RU223871U1

RU223871U1 - EXTRACTOR

Info

Publication number: RU223871U1
Application number: RU2023134914U
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Максименко; Ольга Ивановна Коннова; Игорь Юрьевич Алексанян; Екатерина Владимировна Соколова; Наталия Владимировна Неповинных
Filing date: 2023-12-25
Publication date: 2024-03-06

Abstract

Полезная модель относится к пищевой промышленности. Экстрактор содержит металлическую цилиндрическую камеру, состоящую из отдельных секций, установленных по высоте, патрубок для отвода экстракта, внутри корпуса цилиндрической камеры имеются контактные устройства, выполненные в виде тарелок, жестко соединенных с корпусом посредством стержней, расположенных по диаметру тарелок, кольцевые тарелки, расположенные ступенчато в корпусе камеры и жестко связанные с ним, между тарелками контактного устройства и кольцевыми тарелками имеется кольцевой зазор, переливные перегородки, установленные и фиксированные по краям тарелок, имеются магнетроны, расположенные на круглых пластинах, жестко фиксированных в центральной части тарелок контактного устройства, имеющих отражательную поверхность, при этом магнетроны закрыты защитными кожухами, жестко соединенными с тарелками контактного устройства. Полезная модель позволяет повысить эффективность устройства при его использовании. 2 ил. The utility model relates to the food industry. The extractor contains a metal cylindrical chamber consisting of separate sections set in height, a pipe for removing the extract, inside the body of the cylindrical chamber there are contact devices made in the form of plates rigidly connected to the body by means of rods located along the diameter of the plates, ring plates arranged in steps in the chamber body and rigidly connected to it, between the plates of the contact device and the annular plates there is an annular gap, overflow partitions installed and fixed at the edges of the plates, there are magnetrons located on round plates rigidly fixed in the central part of the plates of the contact device having a reflective surface , while the magnetrons are covered with protective casings rigidly connected to the plates of the contact device. The utility model makes it possible to increase the efficiency of the device when using it. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к пищевой промышленности, в частности к устройству, для экстрагирования растительного сырья под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ), и может быть использована для получения экстрактов из сырья растительного происхождения, например, клубней топинамбура, корня солодки, корня имбиря.The utility model relates to the food industry, in particular to a device for extracting plant materials under the influence of an ultrahigh frequency (microwave) electromagnetic field, and can be used to obtain extracts from raw materials of plant origin, for example, Jerusalem artichoke tubers, licorice root, ginger root.

Известен промышленный СВЧ-экстрактор (см. патент РФ №63357, 2007), содержащий металлическую цилиндрическую камеру, изготовленную из нержавеющей, стали. К цилиндру приварено дно из того же материала. Камера имеет в верхней части фланец, на который накладывается крышка. На крышке камеры закреплен привод, ось которого проходит в камеру и своим вилкообразным устройством входит в зацепление с крестовиной. Контейнер изготовлен из диэлектрических нитей и имеет вид мешка, в который загружается свежее сырье. В верхней части металлической камеры имеются два фланца в одном из них расположена термопара, другой фланец может быть использован для откачки камеры если процесс экстракции необходимо проводить при более низкой температуре. Все устройство экстрактора крепится вертикально на полу с помощью опор. Недостатком известного экстрактора являются периодичность проведения процесса извлечения целевых компонентов, отсутствие перемешивания сырья, интенсифицирующего процесс, невозможность использования в аппарате экстрагента и регулирования температурного режима процесса экстрагирования, а также отсутствие механического разделения экстракта и отработанного шрота.An industrial microwave extractor is known (see RF patent No. 63357, 2007), containing a metal cylindrical chamber made of stainless steel. A bottom made of the same material is welded to the cylinder. The chamber has a flange at the top on which a lid is placed. A drive is attached to the chamber cover, the axis of which passes into the chamber and, with its fork-shaped device, engages with the cross. The container is made of dielectric threads and has the appearance of a bag into which fresh raw materials are loaded. At the top of the metal chamber there are two flanges; one of them contains a thermocouple; the other flange can be used to pump out the chamber if the extraction process needs to be carried out at a lower temperature. The entire extractor device is mounted vertically on the floor using supports. The disadvantages of the known extractor are the frequency of the process of extracting the target components, the lack of mixing of the raw materials, which intensifies the process, the inability to use an extractant in the apparatus and regulate the temperature regime of the extraction process, as well as the lack of mechanical separation of the extract and spent meal.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является колонный СВЧ-экстрактор (см. патент РФ №2766006, 2022), содержащий цилиндрическую камеру, состоящую из отдельных секций, установленных по высоте, каждая секция оснащена теплообменной рубашкой и поясом магнетронов, каждый магнетрон закрыт защитным кожухом, перепускные коллекторы, внутри металлической цилиндрической камеры размещен непрерывно вращающийся вертикальный вал с закрепленными на нем перфорированными диэлектрическими пластинами ротора, дно металлической цилиндрической камеры экстрактора имеет перегрузочные окна, шнек с переменным шагом витков, расположенным в перфорированном корпусе, оснащенном рубашкой и патрубком для отвода экстракта. Однако недостатком конструкции является низкая пропускательная способность суспензии по отношению к СВЧ-излучению, вследствие большого объема ее в экстракторе, а также неравномерность распределения лучистого потока по объему суспензии, что приводит к снижению интенсивности экстракции в определенных зонах рабочего объема экстрактора.The closest technical solution, chosen as a prototype, is a columnar microwave extractor (see RF patent No. 2766006, 2022), containing a cylindrical chamber consisting of separate sections installed in height, each section is equipped with a heat exchange jacket and a magnetron belt, each magnetron closed with a protective casing, bypass collectors, inside a metal cylindrical chamber there is a continuously rotating vertical shaft with perforated dielectric rotor plates attached to it, the bottom of the metal cylindrical chamber of the extractor has overload windows, a screw with a variable pitch of turns located in a perforated housing equipped with a jacket and a pipe for extract removal. However, the disadvantage of the design is the low transmittance of the suspension with respect to microwave radiation, due to its large volume in the extractor, as well as the uneven distribution of the radiant flux throughout the volume of the suspension, which leads to a decrease in the intensity of extraction in certain areas of the working volume of the extractor.

Техническая задача - создание устройства, для интенсификации процесса экстракции за счет использования СВЧ-излучения и создания тонкого слоя суспензии.The technical task is to create a device to intensify the extraction process through the use of microwave radiation and the creation of a thin layer of suspension.

Технический результат - повышение эффективности устройства при его использовании.The technical result is to increase the efficiency of the device when using it.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем металлическую цилиндрическую камеру, состоящую из отдельных секций, установленных по высоте, патрубок для отвода экстракта, при этом внутри корпуса цилиндрической камеры имеются контактные устройства, выполненные в виде тарелок, жестко соединенных с корпусом, посредством стержней, расположенных по диаметру тарелок, кольцевые тарелки, расположенные ступенчато в корпусе камеры и жестко связанные с ним, между тарелками контактного устройства и кольцевыми тарелками имеется кольцевой зазор, переливные перегородки, установленные и фиксированные по краям тарелок, имеются магнетроны, расположенные на круглых пластинах, жестко фиксированных в центральной части тарелок контактного устройства, имеющих отражательную поверхность, при этом магнетроны закрыты защитными кожухами, жестко соединенными с тарелками контактного устройства.The technical result is achieved by the fact that in the known device containing a metal cylindrical chamber consisting of separate sections set in height, a pipe for removing the extract, while inside the body of the cylindrical chamber there are contact devices made in the form of plates rigidly connected to the body by means of rods located along the diameter of the plates, annular plates located stepwise in the chamber body and rigidly connected to it, there is an annular gap between the plates of the contact device and the annular plates, overflow partitions installed and fixed at the edges of the plates, there are magnetrons located on round plates, plates of the contact device rigidly fixed in the central part, having a reflective surface, while the magnetrons are covered with protective casings rigidly connected to the plates of the contact device.

На чертеже изображен предлагаемый экстрактор (фиг. 1 - общий вид, фиг. 2 - вид в разрезе).The drawing shows the proposed extractor (Fig. 1 - general view, Fig. 2 - sectional view).

Экстрактор содержит металлическую цилиндрическую камеру 1, состоящую из отдельных секций, установленных по высоте. В каждой секции имеются контактные устройства, выполненные в виде тарелок 2, жестко скрепленных с корпусом камеры 1, посредством стержней 3, расположенных по диаметру тарелок 2, кольцевые тарелки 4, жестко связанные с корпусом камеры 1, по краям тарелок 2 и 4 установлены переливные перегородки 5, имеются магнетроны 6, расположенные на круглых пластинах 7 и жестко фиксированные в центральной части тарелок 2, имеющих отражательную поверхность 8, магнетроны 6 закрыты защитным кожухом 9, в верхней части камеры 1 имеется патрубок 10 для подачи суспензии из растительного сырья, в нижней части камеры 1 имеется патрубок 11 для отвода экстракта. Количество тарелок 2 и 4, а также магнетронов 6 определяется исходя из ряда условий: времени экстракции, параметров гидромодуля, мощности излучения и других, между тарелками 2 контактного устройства и кольцевыми тарелками 4 имеется кольцевой зазор 12.The extractor contains a metal cylindrical chamber 1, consisting of separate sections set in height. Each section has contact devices made in the form of plates 2, rigidly connected to the body of the chamber 1, by means of rods 3 located along the diameter of the plates 2, ring plates 4, rigidly connected to the body of the chamber 1, overflow partitions are installed at the edges of the plates 2 and 4 5, there are magnetrons 6 located on round plates 7 and rigidly fixed in the central part of plates 2 having a reflective surface 8, magnetrons 6 are covered with a protective casing 9, in the upper part of the chamber 1 there is a pipe 10 for supplying a suspension from plant raw materials, in the lower part chamber 1 has a pipe 11 for draining the extract. The number of plates 2 and 4, as well as magnetrons 6 is determined based on a number of conditions: extraction time, parameters of the hydraulic module, radiation power and others; there is an annular gap 12 between the plates 2 of the contact device and the annular plates 4.

Устройство работает следующим образом. Исходная суспензия, состоящая из растительного сырья - клубней топинамбура или корня солодки и чистого экстрагента, подвергаемая экстракции, подается в цилиндрическую камеру 1 через патрубок 10. Внутри цилиндрической камеры 1 суспензия попадает на тарелки 2, с которых через переливные перегородки 5, после первого этапа массообмена между сырьем и экстрагентом, поступает в кольцевой зазор 12 между тарелками 2 и 4 и далее на кольцевые тарелки 4. В кольцевом зазоре 12 и на кольцевых тарелках 4 к суспензии из растительного сырья подводится СВЧ-излучение, которое поступает на отражательную поверхность 8 от магнетронов 6, при этом часть лучей отражается от поверхности самой суспензии и от кольцевых тарелок 4, ввиду пропускательной способности излучения. Такое расположение магнетронов обеспечивает равномерное распределение СВЧ-излучения в сырье, находящемся в экстракторе. Процессы экстракции в поле СВЧ последовательно повторяются на каждой из секций, которые технически выполнены одинаково, независимо от уровня секции. После прохождения нижней секции, при завершении массообмена в процессе экстракции, суспензия, состоящая из экстракта и рафината, через патрубок 11 выводится из экстрактора, после чего подается для дальнейшего разделения экстракта и рафината.The device works as follows. The initial suspension, consisting of plant raw materials - tubers of Jerusalem artichoke or licorice root and pure extractant, subjected to extraction, is fed into the cylindrical chamber 1 through the pipe 10. Inside the cylindrical chamber 1, the suspension enters the plates 2, from which through the overflow partitions 5, after the first stage of mass transfer between the raw material and the extractant, enters the annular gap 12 between plates 2 and 4 and then onto the annular plates 4. In the annular gap 12 and on the annular plates 4, microwave radiation is supplied to the suspension of plant raw materials, which arrives at the reflective surface 8 from magnetrons 6 , while some of the rays are reflected from the surface of the suspension itself and from the annular plates 4, due to the transmittance of the radiation. This arrangement of magnetrons ensures uniform distribution of microwave radiation in the raw material located in the extractor. Extraction processes in the microwave field are sequentially repeated in each of the sections, which are technically performed in the same way, regardless of the section level. After passing through the lower section, upon completion of mass transfer during the extraction process, a suspension consisting of extract and raffinate is removed from the extractor through pipe 11, after which it is supplied for further separation of the extract and raffinate.

При контакте суспензии из растительного сырья и СВЧ-излучения усиливаются масообменные процессы экстрагирования целевых компонентов в жидкую фазу суспензии.When a suspension of plant raw materials comes into contact with microwave radiation, mass exchange processes of extracting target components into the liquid phase of the suspension are enhanced.

Предлагаемый экстрактор отличается от прототипа тем, что позволяет поддерживать тонкий слой суспензии, за счет установки контактных устройств в виде тарелок, что повышает интенсивность процесса экстракции, принимая во внимание ограниченную пропускательную способность суспензии по отношению к СВЧ-излучению. Кроме того, расположение магнетронов в каждой секции камеры также приводит к повышению эффективности экстракции при снижении общей мощности потока излучения при его распределении в каждой секции, что предотвращает вероятность перегрева суспензии и снижения ее качества.The proposed extractor differs from the prototype in that it allows maintaining a thin layer of suspension by installing contact devices in the form of plates, which increases the intensity of the extraction process, taking into account the limited transmission capacity of the suspension with respect to microwave radiation. In addition, the location of magnetrons in each section of the chamber also leads to increased extraction efficiency while reducing the total power of the radiation flux during its distribution in each section, which prevents the possibility of overheating the suspension and reducing its quality.

Пример конкретного выполнения:Example of a specific implementation:

-установка контактных устройств, выполненных в виде тарелок 2, жестко соединенных с корпусом 1, посредством стержней 3 расположенных по диаметру тарелок 2, позволяет создать тонкий слой суспензии из растительного сырья, что повышает интенсивность процесса экстракции [Рогов И.А. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов: учебное пособие / И.А. Рогов, СВ. Некрутман. - М.: Агропромиздат, 1986. - 351 с], кроме того тарелки 2 контактного устройства, имеют отражательную поверхность 8, выполненную из металла, поверхность которых полностью отражает СВЧ-лучи, при этом нагрева металла не происходит [Э.А. Гюльмалиев, В.Ф. Третьяков, P.M. Талышинский, В.П. Борисов, Э.М. Мовсумзаде Химические аспекты развития технологии СВЧ //История науки и техники. 2015. №2].- installation of contact devices made in the form of plates 2, rigidly connected to the body 1, by means of rods 3 located along the diameter of plates 2, allows you to create a thin layer of suspension from plant raw materials, which increases the intensity of the extraction process [Rogov I.A. Ultrahigh-frequency heating of food products: textbook / I.A. Rogov, SV. Nekrutman. - M.: Agropromizdat, 1986. - 351 p.], in addition, the plates 2 of the contact device have a reflective surface 8 made of metal, the surface of which completely reflects microwave rays, while the metal does not heat up [E.A. Gyulmaliev, V.F. Tretyakov, P.M. Talyshinsky, V.P. Borisov, E.M. Movsumzade Chemical aspects of the development of microwave technology // History of science and technology. 2015. No. 2].

Положительный эффект - предлагаемый экстрактор позволяет исключить контакт суспензии и магнетронов, что повышает надежность установки в период экстракции, а также обеспечивает равномерный подвод СВЧ-излучения к суспензии в непрерывном режиме и повышает интенсивность процесса экстракции. Предлагаемое устройство рекомендовано для использования в пищевой промышленности для экстрагирования растительного сырья.A positive effect is that the proposed extractor eliminates contact between the suspension and magnetrons, which increases the reliability of the installation during the extraction period, and also ensures a uniform supply of microwave radiation to the suspension in a continuous mode and increases the intensity of the extraction process. The proposed device is recommended for use in the food industry for the extraction of plant materials.

Claims

An extractor containing a metal cylindrical chamber consisting of separate sections set in height, a pipe for removing the extract, characterized in that inside the body of the cylindrical chamber there are contact devices made in the form of plates, rigidly connected to the body by means of rods located along the diameter of the plates, ring plates arranged in steps in the chamber body and rigidly connected to it; there is an annular gap between the plates of the contact device and the ring plates; overflow partitions installed and fixed at the edges of the plates; there are magnetrons located on round plates rigidly fixed in the central part of the contact plates devices having a reflective surface, while the magnetrons are covered with protective casings rigidly connected to the plates of the contact device.