RU1608901C

RU1608901C - Device for extracting betta-carotene

Info

Publication number: RU1608901C
Authority: RU
Inventors: Р.В. Казарян; В.В. Кравченко; С.П. Кудинова; А.К. Фют; И.С. Кунщикова; В.А. Горчаков
Original assignee: Акционерное общество "ЭКОТЕХ"
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1995-01-20

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: device has a hollow shaft, at least one hollow disk located at the lower end of the shaft. The hollow disk has surface permeable for liquid phase, the disk cavity being in communication with the cavity of shaft. EFFECT: enhanced efficiency, the possibility of separating phases provided. 1 dwg

Description

Изобретение относится к экстракционным аппаратам для системы "твердое теложидкость" и может быть использовано при извлечении термолабильных и химически нестойких веществ, например β-каротина. The invention relates to extraction apparatus for the "solid body fluid" system and can be used to extract thermolabile and chemically unstable substances, for example β-carotene.

Целью изобретения является увеличение и регулирование степени извлечения β-каротина и обеспечение возможности разделения фаз. The aim of the invention is to increase and control the degree of extraction of β-carotene and the possibility of phase separation.

На чертеже изображен экстрактор для извлечения β-каротина. The drawing shows an extractor for the extraction of β-carotene.

Экстрактор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем 2 и плоской крышкой 3. Для поддержания заданной температуры экстракции экстрактор снабжен греющей рубашкой 4. Внутри аппарата имеется полый вал 5, соединенный с системой отвода жидкой фазы, в нижней части которого расположены полые диски 6, имеющие поверхность, проницаемую для жидкой фазы, полость которых сообщена с полостью вала. На валу закреплена мешалка - скребок 7, нижняя поверхность которой при вращении вала 5 движется по образующей конуса днища. Аппарат имеет люк для загрузки биомассы 8, патрубок подачи масла 9, люк для выгрузки шрота 10. The extractor consists of a vertical cylindrical body 1 with a conical bottom 2 and a flat cover 3. To maintain a given extraction temperature, the extractor is equipped with a heating jacket 4. Inside the apparatus there is a hollow shaft 5 connected to the liquid phase removal system, in the lower part of which there are hollow disks 6, having a surface permeable to the liquid phase, the cavity of which is in communication with the cavity of the shaft. An agitator is attached to the shaft - a scraper 7, the lower surface of which, when the shaft 5 rotates, moves along the generatrix of the bottom cone. The apparatus has a hatch for loading biomass 8, an oil supply pipe 9, a hatch for unloading meal 10.

Экстрактор работает следующим образом. В аппарат через люк 8 загружается биомасса, на которую через патрубок 9 подается растительное масло. Экстракция ведется под вакуумом при постоянном перемешивании и подогреве. С помощью дисков, расположенных в объеме, занимаемом шротом, производится отделение мисцеллы от шрота. Для увеличения глубины извлечения β-каротина на шрот подается новая порция масла и вновь проводится экстракция и отбор мисцеллы. The extractor works as follows. The biomass is loaded into the apparatus through the hatch 8, to which vegetable oil is fed through the pipe 9. Extraction is carried out under vacuum with constant stirring and heating. With the help of disks located in the volume occupied by the meal, the miscella is separated from the meal. To increase the depth of β-carotene extraction, a new portion of oil is fed to the meal and the extraction and selection of miscella is again carried out.

Шрот выгружается через люк 10 при вращающемся вале 5, при этом за счет центробежной силы осуществляется сброс шрота с дисков при их вращении в нижнюю часть экстрактора. При вращении вала 5 шрот мешалкой-скребком 7, имеющей радиус закругления, направляется к выгружному люку 10. The meal is discharged through the hatch 10 with a rotating shaft 5, and due to centrifugal force, the meal is discharged from the disks when they are rotated to the lower part of the extractor. When the shaft 5 is rotated, the meal is stirred with a scraper 7, which has a radius of curvature, and is sent to the discharge hatch 10.

Положительный эффект достигается за счет создания интенсивных турбулентных потоков жидкости, образующихся при совместном вращении дисков 6 и мешалки-скребка 7, обеспечивается хороший доступ масла к кристаллам β-каротина, расположенным внутри клеточной структуры биомассы, что способствует более полному извлечению β -каротина. Кроме того, за счет применения вакуума при отборе мисцеллы из шрота уменьшаются потери β-каротина при его окислении под действием кислорода воздуха. A positive effect is achieved due to the creation of intense turbulent fluid flows resulting from the joint rotation of the disks 6 and the scraper-mixer 7, which provides good oil access to β-carotene crystals located inside the biomass cell structure, which contributes to a more complete extraction of β-carotene. In addition, due to the use of vacuum in the selection of miscella from meal, the loss of β-carotene during its oxidation under the influence of atmospheric oxygen is reduced.

В конструкции экстрактора имеется возможность проводить исчерпывающую экстракцию. Количеством циклов подачи новых порций масла регулируется степень извлечения β-каротина. При применении разделяющих дисков 6, полость которых сообщена с полостью вала 5, если объем над верхним диском и под ним находится в соотношении 3:1, шрот занимает нижнюю часть экстрактора до уровня верхнего диска. Уменьшение соотношения объемов менее, чем 3:1, приводит к тому, что при выдерживании соотношения фаз биомасса:масло уровень шрота не достигает верхнего диска и при отборе мисцеллы не представляется возможным провести более полный отбор мисцеллы. При увеличении соотношения объемов более, чем 5: 1, уровень шрота расположен значительно выше уровня верхнего диска, возрастает нагрузка на разделяющие диски, что приводит к резкому увеличению времени отбора мисцеллы, а это в свою очередь к увеличению времени температурного воздействия на β-каротин и дополнительному его окислению. Если уровень шрота расположен на уровне верхнего диска, при увеличении соотношения объемов более, чем 5:1, уменьшается коэффициент заполнения аппарата и увеличивается металлоемкость конструкции. In the design of the extractor, it is possible to carry out exhaustive extraction. The number of feed cycles for new portions of oil is regulated by the degree of extraction of β-carotene. When using separating disks 6, the cavity of which is in communication with the cavity of the shaft 5, if the volume above the upper disk and below it is in a ratio of 3: 1, the meal occupies the lower part of the extractor to the level of the upper disk. A decrease in the volume ratio of less than 3: 1 leads to the fact that when maintaining the ratio of the biomass phases: oil, the meal level does not reach the upper disk and when selecting miscella it is not possible to conduct a more complete selection of miscella. With an increase in the volume ratio of more than 5: 1, the meal level is significantly higher than the level of the upper disk, the load on the separating disks increases, which leads to a sharp increase in the time of miscella selection, and this in turn leads to an increase in the time of temperature exposure to β-carotene and its additional oxidation. If the meal level is located at the level of the upper disk, with an increase in the volume ratio of more than 5: 1, the fill factor of the apparatus decreases and the metal consumption of the structure increases.

Приведенные ниже эксперименты подтверждают указанные выше соотношения. The experiments below confirm the above relationships.

П р и м е р 1. В экстрактор общим объемом 160 л и с соотношением объемов над верхним диском и под ним 3: 1 (120 л:40 л) загружают биомассу (мицеллиальную массу) в количестве 30 кг, занимающую 60 л объема аппарата и 90 кг нагретого до 100^оС растительного масла, занимающего 94 л объема экстрактора. Таким образом, после загрузки компоненты займут 154 л объема экстрактора. Экстракцию ведут под вакуумом при постоянном перемешивании и подогреве. В процессе экстракции происходит образование суспензии, состоящей из масляного экстракта β-каротина и мицеллиальной массы (твердой фазы). После завершения экстракции перемешивание прекращают и снимают вакуум. С помощью вакуума, создаваемого в сборнике мисцелл, производят отбор масляного экстракта β-каротина из экстрактора через проницаемую (фильтрующую) поверхность дисков. В процессе отбора жидкой фазы одновременно происходит осаждение твердой фазы в нижней части аппарата. В результате получают 40 кг шрота, занимающего объем 43 л (за счет уменьшения плотности мицеллиальной массы в процессе экстракции), расположенного в нижней части экстрактора на уровне верхнего диска, и 80 кг мисцеллы. Время отбора жидкой фазы составляет 12 мин.PRI me R 1. Into an extractor with a total volume of 160 l and with a ratio of volumes above and above the upper disk 3: 1 (120 l: 40 l) load biomass (micellial mass) in an amount of 30 kg, occupying 60 l of the apparatus and 90 kg of vegetable oil heated to 100 ^° C, occupying 94 liters of extractor volume. Thus, after loading, the components will occupy 154 liters of extractor volume. Extraction is carried out under vacuum with constant stirring and heating. During the extraction process, a suspension is formed consisting of an oil extract of β-carotene and a micellial mass (solid phase). After extraction is complete, stirring is stopped and the vacuum is removed. Using the vacuum created in the miscella collection, the β-carotene oil extract is selected from the extractor through the permeable (filtering) surface of the disks. During the selection of the liquid phase, the solid phase is simultaneously deposited in the lower part of the apparatus. The result is 40 kg of meal, occupying a volume of 43 l (due to a decrease in the density of the micellial mass in the extraction process), located in the lower part of the extractor at the level of the upper disk, and 80 kg of miscella. The liquid phase selection time is 12 minutes.

Получаемый шрот масличностью 70% имеет достаточную подвижность для хорошей выгрузки из экстрактора. The resulting meal oil content of 70% has sufficient mobility for good discharge from the extractor.

П р и м е р 2. В экстрактор общим объемом 160 л и с соотношением объемов над верхним диском и под ним 4:1 (128 л:32 л), аналогично примеру 1, загружают биомассу и масло, проводят экстракцию и отбор мисцеллы. В результате уровень шрота будет выше уровня верхнего фильтрующего диска. Наличие шрота на верхнем диске приводит к увеличению времени отбора мисцеллы до 16 мин. PRI me R 2. In the extractor with a total volume of 160 l and with a ratio of volumes above the upper disk and below it 4: 1 (128 l: 32 l), analogously to example 1, load biomass and oil, carry out the extraction and selection of miscella. As a result, the meal level will be higher than the level of the upper filter disk. The presence of meal on the upper disk leads to an increase in the time of miscella selection up to 16 minutes.

П р и м е р 3. В экстрактор общим объемом 160 мл и соотношением объемов над верхним диском и под ним 5:1 (примерно 135 л:27 л), аналогично примеру 1, загружают биомассу, проводят экстракцию и отбор мисцеллы. В результате уровень шрота будет расположен значительно выше уровня верхнего фильтрующего диска, что приводит к увеличению времени отбора мисцеллы до 25 мин. PRI me R 3. In the extractor with a total volume of 160 ml and a ratio of volumes above the upper disk and below it 5: 1 (approximately 135 l: 27 l), analogously to example 1, load biomass, carry out the extraction and selection of miscella. As a result, the meal level will be located significantly higher than the level of the upper filter disk, which leads to an increase in the time of miscella selection up to 25 min.

П р и м е р 4. В экстрактор общим объемом 160 л и с соотношением объемов над верхним диском и под ним 6:1 (примерно 138 л:23 л), аналогично примеру 1, загружают биомассу и масло, проводят экстракцию и отбор мисцеллы. В результате объем, занимаемый шротом, почти в два раза выше объема аппарата над верхним диском. Фильтрующие диски при этом глубоко погружены в массу шрота. Это приводит к резкому возрастанию времени отбора мисцеллы до 42 мин. PRI me R 4. In the extractor with a total volume of 160 l and with a ratio of volumes above and above the upper disk of 6: 1 (approximately 138 l: 23 l), as in example 1, load biomass and oil, carry out the extraction and selection of miscella . As a result, the volume occupied by the meal is almost two times higher than the volume of the apparatus above the upper disk. The filter discs are deeply immersed in the mass of meal. This leads to a sharp increase in the time of miscella selection to 42 min.

П р и м е р 5. В экстрактор общим объемом 160 л и с соотношением объемов над верхним диском и под ним 2:1 (примерно 106 л:53 л) загружают биомассу в количестве 30 кг и 90 кг нагретого до 100^оС растительного масла. Ведут экстракцию и отбор масляного экстракта β-каротина аналогично примеру 1. В результате получают 40 кг шрота, занимающего объем 43 л, расположенный в нижней части экстрактора, он будет находиться ниже уровня верхнего диска, так как объем под верхним диском составляет 53 л. Между уровнем расположения шрота и уровнем верхнего диска будет оставаться 10 л масляного экстракта β-каротина, отобрать который не представляется возможным, так как при понижении уровня мисцеллы ниже уровня верхнего диска через него будет подтягиваться воздух в линию отбора жидкой фазы. За счет этого в сборнике мисцеллы невозможно создать вакуум, достаточный для более полного отбора мисцеллы. При этом также происходит интенсивная аэрация горячего масляного экстракта β-каротина воздухом, что приводит к дополнительному его окислению. Таким образом, 10 л масляного экстракта β-каротина будет оставаться в составе шрота и уменьшается выход экстракта.PRI me R 5. Into an extractor with a total volume of 160 l and with a ratio of volumes above and above the upper disk 2: 1 (approximately 106 l: 53 l) load biomass in an amount of 30 kg and 90 kg of vegetable heated to 100 ^° C oils. Extraction and selection of the oil extract of β-carotene is carried out analogously to example 1. As a result, 40 kg of meal is obtained, occupying a volume of 43 l, located in the lower part of the extractor, it will be below the level of the upper disk, since the volume under the upper disk is 53 l. Between the level of the meal location and the level of the upper disk, there will remain 10 l of oil extract of β-carotene, which is not possible to take away, since when the level of miscella is lower than the level of the upper disk, air will be drawn through it into the liquid phase sampling line. Due to this, it is impossible to create a vacuum in the miscella collection sufficient for a more complete selection of miscella. In this case, intense aeration of the hot oil extract of β-carotene with air also occurs, which leads to its additional oxidation. Thus, 10 l of the β-carotene oil extract will remain in the meal and the yield of the extract is reduced.

Если в данный экстрактор загружать большее количество биомассы, чтобы шрот находился на уровне верхнего диска, то соответственно необходимо будет пропорционально увеличить количество подаваемого масла, а это в свою очередь потребует увеличения объема под верхним диском. If a larger amount of biomass is loaded into this extractor so that the meal is at the level of the upper disk, then it will be necessary to proportionally increase the amount of oil supplied, and this in turn will require an increase in the volume under the upper disk.

Claims

DEVICE FOR EXTRACTION β - CAROTINE, containing a vertical cylindrical body with a conical bottom, a discharge pipe, a heating jacket, a shaft with a stirrer, characterized in that, in order to increase and control the degree of extraction of β-carotene, to allow phase separation, the stirrer shaft is made hollow and the mixer is equipped with at least one hollow disk having a surface permeable to the liquid phase, the cavity of which is in communication with the shaft cavity, and the ratio of the volume of the apparatus above the upper disk and the volume below it finds I within the 3: 1 - 5: 1.