhých částic a extrakční kapaliny vede tyto dvě složky k tendenci zvýšit celkovou účinnost extrakčního procesu, je vnějšek extraktoru opatřen parními plášti 195. které mají za účel ohřívat vnitřek ST extraktoru. Páraje přiváděna souosým potrubím 192 do otočného spoje 191. a dále do parních plášťů buď paralelních, nebo umístěných v sérii podle toho, co je pro proces požadováno. V posledním parním plášti, umístěném na konci, kterým je přiváděna tuhá látka, jsou kolem obvodu prstencovitého parního pláště nainstalovány odlučovače 196 kondenzátu. Pod podstavec ST extraktoru 180 je nainstalován odkapník, který zachycuje odkapávající kondenzát.

-11 CZ 289188 B6

Dále do potrubní linky 198, která vstupuje do zvlhčovače, může být přidán trubkový a plášťový ohřívač 199 nebo deskový ohřívač, který bude zvyšovat teplotu recyklované extrakční kapaliny, který následně zvýší teplotu rozmělněných tuhých látek.

Oddělení koncentrované extrakční kapaliny na straně po proudu u jemných sít 176 může být integrálně spojeno s válcem (viz obr. 1G), nebo může být jako oddělené neotáčivé oddělení (viz obr. 1H). Koncentrovaná extrakční kapalina na dolním konci ST extraktoru protéká skrze jemné síto 176, které je podepřeno nosným roštem .177· Čepele stěračů 178 jsou rozmístěny tak blízko sebe, jak je nutné k tomu, aby otvory v sítě mohly být udržovány průchozí. Čepele stěračů jsou podepřené pomocí ramen 179. která jsou připojena k neotáčející se konstrukci.

Podle vyobrazení na obr. 1G a obr. 1H, bude z oddělení koncentrované extrakční kapaliny 175 odčerpán obsah této kapaliny pomocí otočného potrubí 197. nebo pomocí jiného vhodného zařízení pro ovládání hladiny kapaliny. Pokud je oddělení koncentrované extrakční kapaliny integrálně spojené s válcem, jak je vidět na obr. 1G, bude kolem obvodu vypouštěcího konce umístěno jisté množství nastavitelných otočných trubek 197. řídících hladinu kapaliny. Tyto trubky budou nastavitelné po zastavení ST extraktoru za účelem vyrovnání hladiny kapaliny na požadovanou úroveň.

U aplikací, u kterých jsou extrakční jednotky velké, nebo existuje potřeba ovládat hladinu kapaliny během provozu a udržovat ji na různých úrovních, může být konstrukce samostatného neotáčivého oddělení koncentrované extrakční kapaliny opatřena vhodnými těsněními, jak je vidět na obr. 1H. Pro zabránění únikům extrakční kapaliny do prostoru mezi otočný válec 181 a stacionární oddělení koncentrované extrakční kapaliny 175, je připojeno břitové těsnění 201. společně s labyrintovým, nebo jiným těsněním 202 kapaliny.

Nyní bude vynález popsán ve spojitosti sobr. 2 až obr. 12, dále pak obr. 14 až obr. 16, na kterých je znázorněn šikmý difuzér.

Podle obr. 2, jsou nejdříve připraveny tuhé látky, které mají být extrahovány, a to v mělnících česlích 10. Tyto mělnící česle mohou být například ve formě drtiče, mělniče, kráječe, nebo mlecího zařízení apod., a jejich úkolem je rozmělnit tuhé látky, které mají být zpracovávány. Rozmělněné částice jsou přepravovány do šikmého difuzéru 40 pomocí odpovídajícího dopravníkového systému 31. ovládaného regulátorem 32. který sám určuje plnicí poměr.

Poznamenejme, že oddělený zvlhčovač 11 takového typu, který je znázorněn na obr. IA a obr. 1B, není na obr. 2 vidět. Příčinou je to, že zvlhčování je na řadě v prvním oddělení šikmého difuzéru tak, jak bude popsáno ve spojení s obr. 11a obr. 12.

Rozmělněné částice jsou přiváděny do šikmého difuzéru 40 vstupem 41 pro tuhé částice a jsou odebírány ve výstupním (vyprazdňovacím) otvoru 42 pro tuhé částice. Tuhé částice jsou pak dopraveny ze vstupního konce 41 do výstupního (vyprazdňovacího konce) 42 pomocí vhodných šroubovitých, nebo spirálovitých lopatek dopravníku 43.

Extrakční kapalina je přiváděna skrze vstup 45 a odváděna skrze výstup 46. takže kapalina protéká skrze šikmý difuzér působením pouhé gravitace od vstupního konce k výstupnímu konci v protiproudu, a to vzhledem k pohybu tuhých částic, které se pohybují od vstupu 41 pro tuhé částice k výstupu 42 pro tuhé částice. Z důvodu umožnění průtoku kapaliny jsou lopatky 43 opatřeny dírami nebo otvory na návodních stranách, na kterých jsou jemná síta.

Na spodním konci šikmého difuzéru je mezi extrakčním prostorem, představovaným lopatkami dopravníku 43, a mezi vyprazdňovacím oddělením kapaliny 47 umístěno oddělovací síto 44. Síto 44 je nastaveno směrem návodním, od výstupu kapaliny 46. Smyslem síta 44 je oddělit

-12CZ 289188 B6 z extrakční kapaliny velké tuhé částice, které prošly kolem nebo skrze lopatky předtím, než bude extrakční kapalina vypuštěna z výstupního otvoru 46.

Podle obr. 3 zde nyní bude detailně objasněn šikmý difúzér 40, sestavený podle principů předmětu tohoto vynálezu. Rozmělněné tuhé částice jsou přiváděny pomocí plnicího dopravníku 31 tuhých částic v poměru, který je ovládán regulátorem 32. Tuhé částice jsou dopravovány lopatkami 43 (obr. 2) od vstupu 41 pro tuhé částice směrem k výstupu 42 pro tuhé částice. Extrakční kapalina je přivedena přívodním otvorem 45 do horního konce šikmého difuzéru, protéká skrze oddělovací síto 44 a je vypuštěna otvorem 46 na spodním konci šikmého difuzéru, takže kapalina v podstatě protéká gravitací od vstupu k výstupu protiproudým směrem vzhledem k pohybu rozmělněných částic.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu je oddělovací síto 44 opatřeno na návodní straně jemným sítem 22. Jemné síto 22 umožňuje vhodné oddělování rozmělněných tuhých látek, jejich částic a jemné frakce od proudu extrakční kapaliny. Toto oddělování jemnými síty přeměňuje „vyprazdňovací oddělení kapaliny“ na „vyprazdňovací oddělení kapaliny se síty“. Toto oddělení obsahuje extrakční kapalinu, která může být použita pro zpětné proplachování jemných sít 22. Zpětné proplachování vyplaví z čelního povrchu jemného síta 22 všechen materiál, který toto síto překrývá a který také přilnul k povrchu návodní strany tohoto síta. Jsou zde také umístěny stěrače 61 síta, které mají očišťovat povrch návodní strany tohoto síta.

Z důvodů schopnosti ovládání vyprazdňovacího poměru na výstupu 46 a kvůli udržení síta 44 v průchozím stavu, bez ucpání tuhými částicemi, je úroveň hladiny 3 kapaliny v difuzéru snadno udržovatelná tím, že umístíme síto 22 na návodní straně síta 44 (viz obr. 5).

Vyprazdňovací oddělení kapaliny se síty 47 by mělo být tak vysoké, jako je průměr očišťování síta stěrači, a také tak vysoké, jako je maximální roztažení ramen stěračů. Oba tyto rozměry umožňují maximální účinnost sít. Hloubka vyprazdňovacího oddělení kapaliny se síty 47 by měla být dostatečná ktomu, aby bylo možné dovnitř dosáhnout volně rukou a v případě nutnosti vyčistit zadní stranu síta 44 a aby mohl dělník vstoupit dovnitř a přístroj vyčistit, upravit a v něm instalace, a nebo aby mohl přestavit konfiguraci uvedených stěračů.

Protože jemné síto je relativně beze všeho ucpávání, poskytuje vyprazdňovací oddělení kapaliny se síty 47 vhodný způsob, jak udržovat stabilní úroveň hladiny kapaliny v hlavních extrakčních prostorech difuzéru.

Výstupní otvor pro kapalinu 46 může být opatřen potrubím 50, které otáčením ovládá úroveň hladiny extrakční kapaliny uvnitř šikmého difuzéru. Jak je znázorněno na obr. 3, má výstupní potrubí čep 51, který je připojen k potrubí 50, které je natočeno směrem ke svislici v jedné možné poloze, kde je schopné určit hladinu kapaliny v difuzéru 40, a které může být dále otočeno kolem čepu do polohy vyznačené čárkovanou čarou. K tomu dochází obvykle v závěru difúzního procesu a je možno tímto potrubím vyprázdnit veškerý obsah extrakční kapaliny z difuzéru 40. Pokud je potrubí v provozní poloze, mělo by koleno výpustě 52 mít krátkou vertikální trubku 53 o malém průměru, umístěnou nad tímto kolenem, která by měla sloužit jako podtlaková pojistka a nedovolit vývodní trubce z výpustního potrubí 54, aby pracovala jako sifon při vypouštění vyprazdňovacího oddělení kapaliny se síty. Vhodným nastavením výpustního potrubí 54 tak může být automaticky udržována hladina kapaliny v oddělení se šťávou. Také může být použito ventilu pro automatické řízení úrovně hladiny kapaliny.

Vršek difuzéru 40 je opatřen množstvím krytů 55, které jsou zavěšeny na čepech, což umožňuje přístup k dopravníku a k lopatkám dopravníku uvnitř difuzéru 40. Některé z krytů mohou mít na sobě připevněné drticí tyče 56. Tyto drticí tyče jsou protaženy do kapaliny a umožňují na místě zastavit částice tuhé látky, které rotují společně s lopatkami dopravníku. Tak mohou být tyto částice tuhé látky dopravovány směrem kupředu.

-13CZ 289188 B6

Drticí tyče mohou být přidány také tak, aby vyčnívaly ze spodní strany nádrže, z boků nádrže, nebo ze vstupních krytů tak, jak je naznačeno na obr. 3. V místech těchto drticích tyčí jsou lopatky šnekového dopravníku přerušeny a umístěny v příslušné vzdálenosti od sebe, aby tak byla zajištěna jistá vůle mezi lopatkami šnekového dopravníku a těmito drtícími tyčemi.

Poznamenejme, že šikmý difuzér má nádrž 48, ve které jsou během extrakčního procesu udržovány extrakční kapalina a rozmělněné tuhé částice. Obzvláště pak u šikmého difuzéru podle obr. 3 jsou pro protlačování nebo dopravu rozmělněné tuhé látky od vstupního konce ke konci výstupnímu použity dva šnekové dopravníky, tak, jak je to vidět na obr. 6. Nicméně pokud je to požadováno, může být použit pouze jeden šnekový dopravník. Jak je nakresleno na obr. 6, rotují dva šnekové dopravníky 43 a 43' protiběžným směrem a tlačí tak částice tuhé látky směrem k výstupnímu otvoru 42. Strany těchto dopravníků, nasměrované po proudu, jsou nakresleny s otvory 74, které umožňují průchod extrakční kapaliny. Návodní strany (na obr. 6 nenakreslené) jsou vybaveny jemnými síty.

Na obr. 4 jsou nakresleny části lopatek šnekového dopravníku 43, připevněné na otočném hřídeli 60, který je poháněn motorem 90 (viz obr. 3).

Jak je nakresleno, lopatky šneku jsou ve formě otáčejících se sít, která umožňují průtok kapaliny skrze rozmělněné tuhé částice a skrze lopatky. Podle uvedeného vynálezu, je návodní strana každé lopatky šneku opatřena jemným sítem 70 tak, jak je vidět na obr. 4, a jak bude popsáno ve spojení sobr. 9 a obr. 10 dále v textu. Jemné síto 22 je také použito jako oddělovací síto na spodním konci šikmého difuzéru, jak je znázorněno na obr. 4. Toto oddělovací síto je označeno vztahovou značkou 44. Oddělovací síto je roztaženo přes nádrž 48 a odděluje tuhou látku od extrakční kapaliny ještě předtím, než je extrakční kapalina vypuštěna výstupním otvorem 46.

Z důvodu zabránění akumulaci tuhých látek na návodní straně jemných sít 22 jsou použity stěrače 61. které tuto stranu síta otírají a čistí. Stěrač 61 je připojen knáběžné hraně první lopatky šneku 43, před jemným sítem 22 a otáčí se společně s hřídelem 60. Také mohou být připevněny další přídavné stěrače.

Jak je vidět na obr. 14, pokud je zde velké množství malých částic a jemné frakce, mohou být na každém z hřídelů 60 šikmého difuzéru připevněny dvojité stěrače sít L Navíc k těmto dvojitým stěračům na každém hřídeli šneku, bude šroubovice vyčnívat přes hřídel z každého stěrače, takže až do plnicího oddělení bude mít hřídel šroubovici dvojitou. To pomůže difuzéru ve zpracování mnoha malých částic a jemné frakce a bude jimi pohybovat směrem pryč z prostoru u oddělovacích sít a smíchá je s většími částicemi, které jsou dopravovány v difuzéru. Obr. 15 je pohledem v řezu z obr. 14 a znázorňuje, že stěrače sít 91 by v tomto případě měly být zahnuty pod úhlem od tohoto hřídele směrem nikoliv radiálním, ale pod dopředným úhlem k poloměru, takže malé částice a jemná frakce mohou být odstraněny zvnějšku čištěného kruhu a přesunuty směrem k vnitřnímu poloměru a dále pak dopraveny od síta pryč.

Obr. 16 znázorňuje typickou konstrukci a tvar oboustranného stěrače 91. který využívá teflon, nebo jiný pevný, avšak neabrazivní materiál. Je přišroubován na opěrku stěrače 92 pomocí vratových šroubů 93 z nerezové oceli a utahovací matice 94. Opěrka stěrače 92 má čtvercové otvory, které zabraňují vratovým šroubům 93 se volně protáčet. Oboustranný stěrač 91 by měl mít štěrbinovité otvory 95, aby mohl být postupně posouván směrem dolů tímto otvorem a udržovat si tak stále stejně těsné přilnutí k jemnému sítu. Postupem času totiž dochází k obroušení stěrače. Když takto stěrač dosáhne konce štěrbiny, může být otočen a použit jeho nový, druhý břit.

Návodní strana stěrače může být použita k utažení hrany jemného síta 70. umístěné po proudu tak, jak je vidět na obr. 16.

-14CZ 289188 B6

Jak je nakresleno na obr. 3 a na obr. 6 je nádrž 48 opatřena jedním, nebo více parními plášti 49, které ovládají teplotu extrakční kapaliny během difúze.

Podle obr. 5, který znázorňuje homí konec šikmého difuzéru, jsou rozmělněné částice tuhé látky tlačeny lopatkami šnekového dopravníku 43 nad hladinu kapaliny 63, směrem ke spodní stěně 64 v zóně A a dále až ke skloněné odvodňovací rampě 65 v zóně B směrem k homí stěně 69 do vyprazdňovacího otvoru 42. Vyprazdňovací otvor 42 obsahuje šnekový dopravník 66, který odstraňuje extrahované tuhé částice ven z difuzéru. Stěrač 62 je připojen ke hřídeli 60 a má za úkol čistit a odstraňovat tuhé částice ze stěny 64 a tím lépe umístit tuhé částice předtím, než budou z difuzéru odvedeny v zóně B.

Ačkoliv hladina kapaliny, znázorněná na obr. 5, leží ve spodní části zóny A, v některých případech při rychlém odvádění kapaliny může být hladina extrakční kapaliny na vyšší úrovni, a může rovněž dosahovat až ke spodní straně zóny B bez nepříznivých účinků.

Jak se tuhé částice pohybují směrem do zóny A a pak do zóny B, jsou natlačovány lopatkami 43 šnekového dopravníku na odvodňovací (ždímací) rampu 65 a na odvodňovací (ždímací) stěnu 69, čímž dojde k částečnému vyždímání extrakční kapaliny z těchto tuhých částic a kapalina je pak odvedena pryč ještě dříve, než jsou tuhé částice vyvedeny ven z difuzéru otvorem 42.

Poznamenejme, že lopatky 43 na horním konci dopravníku jsou opatřeny na své návodní straně jemnými síty 70. Jemná síta zabraňují malým částicím a jemné frakci v průchodu těmito síty v podstatném množství, atak tlačí malé částice a jemnou frakci společně s velkými částicemi a vlákny do zóny A a do zóny B, kde jsou společně stlačeny, odvodněny a pak jsou odvedeny pryč z difuzéru. V tomto ohledu se odlišuje předmět tohoto vynálezu od předchozích konstrukcí difuzérových systémů, u kterých byly bez jemných sít malé částice a jemná frakce pod vlivem tlaku protlačeny skrze velké otvory v lopatkách šnekového dopravníku a pak spláchnuty směrem po proudu.

Na obr. 7 je znázorněn zvětšený částečný pohled na vyprazdňovací prostor, popsaný ve spojení s obr. 5. Jak je vidět na obou obr. 5 a obr. 7 je hřídel 60, když prochází skrze odvodňovací stěnu 65, opatřen lopatkami 67 šroubovitého tvaru, které vytlačují tuhé částice z otvorů 68 ve stěně 65.

Obr. 8 je půdorysným pohledem na homí konec šikmého difuzéru, který detailněji ukazuje to, co je také znázorněno na obr. 5 a obr. 7. Šipka C ukazuje prostor, ve kterém jsou tuhé částice stlačeny mezi stěnou 64 a koncovou lopatkou 43 s jemným sítem 70 a kde má docházet k vyždímání alespoň části extrakční kapaliny.

Na obr. 9 je nakresleno schéma jednoho způsobu, kterým může být jemné síto 70 přichyceno a podepřeno v případě, že je použito na lopatkách 43 šnekového dopravníku a na oddělovacím sítu 44. Na obr. 9 je také vidět zachycování částic, malých částic a jemné frakce, které se soustřeďují na návodní straně jemného síta 70 jako vláknitý koberec nebo povlak. Jemné síto 70 je opatřeno množstvím otvorů 71 o malém průměru. Tímto malým průměrem je myšlen průměr otvoru, jehož velikost je menší, než 2,4 mm. Přednostně by však průměr těchto otvorů měl být od 0,025 mm do 2,4 mm, s výhodou pak od 0,05 mm do 1,9 mm, přičemž nejvýhodnější průměr otvorů je od 0,064 mm do 1,5 mm na návodní straně síta. Otvory o malém průměru mají na své straně, umístěné po proudu, takový tvar, který usnadňuje průchod kapalin, a to z důvodu poskytnutí návodní straně jemného síta 70 samočisticí schopnost. Jak je vidět na obr. 9, má jemné síto na straně po proudu otvory 72 o větším průměru, než je průměr těchto otvorů na návodní straně 71, a to z důvodu usnadnit průtok kapaliny skrze tyto otvory a snížit možnost jejich ucpávání. Jemné síto je podepřeno pomocí tuhého deskového síta 73, které je také opatřeno otvoiy 74, jimiž prochází kapalina. Poznamenejme, že deskové síto může mít různý tvar a velikost, a poskytuje tak požadovanou podporu jemným sítům s odpovídajícími otvory pro

-15CZ 289188 B6 průchod kapaliny. A opět jsou otvory v deskovém sítu větší na straně po proudu (protiproudé), což umožňuje průchod extrakční kapaliny a snížení ucpávání těchto uvedených průchozích otvorů.

Tuhé deskové síto 73 může být z materiálu, silného od 3,175 mm do 12,7 mm, přičemž je opatřeno na návodní straně otvory o průměru od 3,175 mm do 12,7 mm na této návodní straně. Jemná síta mohou být připevněna k tuhému deskovému sítu jakýmkoli vhodným způsobem, například tak, jak je vidět na obr. 9, pomocí páskové svorky 78 se šrouby 79 a utahovacími maticemi 89.

Poznamenejme, že mezi otvory 74. umístěnými na desce 73, je jemné síto propojeno pomocí pevné části 75 desky 73, což je takové uspořádání, které vede ke snížení průtoku extrakční kapaliny.

Ke zvýšení průtoku kapaliny skrze jemné síto v prostoru části tuhého deskového síta 73 může být využito několika různých metod. Jednou z nich je provedení zářezů do tuhé části desky 73 v prostoru 75 ihned pod jemným sítem, čímž jsou vytvořeny určité kanálky, které umožňují kapalině v nich proudit.

Další způsob je znázorněn na obr. 10, kde je mezi jemné síto 70 a deskové síto 73 umístěno kalandrové nosné síto 80. Jak je vidět, jemné síto 70 je opřeno o kalandrové nosné síto 80. které je samo podepřeno deskovým sítem 73. Tak je usnadněna průtoková cesta skrze jemné síto a kalandrové nosné síto 80 a skrze otvory 74 v deskovém sítu 73 tak, jak to ukazují na obrázku znázorněné šipky.

Deskové síto 73 může být vytvořeno jako odlitý podpůrný rošt, nebo prostříhaná, či provrtaná ocelová deska. Otvory 74 mohou být obdélníkové nebo čtvercové, což je lepší než otvory kruhové, nebo mohou mít libovolný jiný tvar. Hlavním požadavkem je, aby tyto otvory byly odpovídající oporou jemnému sítu a aby umožňovaly průchod extrakční kapaliny.

Účinnost extrakčního procesu vdifuzéru závisí na rychlém navlhčení tuhých částic. Některé rozmělněné tuhé částice mají tendenci plavat na hladině extrakční kapaliny, atak snižují účinnost vlastní extrakce. S výhodou je proto možné přidat zvlhčovači fólii 82. která má za úkol donutit plovoucí částice ponořit se do kapaliny a zkrátit tak čas, po který jsou částice navlhčovány. Toto je vše znázorněno na obr. 11.

Na obr. 11 jsou zvlhčovači fólie 82 připevněny na otočném deskovém sítě 83. které rotuje kolem hřídele 60 a je tímto hřídelem poháněno. Zvlhčovači fólie jsou opatřeny pásnicí 81, která je protažena směrem ven z lopatky 83. přičemž je jejím úkolem ponořovat rozmělněné tuhé částice, plovoucí na hladině, nebo blízko u této hladiny extrakční kapaliny.

Na obr. 12 je znázorněn pohled v řezu, vedeném podél čáry 12-12 z obr. 11, přičemž je zde znázorněna funkce zvlhčovači fólie 82 během provozu extrakčního zařízení. Jak je zde naznačeno, zachycuje pásnice 81 rozmělněné tuhé částice 101 a ponořuje je pod hladinu extrakční kapaliny. Poznamenejme, že lopatky šnekového dopravníku 83, znázorněné na obr. 12, nejsou opatřeny jemným sítem, ale pouze deskovým sítem s otvory 84. Deskové síto účinně zachycuje větší tuhé částice. Některé z těchto větších tuhých částic jsou zadrženy v otvorech 84 deskového síta a jsou tak ponořeny do extrakční kapaliny. Deskové síto tak, jak je vidět na obr. 12, má dvě funkce: za prvé tlačí rozmělněné tuhé částice po jejich cestě od vstupního otvoru pro tuhé částice do výstupního otvoru pro tuhé částice, a za druhé pomáhá při navlhčování tuhých částic tím, že je ponořuje pod hladinu extrakční kapaliny.

Případné navlhčovací fólie 82 jsou s výhodou umístěny nejlépe přímo na návodní straně u vstupu pro tuhé částice 71 v šikmém difuzéru 40. jak je vidět na obr. 2. Umístěním navlhčovacích fólií

- 16CZ 289188 B6 přímo na návodní straně u vstupu tuhých částic jim bude umožněno zachycovat plovoucí tuhé částice a okamžitě je ponořovat dolů pod hladinu extrakční kapaliny a přitom neucpat vstup tuhých částic. Bylo zjištěno, že navlhčováním tuhých částic přímo v difuzéru, místo jejich navlhčování po dávkách před jejich zavedením do difuzéru, bude v extrakční kapalině nakonec vyšší koncentrace rozpustitelných substancí. Toto zvlhčování v uvedeném šikmém difuzéru produkuje mnohem bohatší extrakční kapalinu. A u svislého a vodorovného difuzéru jsou oddělené kontinuální zvlhčovače stejně tak účinné, jako jsou u výše zmíněného šikmého difuzéru.

Shora uvedený popis pracovního procesu v šikmém difuzéru 40, znázorněném na obr. 2 až na obr. 12 a dále na obr. 14 až na obr. 16, objasňuje principy předmětu tohoto vynálezu. Na obr. 2 jsou tuhé látky nejdříve rozmělněny v mělnících česlech 10, jejichž specifická konstrukce záleží na tuhých látkách, které v nich mají být zpracovávány. V případě cukrové řepy nebo cukrové třtiny jsou tyto tuhé látky nakrájeny na plátky. V případě mořenového kořene nebo kořene indiga jsou tyto látky rozdrceny, k tomu může být například využito drtiče. Rozmělněné tuhé částice jsou dopraveny do vstupního otvoru pro tuhé částice 41 v difuzéru v poměru, který je ovládán regulátorem 32. Jakmile tuhé částice vstoupí do difuzéru, jsou smočeny extrakční kapalinou, a v difuzéru 40 jsou také navlhčeny. Pro ponořování tuhých částic pod hladinu extrakční kapaliny, je s výhodou připojena zvlhčovači fólie, nebo jiný vhodný systém, určený k ponořování částic tuhé látky. Tuhé částice jsou dopraveny lopatkami šnekového dopravníku 43 od vstupního otvoru 41 pro tuhé částice do výstupního otvoru 42 pro tuhé částice. Lopatky šnekového dopravníku mají na své návodní straně jemné síto, které obsahuje otvory o průměru dostatečně malém k tomu, aby zabránily průchodu malých tuhých částic a jemné frakce. Extrakční kapalina je přiváděna vstupem 45 a odváděna výstupem 46. Před vypuštěním extrakční kapaliny pak tato kapalina prochází skrze oddělovací síto 44, které je na své návodní straně opatřeno jemným sítem. Jemné síto tak, jak je použito na návodní straně lopatek šneku 43 a na návodní straně oddělovacího síta 44, je popsáno ve spojitosti s obr. 9 a obr. 10.

Ještě předtím je provedeno rozmělnění tuhých částic pro difúzi, jehož účelem je vytvořit minimální množství malých částic a jemné frakce. U předmětu tohoto vynálezu jsou nicméně malé částice a jemná frakce ovládány, a tím dochází k nárůstu účinnosti extrakčního procesu. Navíc předmět tohoto vynálezu dovoluje u většího množství různých materiálů, než to bylo možné doposud, provádět difúzi a extrakci pomocí procesu kontinuální difúze. Podle toho jsou i malé částice a jemná frakce u předmětu tohoto vynálezu v množství obvykle alespoň kolem 5 % hmotnosti, s výhodou pak v množství alespoň kolem 7,5 % hmotnosti, a nejvýhodněji v množství alespoň kolem 10 % z celkové hmotnosti rozmělněných tuhých částic, které vstupují do difuzéru. A zatímco bylo také dříve v některých případech obvyklé navlhčovat rozmělněné částice tuhé látky odděleně před vlastní difúzí či extrakcí, jedním z možných rysů předmětu tohoto vynálezu je provádět zvlhčování uvnitř použitého difuzéru, a to ihned vtom prostoru difuzéru, kam vstupují rozmělněné tuhé částice, což bylo popsáno a vysvětleno s odkazem na obr. 11a obr. 12 ve výše zmíněné textu.

Následující příklady jsou v tomto popisu uvedeny za účelem úplnějšího vysvětlení předmětu tohoto vynálezu a nejsou žádným omezením jeho rozsahu.

Příklad I

Mořenový kořen byl rozmělněn v drtiči, při použití roštu s otvory o průměru 6,35 mm. Rozmělněný tuhý materiál, který obsahuje přibližně 10% ze své hmotnosti malé částice a jemnou frakci, a zbytek jsou pak větší kousky mořenového kořene, byl vizuálně překontrolován. Takto připravený mořenový kořen byl přiváděn do vstupu pro tuhé částice v šikmém difuzéru v množství 0,454 kg mořenového kořene za minutu. Do vstupu pro extrakční kapalinu byla přiváděna voda v množství 9 litrů za minutu. Mořenový kořen byl navlhčen

- 17CZ 289188 B6 vdifuzéru v oddělení vstupu tuhých látek a absorboval přibližně množství 1,82 kg vody na

0,454 kg mořenového kořene. Působení mořenového kořene v difuzéru bylo z hlediska vytváření protiproudé extrakce účinné.

Šikmý difuzér byl takového typu, který je znázorněn na obr. 2, a používal jemné síto 22 s otvory o průměru 0,127 mm a jemná síta 70, z nichž některá byla vyrobena z nerezové oceli (buď s chromovým pokovením, nebo také bez tohoto pokovení) a měla průměr otvorů 0,127 mm, a z nichž některá měla na sobě naneseno niklové a chromové pokovení a byla opatřena štěrbinami o šířce 0,064 mm. Když byla extrakční kapalina vypouštěna z výstupního otvoru 46, zvýraznilo se její zabarvení a zvýšila se její koncentrace, pak začalo být navlhčování mořenového kořene více účinné. Teplota v diňizéru byla udržována na 77 °C téměř během celé doby prvních dvou hodin. Během poslední hodiny byly teploty zvýšeny až na 82 °C. V průběhu extrakce byla vyšší teplota mnohem účinnější. Vzorek extraktu, který byl odebrán výstupním otvorem 46 při začátku extrakce, měl slabé zabarvení, ale po vyrobení 378,5 litru extraktu byla jeho barva velmi dobrá a po 757 litrech měla extrahovaná kapalina vynikající červenou barvu.

V extrahovaných zbytcích mořenového kořene, který byl vyprázdněn z difuzéru výstupním otvorem 42, nebylo žádné měřitelné množství zbytkového barviva.

Příklad Π

90,8 kg indiga, jehož hmotnost tvořilo 90% nezpracovaného materiálu a 10% listí, bylo zpracováno v drtiči. Bylo použito roštu s otvory o průměru 6,35 mm. Délka vláken, vyrobených v drtiči byla mezi 6,35 mm a 12,7 mm. Množství malých částic jemné frakce činilo 8% hmotnosti, což bylo zjištěno vizuální kontrolou. Nemohlo být provedeno žádné vizuální zjištění 10 % obsahu listí v rozmělněných tuhých částicích.

Byly provedeny laboratorní zkoušky, které měly určit vlastnosti navlhčování, a bylo tak zjištěno, že 10 g připraveného indigového materiálu vyžadovalo ke svému nasycení 19 g vody. Když byla voda nalita na indigo, tak tento indigový materiál neplaval.

Zkoušky započaly v šikmém difuzéru, zobrazeném na obr. 3, a to tím, že do něj bylo zavedeno 2,27 kg rozmělněného indiga za minutu společně se 7,57 litru vody za minutu, přivedenými vstupem pro extrakční kapalinu. Suché indigo plavalo na hladině vody v difuzéru a nenasákávalo se touto vodou, dokud neprošlo přibližně polovinu cesty vzhůru difuzérem. Navlhčování bylo ovládáno manuálně tak, že indigo bylo ručně ponořováno pod hladinu extrakční kapaliny. Jak postupně vzrůstala koncentrace extraktu, probíhalo také zvlhčování materiálu mnohem rychleji a přirozeněji a po 46 minutách probíhalo navlhčování v první čtvrtině délky difuzéru. Teplota zpracovávacího procesu byla udržována na 77 °C. Indigo vydalo své barvivo lychle a z výstupního otvoru pro extrakční kapalinu 46 byl vypuštěn bohatě vyhlížející narudlý purpurový extrakt.

Příklad ΠΙ

Třískový materiál z maklury (osadžská oranž) byl rozmělněn jemným drcením v drtiči. Množství malých částic a jemné frakce bylo kolem 10% z celkové hmotnosti materiálu, což bylo stanoveno vizuální kontrolou. Rozmělněný materiál byl přiveden do šikmého difuzéru, znázorněného na obr. 3 až obr. 11, za teploty extrakční kapaliny (voda) kolem 77 °C. Během celého procesu bylo použito 1,19 kg vody na 0,454 kg tuhých částic maklury (osadžské oranži). Za stálého provozu difuzéru bylo zjištěno, že na 0,83 kg kapalného extraktu bylo použito 0,454 kg přivedené maklury. Kapalný extrakt měl velmi tmavou oranžovou barvu.

-18CZ 289188 B6

Příklad IV

Šikmý difuzér, zobrazený na obr. 2 až na obr. 12, byl použit pro extrakci cukru zkuskusu. Jedinou výjimkou bylo, že při této extrakci nebylo použito jemných sít na lopatkách šneku, ale těchto sít bylo použito pouze na oddělovacích sítech 44. Rozvlákněný kuskus, přicházející ze sít, byl přiveden do difuzéru vstupem pro tuhé částice, a to postupně v pravidelných intervalech. Vizuálním pozorováním byl zjištěn obsah malých částic a jemné frakce v kuskusu. Bylo to asi 20 % celkové hmotnosti kuskusu. Vstupem pro extrakční kapalinu na difuzéru byla přivedena horká voda, a to v počátečním množství 37,85 litru za minutu a v průběhu extrakce bylo toto množství postupně snižováno až na hodnotu 7,57 litru za minutu na konci zkoušky. Byly odebrány vzorky kuskusu, který do extrakce v difuzéru vstupoval, a který z extrakce pak vystupoval. Tyto vzorky byly vzápětí analyzovány. Procentuální množství cukru v kuskusu v prvním vzorku, který do extrakce vstupoval, činilo 6,67 %, přičemž vlhkost tohoto kuskusu byla 83 %. Kuskus z extrakce v difuzéru vystupující u druhého vzorku, měl hodnotu 5 částic cukru na milion (ppm) a jeho vlhkost byla na hodnotě 82 %. Kuskus, vystupující z difuzéru u třetího vzorku, měl hodnotu 2 částice cukru na milion (ppm) a vlhkost 84 %.

Procentuální množství cukru v extrakční kapalině bylo různé, a měnilo se v intervalu od 3,4 % při čistotě 65.38, na nízkou hodnotu 1,93 % cukru při čistotě 60.31. Jak bylo postupně ke konci snižováno množství vody, vstupující do extrakčního procesu, bylo množství cukru v extrakční kapalině 3,38 % při čistotě 73.47. Kuskus, který byl odváděn otvorem pro vyprazdňování tuhých částic 42 na konci procesu, v sobě obsahoval množství cukru, a to v hodnotě 1,93 %, přičemž jeho vlhkost byla 89 %.

Zkouškou bylo zjištěno, že:

1) difuzér, zkonstruovaný podle předmětu tohoto vynálezu, může extrahovat cukr z kuskusu, který je v tomto materiálu obsažen ve zjistitelné koncentraci (méně jak částice cukru na milion, místo obvyklých 2 až 3 procent cukru, která jsou nacházena v materiálech po konečné úpravě v mlecím zařízení),

2) difuzér, zkonstruovaný podle předmětu tohoto vynálezu, může zbavovat kuskus vody poté, co materiál prošel vlastním extrakčním procesem, a to na přibližně stejnou hodnotu vlhkosti kuskusu, kterou má tento materiál, vycházející ze zpracování na sítech (kromě jednoho vzorku, kterému bylo umožněno zvýšit úroveň obsažené šťávy v difuzéru na příliš vysokou hodnotu), a

3) materiálové ovládání kuskusu pomocí dvojice šnekových lopatek v difuzéru, zkonstruovaného podle předmětu tohoto vynálezu, umožňuje bezproblémovou protiproudou extrakci cukru z kuskusu.

Příklad V .

Způsob zpracování materiálu podle předmětu tohoto vynálezu a difuzér zkonstruovaný podle tohoto vynálezu, byly použity k extrahování košenilového hmyzu. Košenila byla připravena ke zpracování v drtiči. Tento drtič produkuje velké množství malých částic a jemné frakce. Rozdrcený materiál obsahoval v asi 90 % své hmotnosti malé částice a jemnou frakci. To bylo zjištěno vizuální kontrolou. Rozmělněný materiál byl přiváděn do šikmého difuzéru, který je znázorněn na obr. 3 až na obr. 11, a to otvorem pro vstup tuhých částic, a dále byla do difuzéru přiváděna horká voda, a to vstupem pro extrakční kapalinu.

Byl získán kapalný extrakt, který měl dobrou barvu.

-19CZ 289188 B6

Z důvodu velkého množství jemné frakce, byla košenila, připravená v drtiči, příliš amorfní na to, aby byla protlačena nad zónou A do zóny B, podle obr. 5. Na zkoušku bylo do vstupu tuhých částic v difuzéru přidáno jisté množství dříve extrahovaného mořenového kořene, a to z důvodu umožnění kvalitního vyprazdňování košenily z difuzéru. Tento mořenový kořen také sloužil jako vnitřní nosný materiál pro unášení košenily skrze vnitřek difuzéru na šnekovém dopravníku 66 podle obr. 5.

Následovně byly s košenilou provedeny určité zkušební experimenty. Košenila byla přivedena skrze mělnící česle, které sestávaly z mlecího zařízení, které tvořily dva oddělené válce různých průměrů, otáčející se různými rychlostmi. Tyto válce drtily košenilu a neprodukovaly tak velké množství jemné frakce.

Další možný způsob provádění extrakce barvicího materiálu z košenily je, vzhledem k obr. 5, vyjmout košenilu v bodě vstupu extrakční kapaliny a zavést tuto extrakční kapalinu v bodě, vzdáleném asi 152,6 mm až 203,2 mm vpravo (šikmo dolů) od současného umístění tohoto vstupu.

Dalším způsobem extrahování barvicího materiálu z košenily je využití dávkového extrakčního způsobu zpracování košenilového materiálu podle obr. 1E.

Z předcházejícího výkladu je zřejmé, že způsob zpracování materiálu podle předmětu tohoto vynálezu a zařízení, zkonstruované podle předmětu tohoto vynálezu, mohou být využity jak při extrakci rostlinných materiálů (Příklad I až Příklad IV), tak pro extrakci živočišných materiálů (Příklad V).

Kromě shora uvedených příkladů mohou být vhodně extrahovány další materiály, a to za využití způsobu zpracování materiálu podle předmětu tohoto vynálezu a zařízení, zkonstruovaného podle předmětu tohoto vynálezu, což je doloženo v přiložené tabulce 1.

Jak je v této tabulce 1 naznačeno, jsou zařízení, zhotovené podle předmětu tohoto vynálezu a způsob podle tohoto vynálezu použitelné k extrahování rozpustitelných substancí z širokého množství různých rostlinných a živočišných materiálů. Obvykle bude kapalné extrakční médium, zejména voda nebo na vodě založené médium, což je použito u způsobu a zařízení podle tohoto vynálezu, ohřáto na teplotu vyšší, než je teplota okolního prostředí. Tato teplota může mít rozsah od teploty nízko nad teplotou okolního prostředí až k teplotě kolem 99 °C. Teplota extrakčního média bude zvolena s ohledem na složení částic tuhých látek, které mají být extrahovány.

Z předchozího popisu jsou odborníkům, kteří mají jisté zkušenosti v oblasti extrahování různých materiálů, zjevné výhody a užitek vynalezeného způsobu extrakce a zařízení, sestrojeného podle tohoto vynálezu. Nevýhody současné praxe, používající existující vybavení, budou dále popsány. Výhody současné praxe, používající dosud známé vybavení, budou také ještě dále popsány. Výhody používání jemných sít budou pak v dalším rovněž popsány v části shrnutí.

Oddělovací síto 44. které je v současnosti používáno ve všech kontinuálních difuzérech (zároveň ale toto oddělovací síto není vůbec používáno u většiny dávkových difuzérů) je neúčinné, pokud je po něm požadováno, aby zachycovalo malé částice a jemnou frakci v oddělení vypouštění extrakční kapaliny. Toto oddělení vypouštění extrakční kapaliny tradičně slouží pouze jako oddělení sbírající extrakční kapalinu a někdy také jako prostředek pro ovládání hladiny extrakční kapaliny v difuzéru. Přesné ovládání hladiny kapaliny je někdy problémem, neboť dochází k ucpávání oddělovacích sít, potrubních linek, nebo ovládacího ventilu řízky, plevelem, štěrkem, atd.

Dále, protože v cukrovamickém průmyslu prochází mnoho sladkých řízků, ať už celých nebo rozlámaných, skrze oddělovací síta společně s malými částicemi a jemnou frakcí z cukrové řepy,

-20CZ 289188 B6 plevele a zeminy, je zde přidán další dodatečný proces, který pracuje vně difuzéru, a který má za úkol „čistit vlastní šťávu“ tím, že bude extrakční kapalinu zbavovat přítomnosti všech sladkých řízků, malých částic a jemné frakce. To však vede k problémům s ochlazováním extrahované šťávy a nutí nás k jejímu dodatečnému ohřívání, což pak vede k dalším nákladům na energii při extrakčním procesu.

Největší problém však spočívá v tom, co udělat v procesu s prosetými sladkými řízky, plevelem, malými částicemi a jemnou frakcí. Tyto částice jsou stále ještě bohaté na obsah sacharózy a pokud je vrátíme zpět do difuzéru, tak budou mít pouze tendenci snižovat výkon difuzéru a dále navíc tendenci k ucpávání oddělovacích sít v difuzéru. Vrácené sladké řízky budou rozmělněny na kaši, protože budou vystaveny zvýšené teplotě déle, než čtyřicet nebo padesát minut, což je optimální doba k provedení extrakce předtím, než se naruší integrita buněčných stěn. Tento „prosetý materiál“ je často odesílán do ždímacího stroje, ve kterém je téměř všechna sacharóza ztracena.

Standardní prováděnou praxí v průmyslu je výměna nožů v řízkovači, pokud dojde k ucpání oddělovacích sít, takže jsou pak produkovány „desky“ cukrové řepy, namísto spíše „tenkých proužků“, což obvykle sladké řízky jsou. Tyto „desky“ (části cukrové řepy asi 3,175 mm silné a 76,2 mm až 101,6 mm široké a asi 152,4 mm dlouhé), pracují při své cestě k oddělovacímu sítu, ave spojení s otáčejícími se stěrači síta stírají „rozmačkané“ sladké řízky z čela oddělovacího síta, a umožňují tak extrakční kapalině protékat do oddělení vypouštění extrakční kapaliny. Je velice obtížné provádět difúzi sacharózy ven z „desek“ cukrové řepy, takže proto dochází v extrakčním procesu při použití těchto „desek“ z řepy ke značným ztrátám.

SHRNUTÍ

A) V souladu s předmětem tohoto vynálezu je na návodní straně umístěno síto s velkými otvory, nebo podpůrný rošt 44 (to je znázorněno na obr. 2, dále jako pozice 33 na obr. 1A a obr. 1B, jako pozice 133 na obr. 1C, obr. ID, a také na čelním článku na obr. 1E a jako pozice 177 na obr. 1G a obr. 1H), a to společně s jemným sítem 22 (jako pozice 18 u zvlhčovače na obr. 1A a obr. 1B, jako pozice 22 u svislého difuzéru na obr. 1A, jako pozice 26 u vodorovného difuzéru na obr. 1B, jako pozice 122 na obr. 1C a obr. ID a na čelním článku na obr. 1E a jako pozice 176 na obr. 1G a na obr. 1H). Jemné síto, použité ve spojení s dolnoproudou komorou, nebo s oddělením extrakční kapaliny, nám poskytuje při extrahování rozpustných tuhých materiálů z předem rozmělněných částic několik následujících výhod:

1. Jemné síto 22 umožňuje vhodný způsob oddělování rozmělněných částic z proudu extrakční kapaliny předtím, než je tato extrakční kapalina z jednotky difuzéru vypuštěna. Tento vhodný způsob oddělování rozmělněných částic ve stroji

a) eliminuje další oddělování a odlišuje tak způsob oddělování od jiných,

b) snižuje energetické nároky, a

c) zvyšuje účinnost extrakčního procesu.

2. Jemné síto 22 umožňuje vhodný, samočisticí průchod extrakční kapaliny do určeného oddělení extrakční kapaliny (které také může být nazýváno „vyprazdňovací oddělení kapaliny se síty“), a to navzdory přítomnosti malých částic a jemné frakce. V minulosti měly tyto částice tendenci částečně ucpávat, nebo zcela ucpávat otvory pro průchod extrakční kapaliny.

3. Jemné síto 22 poskytuje velmi hladký a rovněž snadno otíratelný povrch, jehož otvory mohou být pohotově očištěny od přilnutého materiálu pomocí stěračů, umístěných na sítě. Jako materiál pro výrobu stěračů, které by měly být z neabrazivní látky, může být použito teflonu, a to

-21 CZ 289188 B6 z důvodu právě hladkého povrchu jemného síta, po kterém může stěrač snadno sklouzávat (obzvláště pokud jsou síto a stěrač během vlastního extrakčního procesu promazávány extrakční kapalinou). To napomáhá udržovat celistvost jemného síta a snižuje požadavky na údržbu.

4. Jemné síto 22 umožňuje, aby oddělení extrakční kapaliny se síty sloužilo také jako komora pro proplachovací kapalinu, a to tím, že toto síto zabraňuje průchodu částicím větším, než je velikost jeho vlastních otvorů (nebo štěrbin). Hladina extrakční kapaliny ve „vyprazdňovacím oddělení kapaliny se síty“ může být zvýšena nad výšku hladiny extrakční kapaliny v difuzéru, a výsledný „hydraulický píst“ vyplaví z návodního povrchu jemného síta 22 všechen materiál, který tento povrch překrývá. V současných difuzérech obvykle vyplachování jenom více ucpávalo oddělovací síto, atak v průmyslu nebyl tento způsob příliš využíván. V konstrukci předmětu tohoto vynálezu je vyplachování možné, a to proto, že zde během vyplachování oddělovacího síta nejsou žádné malé částice, ani částice větší, a jenom velmi málo jemné frakce, které by se tohoto vyplachování účastnily.

5. Vyprazdňovací oddělení kapaliny se síty působí prostřednictvím kapaliny hydraulickým zpětným tlakem nájemné síto 22, které udržuje hydraulický gradient přes jemné síto 22 přibližně na nule. To zabraňuje rozmělněným tuhým částicím, aby byly „vrženy“ proti návodní straně jemného síta 22 vlivem hydraulického tlaku, který tak způsobí, že jemné síto 22 pracuje jako skutečná přehrada, namísto toho, aby pracovalo pro extrakční kapalinu jako filtr, cedítko nebo třeba síto.

6. Jak bylo vysvětleno výše, jemné síto 22 umožňuje skvělé ovládání výšky hladiny extrakční kapaliny v difuzéru, a to tím, že zabraňuje velkým částicím, malým částicím a jemné frakci, aby tyto složky prošly do vyprazdňovacího oddělení kapaliny se síty. Pokud bylo s malými částicemi, jemnou frakcí a obzvláště částicemi velkými počítáno při konstruování automatického ventilu pro ovládání hladiny kapaliny, bude proud vypouštěné kapaliny „přiškrcován“ a ovládání hladiny kapaliny v difuzéru nebude tak účinné nebo důsledné.

B) V souladu s předmětem tohoto vynálezu se oddělené články vodorovného difuzéru 25 (obr. 1B) aST extraktoru 180 (obr. 1F) a kapalina, kontinuálně přiváděná do článků 134 nebo 135 u dávkového difuzéru (obr. 1C, obr. ID a obr. IE) stanou několikanásobnými extrakčními stupni při difúzi. Tyto články mají výhodu v tom, že extrakční kapalina v nich použitá je bez přítomnosti všech rozmělněných tuhých částic, malých částic a většiny jemné frakce, které vstupují do tohoto extrakčního článku (z prostoru vyprazdňovacího oddělení kapaliny se síty, a to u předcházejícího článku extraktoru). Z důvodu strategicky vhodně umístěného jemného síta 70, upevněného na podpůrném roštu nebo sítu 30 (je znázorněno na obr. 1B, nebo jako pozice 183 na obr. 1F, a nakonec jako jemné síto na pozici 122, připevněné na podpůrné síto 133 na obr. 1C, obr. ID a obr. IE), jsou výhody při extrahování rozpustitelných tuhých částic z rozmělněných částic této tuhé látky, jak bylo uvedeno v odstavci A (a to kromě výhody 6, která se na toto nevztahuje), znásobovány použitým množstvím jednotlivých samostatných článků extraktoru.

C) V souladu s předmětem tohoto vynálezu, mohou být také jemná síta 70 přidána k lopatkám šnekového podavače u svislého difuzéru (obr. 1A se segmenty lopatek 23), dále u šikmého difuzéru (obr. 2, lopatky 43) au zvlhčovače (obr. 1A a obr. 1B, lopatky 28). Tato jemná síta, která jsou přidána k lopatkám šnekového dopravníku, v podstatě rozdělují extrakční jednotku do samostatných oddělených prostor, a umožňují tak mnohem účinnější protiproudou extrakci u celkově kontinuální difúzní extrakce rozpustitelných tuhých látek, prováděné s rozmělněnými částicemi těchto tuhých látek. Účinnost provozu narůstá kvůli výhodám, které byly uvedeny v odstavci A, a které významně zvyšují kvantitu a kvalitu extrahovaných rozpustitelných tuhých látek. Podle odstavce A pododstavce 3 se rozmělněné tuhé látky samy stávají stěrači sít a nepřetržitě stírají návodní stranu povrchu těchto jemných sít po takovou dobu, po jakou je do uvedeného difuzéru přiváděn další materiál ke zpracování.

-22CZ 289188 B6

D) V souladu s předmětem tohoto vynálezu umožňuje použití jemných sít na jednom nebo několika možných umístěních extrahovat rozpustitelné tuhé látky z rozmělněných částic této látky, která v sobě obsahuje významné množství malých částic a jemné frakce, a to za pomoci uvedené extrakční kapaliny.

Technické parametry, výkresy a příklady jsou zde výše uvedeny proto, aby napomohly pochopení principu vynálezu, ale nejsou žádným způsobem jeho omezením. Může být provedeno mnoho alternativ a modifikací předmětu tohoto vynálezu, aniž by došlo k odklonu od principu 10 a k vybočení z rozsahu předmětu tohoto vynálezu, který je charakterizován v následujících patentových nárocích.

Tabulka 1

Příklad	Základní materiál	Výsledný produkt extrakčního procesu
VI	Rostlina juka	Protipěnící činidlo
VII	Kůra tisu a jeho jehličí	Taxol (droga, lék)
vm	Slupky slunečnice	Potravinářské barvivo
IX	Tobolky (slupky) mandlí	Cukry
X	Modřín	Oleorisin
XI	Jeruzalémské artyčoky	Inulin, léky
XII	Rostlina krokus	Barvivo (šafrán), léky, koření
XIII	Rostlina hena	Barvivo
XIV	Buk	Xylatol
XV	Rostlina čirok obecný	Cukr
XVI	Kampeškový stroj	Barvivo
XVII	Středozemní měkkýš	Barvivo, (tyriánská purpurová)
XVIII	Rostlina jiřinka	Inulin, léky
XIX	Řepa cukrovka	Sacharóza
XX	Cukrová třtina	Sacharóza
XXI	Rostlina rezéda	Barvivo
XXII	Slupky granátového jablka	Barvivo
ΧΧΠΙ	Listy vinné révy	Barvivo
XXIV	Kůra citrónu	Cukry, pektin
XXV	Kůra limety	Cukiy, pektin
XXVI	Rostlina chryzantéma	Insekticidy a léky
XXVII	Tolice vojtěška	Proteiny
XXVIII	Jablka	Aroma a šťáva
XXIX	Meruňky	Aroma a šťáva
XXX	Vinné hrozny	Aroma a šťáva
XXXI	Broskve	Aroma a šťáva
XXXII	Rostlina neem	Azadiractin (insekticid)