RU2283161C2

RU2283161C2 - Extractor

Info

Publication number: RU2283161C2
Application number: RU2004126917/15A
Authority: RU
Inventors: Михаил Демь нович Скубилин (RU); Михаил Демьянович Скубилин
Original assignee: Михаил Демьянович Скубилин
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-09-10
Also published as: RU2004126917A

Abstract

FIELD: flavoring industry; pharmaceutical industry; perfumery industry; equipment for extraction of valuable components from vegetable and animal raw material.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the means of the flavoring industry, pharmaceutical and perfumery industry and is intended for extraction of valuable builders from vegetable and animal raw material. The extractor contains: the body (1),the barrel (2) arranged coaxially to the body with the upper open part; the cover (3); the alternating pressure generator and the alternating pressure branch-pipes (4); the extract collector (5); the low pressure receivers (7) and the high-pressure receivers (8); the controlled valves (9) and (10); the tank with the store volume of the fresh extractant (11); the plunger pump (12) for injections of the extractant; the extractant injection jets (13); the sources of the microwave emissions (14); the oscillator of the microwave oscillations (15); the power supply unit and the control unit (19). The alternating pressure oscillator is of impulse type as the plunger pump for pumping in - pumping out of the alternating pressure. The barrel is made out of a dielectric material with the perforated lateral and bottom parts. The controlled valves are connected by the branch-pipes to the body and the receivers. The injection jets inlets are connected through the branch-pipes to the outlets of the plunger pump of the extractant injection and to the tank with the store of the fresh extractant, and their outlets are connected to the internal volume of the body. The power supply unit is connected to the plunger pumps and the microwave oscillator, output of which is connected to the inputs of the microwave emitters. The emitters of the microwave emissions are arranged on the different horizon levels of the body. The control unit is connected to he plunger pumps, the microwave oscillator and the valves. The invention ensures the increased efficiency of the extractor, acceleration of the process and deepening of extraction of the extractives.

EFFECT: the invention ensures the increased efficiency of the extractor, acceleration of the process and deepening of extraction of the extractives.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к средствам пищевкусовой, фармацевтической и парфюмерной промышленности и может найти применение для извлечения ценных компонентов из скоропортящегося сырья растительного и животного происхождения.The present invention relates to the means of the food, pharmaceutical and perfume industries and may find application for the extraction of valuable components from perishable raw materials of plant and animal origin.

Экстракция (разделение, вытяжка, экстрагирование) - процесс разделения смеси жидких или твердых веществ с помощью избирательных (селективных) растворителей (экстрагентов).Extraction (separation, extraction, extraction) is the process of separation of a mixture of liquid or solid substances using selective (selective) solvents (extractants).

Процесс экстракции включает три последовательные стадии: смешивание исходной смеси веществ с экстрагентом; механическое разделение (расслаивание) двух образующихся фаз; удаление экстрагента из обеих фаз и его регенерацию с целью повторного использования. После механического разделения получают раствор извлекаемого вещества в экстрагенте (экстракт) и остаток исходного раствора (рафинат) или твердого вещества. Выделение извлекаемого вещества из экстракта и одновременно регенерация экстрагента достигается выпариванием, высаливанием и т.п.The extraction process includes three successive stages: mixing the initial mixture of substances with the extractant; mechanical separation (delamination) of the two phases formed; removal of extractant from both phases and its regeneration for reuse. After mechanical separation, a solution of the extracted substance in the extractant (extract) and the remainder of the initial solution (raffinate) or solid are obtained. Isolation of the extracted substance from the extract and at the same time regeneration of the extractant is achieved by evaporation, salting out, etc.

Достоинствами экстракции являются сравнительно низкие рабочие температуры, рентабельность извлечения веществ из разбавленных растворов, возможность разделения смесей, состоящих из близкокипящих компонентов, и азеотропных смесей, возможность сочетания с другими технологическими процессами (ректификацией, кристаллизацией), простота аппаратуры и доступность ее автоматизации.The advantages of extraction are relatively low operating temperatures, the profitability of extracting substances from dilute solutions, the possibility of separating mixtures consisting of boiling components, and azeotropic mixtures, the possibility of combining with other technological processes (distillation, crystallization), the simplicity of the equipment and the availability of automation.

Недостатком экстракции в ряде случаев является затруднение полного удаления экстрагента из извлекаемых веществ.A drawback of extraction in some cases is the difficulty in completely removing the extractant from the extracted substances.

Экстракция подчиняется законам диффузии и равновесного распределения. При вытяжке из жидкостей после смешивания исходного раствора с экстрагентом и расслоения образовавшейся смеси концентрация у извлекаемого вещества В в фазе экстракта больше его концентрации x в фазе рафината R. При взаимной растворимости экстрагента С и растворителя А исходного раствора Р зависимость y=f(x) для равновесной системы (для которой концентрация y_p) представима диаграммой вида (см. фиг.1, Диаграмма фазового равновесия). Если раствор Р разбавлен, а вещество В в экстракте Э находится в неассоциированном и недиссоциированном состояниях, то функция концентрацииExtraction obeys the laws of diffusion and equilibrium distribution. When extracting from liquids after mixing the initial solution with the extractant and delaminating the resulting mixture, the concentration of the extracted substance B in the extract phase is higher than its concentration x in the raffinate phase R. When the extractant C and solvent A of the initial solution P are mutually soluble, the dependence y = f (x) for equilibrium system (for which the concentration y _p ) is represented by a diagram of the form (see figure 1, the diagram of the phase equilibrium). If solution P is diluted, and substance B in extract E is in an unassociated and non-associated state, then the concentration function

не зависит от y_p, а линия равновесия на диаграмме y-x является прямо пропорциональной (линейной) 1; в противном случае функция концентрации К_р непрямо пропорциональна и линия равновесия криволинейна 2. Но K_p=f(t) (зависит от температуры t), K_p≠f(p) (практически не зависит от давления р) и определяется экспериментальным путем [1].independent of y _p , and the equilibrium line in the yx diagram is directly proportional (linear) 1; otherwise, the concentration function K _{p is} indirectly proportional and the equilibrium line is curved 2. But K _p = f (t) (depends on temperature t), K _p ≠ f (p) (practically does not depend on pressure p) and is determined experimentally [ one].

Вследствие кратковременности и несовершенства акта смешивания экстрагента и исходного раствора действительная (реальная) концентрация y<y_р, а характеристика эффективности экстракции Δy и ее движущей силы определяются поDue to the short duration and imperfection of the act of mixing the extractant and the initial solution, the actual (real) concentration y <y _p , and the characteristic of the extraction efficiency Δy and its driving force are determined by

В результате однократной экстракции возможно достижение сравнительно небольшого значения Δy, т.е. сравнительно незначительной степени извлечения вещества В из исходного раствора, поэтому прибегают к многократному повторению актов смешивания и последующего расслаивания взаимодействующих фаз при их встречном движении. Если в исходном растворе концентрация у вещества В уменьшается от x₁ до x₂, то концентрация вещества В в фазе экстракта возрастает от 0 до y₁.As a result of a single extraction, it is possible to achieve a relatively small Δy value, i.e. a relatively insignificant degree of extraction of substance B from the initial solution; therefore, they resort to repeated repetition of the acts of mixing and subsequent separation of the interacting phases during their oncoming movement. If the concentration of substance B in the initial solution decreases from x ₁ to x ₂ , then the concentration of substance B in the extract phase increases from 0 to y ₁ .

Из уравнения материального баланса, описываемого выражениемFrom the equation of material balance described by the expression

где D и W - соответственно расход чистых экстрагента и растворителя, x₁ и y₁ - концентрации относительно чистого растворителя и чистого экстрагента С, а М - количество экстрагированного вещества В, можно определить D изwhere D and W are, respectively, the consumption of pure extractant and solvent, x ₁ and y ₁ are the concentrations of relatively pure solvent and pure extractant C, and M is the amount of extracted substance B, D can be determined from

Уравнение (3) описывает прямую, проходящую через точки с координатами (x₂, 0) и (x₁, y₁). Очевидно, что при прочих равных условиях расход экстрагента С растет по мере уменьшения x₂ в растворителе и уменьшения его y₁ в экстракте.Equation (3) describes a line passing through points with coordinates (x ₂ , 0) and (x ₁ , y ₁ ). Obviously, ceteris paribus, the consumption of extractant C increases with decreasing x ₂ in the solvent and decreasing its y ₁ in the extract.

Кинетика экстракции описывается общим уравнением массообмена поThe kinetics of extraction is described by the general equation of mass transfer according to

где М - количество извлеченного вещества В, К - коэффициент эффективности процесса, Δc - средняя разность концентраций извлекаемого вещества в обеих фазах, F - величина межфазной поверхности, а τ - время длительности процесса. Величина Δс однозначно определяется заданными концентрациями x, y и y_р, поэтому для достижения больших значений М стремятся увеличить К путем турбулизации потоков взаимодействующих фаз и F - путем диспергирования одной из фаз (экстрагента или исходного раствора) на мелкодисперсные фракции. Точное значение К аналитически, пока, невыразимо, поэтому эффективность (2) процесса вытяжки выражают, как и при ректификации или абсорбции, числом ступеней равновесия. Графическое определение числа ступеней равновесия с частично растворимыми экстрагентом и растворителем приведено на фиг.1.where M is the amount of extracted substance B, K is the process efficiency coefficient, Δc is the average difference in the concentrations of the extracted substance in both phases, F is the value of the interphase surface, and τ is the duration of the process. The value of Δc is uniquely determined by the given concentrations of x, y and y _p , therefore, in order to achieve large values of M, they tend to increase K by turbulizing the flows of interacting phases and F by dispersing one of the phases (extractant or initial solution) into finely divided fractions. The exact value of K is analytically, so far, inexpressible, therefore the effectiveness (2) of the drawing process is expressed, as in rectification or absorption, by the number of equilibrium steps. A graphical determination of the number of equilibrium steps with partially soluble extractant and solvent is given in FIG.

В случае частичной растворимости растворителя А и экстрагента С равновесие системы изображается в плоскости равностороннего треугольника (см. фиг.2, Диаграмма равновесия для системы с частично растворимыми экстрагентом и растворителем). Каждой точке внутри треугольника соответствует тройная смесь, в которой концентрации компонентов А, В и С прямо пропорциональны длинам перпендикуляров, опущенных на противолежащие стороны треугольника.In the case of partial solubility of solvent A and extractant C, the equilibrium of the system is depicted in the plane of an equilateral triangle (see figure 2, the Equilibrium diagram for a system with partially soluble extractant and solvent). Each point inside the triangle corresponds to a triple mixture, in which the concentrations of components A, B and C are directly proportional to the lengths of the perpendiculars dropped to the opposite sides of the triangle.

Под бинодальной кривой EG расположена область гетерогенных смесей, а над бинодальной кривой - гомогенных растворов. Процессы экстракции, поскольку в них чередуются акты смешивания и расслаивания фаз, протекают только в гетерогенной области. Смешав исходный раствор с некоторым количеством экстрагента С, получают тройную гетерогенную смесь Р, которая расслаивается на экстракт Q и рафинат R с концентрацией b извлекаемого вещества, а смешав рафинат со свежей порцией экстрагента, получают новую гетерогенную смесь P₁, которая в дальнейшем расслаивается на экстракт Q₁ и рафинат R₁ с более низкой концентрацией b₁ экстрагируемого вещества. Положение конод, прямых QR и Q₁R₁, определяется для каждой системы экспериментально. Продолжая акты смешивания и расслоения, добиваются дальнейшего понижения концентрации b_i компонента В в рафинате, т.е. повышения степени экстракции Δy. Число построенных конод однозначно соответствует числу ступеней равновесия. Т.о., после каждого акта смешивания и расслаивания падает концентрация экстрагируемого вещества В как в рафинате R, так и в экстрагенте С. Для повышения концентрации вещества В в экстракте Э и большего его исчерпывания из рафината R часто прибегают к экстракции с обратной флегмой, сущность чего сводится к частичному отделению экстрагента от экстракта и исходного растворителя от рафината и повторному возвращению долей этих фракций в экстракторах навстречу отводимым потокам [2].The region of heterogeneous mixtures is located under the binodal EG curve, and homogeneous solutions above the binodal curve. The extraction processes, since the acts of mixing and delamination of phases alternate in them, occur only in a heterogeneous region. By mixing the initial solution with a certain amount of extractant C, a triple heterogeneous mixture P is obtained, which is stratified into extract Q and raffinate R with a concentration b of the extracted substance, and by mixing raffinate with a fresh portion of extractant, a new heterogeneous mixture P _{1 is} obtained, which is further stratified into extract Q ₁ and raffinate R ₁ with a lower concentration of b ₁ extractable substance. The position of the cono, direct QR and Q ₁ R ₁ , is determined experimentally for each system. Continuing the acts of mixing and delamination, they achieve a further decrease in the concentration b _{i of} component B in the raffinate, i.e. increasing the degree of extraction Δy. The number of conodes built uniquely corresponds to the number of equilibrium steps. Thus, after each act of mixing and delamination, the concentration of extractable substance B decreases both in raffinate R and in extractant C. To increase the concentration of substance B in extract E and to exhaust it more from raffinate R, they often resort to extraction with reflux, the essence of which is reduced to a partial separation of the extractant from the extract and the initial solvent from the raffinate and the repeated return of the fractions of these fractions in the extractors towards the flow flows [2].

Для экстракционного разделения двух компонентов (B₁ и В₂), особенно с близкими растворимостями в исходном растворителе, часто используется два экстрагента с различной селективностью.For extraction separation of two components (B ₁ and B ₂ ), especially with similar solubilities in the starting solvent, two extractants with different selectivities are often used.

Для максимизации Δy и минимизации расхода экстрагента экстракция осуществляется при противотоке исходного раствора и экстрагента.To maximize Δy and minimize the consumption of extractant, extraction is carried out in countercurrent flow of the initial solution and extractant.

Экстрагируемое вещество растительного и животного происхождения сосредоточено в клетках, разделенных липидными мембранами с анизотропными свойствами, что препятствует его экстракции из внутриклеточного пространства, особенно при экстракции высокомолекулярных и гидрофобных соединений. Значительные размеры и молекулярный вес разнообразных функциональных групп экстрагируемого вещества определяют различные нековалентные связи между собой и молекулами растворителя (экстрагента). Все вышеперечисленное существенно затрудняет экстракцию экстрагируемых веществ из сырья. К тому же, высокая реакционная способность экстрагируемого вещества и лабильность его структуры создают дополнительные ограничения на технологические параметры процесса экстракции.The extractable substance of plant and animal origin is concentrated in cells separated by lipid membranes with anisotropic properties, which prevents its extraction from the intracellular space, especially during the extraction of high molecular weight and hydrophobic compounds. The significant size and molecular weight of the various functional groups of the extracted substance determine various non-covalent bonds between each other and the solvent (extractant) molecules. All of the above significantly complicates the extraction of extractable substances from raw materials. In addition, the high reactivity of the extracted substance and the lability of its structure create additional restrictions on the technological parameters of the extraction process.

В частности, к температурному режиму экстракции, в силу деструкции экстрагируемого вещества, предъявляются существенные ограничения на допуск по температуре (Т≤40-50°С). Для повышения проницаемости стенок клеток и мембран исходного продукта механическое воздействие оказывается недостаточным и дополняется термическим воздействием и воздействием динамического давления, причем оказываются значительно более эффективными ударные, ступенчатые воздействия. Временные диаграммы воздействия микроволновой энергией (Э), термического воздействия (Т), динамического давления (Д), впрыска мелкодисперсного экстрагента растворителя (Р) и количества извлеченного вещества (М_ср) для повышения эффективности и быстродействия экстракции приведены на фиг.3.In particular, the temperature regime of extraction, due to the destruction of the extracted substance, imposes significant restrictions on the tolerance of temperature (T≤40-50 ° C). To increase the permeability of cell walls and membranes of the initial product, the mechanical effect is insufficient and is supplemented by thermal and dynamic pressure, and shock, step effects are much more effective. Timing diagrams of exposure to microwave energy (E), thermal exposure (T), dynamic pressure (D), injection of a finely divided solvent extractant (P) and the amount of extracted substance (M _cf ) to increase the efficiency and speed of extraction are shown in Fig.3.

Известен экстрактор [4], содержащий корпус с патрубками подачи и выдачи растворов, секции диспергирования, с диспергаторами из перфорированных перегородок, и секции разделения фаз, причем диспергаторы выполнены по концам с распределителями потоков из перфорированных перегородок и винтовых лопастей, а между ними из уложенных пакетом чередующихся пакетов проволочных сеток, выполненных из различных по диаметру проволок и с различным диаметром отверстий в низ, и бесформатных многогранных плоских тел.A known extractor [4], comprising a housing with nozzles for supplying and dispensing solutions, a dispersion section, with dispersants from perforated partitions, and a phase separation section, the dispersers being made at the ends with flow distributors from perforated partitions and screw blades, and between them from the stacked blades alternating packets of wire mesh made of wires of different diameters and with different diameters of holes in the bottom, and formatless polyhedral flat bodies.

Недостаток известного экстрактора - низкая производительность в работе, что обусловлено естественно ограниченной скоростью извлечения экстрагируемого вещества из сырья.A disadvantage of the known extractor is the low productivity in operation, which is due to the naturally limited rate of extraction of the extracted substance from raw materials.

Известен, как более близкий по технической сущности к заявляемому, экстрактор [5], имеющий корпус, расположенный коаксиально корпусу цилиндр, вал с мешалкой, крышку с приводом и патрубками, причем корпус снабжен люком с отжимным устройством, расположенный коаксиально корпусу цилиндр имеет верхнюю открытую часть и закреплен нижней частью на лопастях мешалки, а на боковой поверхности установлены радиально спицы, на крышке выполнена пульсационная камера, сообщенная с верхней открытой частью цилиндра, а посредством патрубка с внешним генератором пневматических знакопеременных импульсов давления, над днищем установлена решетка, поверхность которой расположена в плоскости загрузки отжимного устройства.Known as being closer in technical essence to the claimed one, an extractor [5] having a housing located coaxially with the cylinder body, a shaft with an agitator, a cover with a drive and nozzles, the housing being equipped with a manhole with a squeezing device, the cylinder located coaxially with the housing has an upper open part and fixed with the lower part on the blades of the mixer, and spokes are installed on the side surface, a pulsation chamber is connected to the lid, in communication with the upper open part of the cylinder, and by means of a pipe with an external Hur alternating pneumatic pressure pulses is set above the bottom of grate surface which is located in the loading plane of the squeezing device.

Задача полезной модели - повышение производительности экстрактора в работе за счет ускорения процесса и глубины извлечения экстрагируемых из сырья веществ.The objective of the utility model is to increase the productivity of the extractor in operation by accelerating the process and the depth of extraction of substances extracted from raw materials.

Решение поставленной задачи достигается за счет динамического, импульсного знакопеременного со значительной скважностью, давления в корпусе (в рабочем объеме) экстрактора и импульсного, энергией СВЧ-излучений, подогрева влаги сырья, по всему объему, непосредственно перед импульсами отрицательного давления в камере экстрактора.The solution to this problem is achieved due to the dynamic, alternating pulse with significant duty cycle, the pressure in the casing (in the working volume) of the extractor and the pulsed, microwave energy, heating the moisture of the raw material, throughout the volume, immediately before the negative pressure pulses in the extractor chamber.

Техническая реализация приведенной на фиг.3 диаграммы в предлагаемом экстракторе достигается тем, что экстрактор, содержащий (см. фиг.4) корпус 1, расположенный коаксиально корпусу 1 цилиндр 2 с верхней открытой частью, крышку 3, патрубки 4 и генератор знакопеременного давления, дополнительно содержит накопитель экстракта 5 в нижней части корпуса 1, в генераторе знакопеременного давления - плунжерный насос 6 накачки-откачки знакопеременного давления, ресиверы низкого 7 и высокого 8 давления, первый 9 и второй 10 управляемые клапаны, объем с запасом свежего экстрагента 11, плунжерный насос 12 впрыска экстрагента, форсунки 13 впрыска экстрагента, источники микроволновых излучений 14, генератор сверхвысокочастотных колебаний 15, первый 16, второй 17 и третий 18 ключи, блок электропитания и блок управления 19, при этом генератор 15 знакопеременного давления выполнен импульсным и представляет собой плунжерный насос 6 откачки-накачки знакопеременного давления, цилиндр 2 выполнен из диэлектрического материала с перфорированными боковой и нижней частями, первый управляемый клапан 9 соединен входом с внутренним объемом корпуса 1, а выходом, посредством патрубков 4, со входами плунжерного насоса 6 накачки-откачки знакопеременного давления и ресивера 7 низкого давления, второй управляемый клапан 10 соединен выходом с внутренним объемом корпуса 1, а входом, посредством патрубков 4, с выходами плунжерного насоса 6 накачки-откачки знакопеременного давления и ресивера 8 высокого давления, форсунки 13 впрыска экстрагента соединены входами, через патрубки 4, с выходами объема 11 с запасом свежего экстрагента и плунжерного насоса 12 впрыска экстрагента, а выходами с внутренним объемом корпуса 1, блок электропитания соединен с плунжерными насосами 6 накачки-откачки знакопеременного давления и 12 впрыска экстрагента и генератором 15 сверхвысокочастотных колебаний, генератор 15 сверхвысокочастотных колебаний соединен выходом с входами источников 14 микроволновых излучений, источники 14 микроволновых излучений расположены на разных горизонтах корпуса 1 с направлением микроволновых излучений в объем корпуса 1 и цилиндра 2, первый 16, второй 17 и третий 18 ключи, соединенные выходами со входами управления генератора 15 сверхвысокочастотных колебаний и плунжерных насосов 6 накачки-откачки знакопеременного давления и 12 впрыска свежего экстрагента соответственно, блок 19 управления соединен выходами непосредственно с входами управления первого 9 и второго 10 клапанов и первого 16, второго 17 и третьего 18 ключей, через первый 16 ключ со входом генератора 15 сверхвысокочастотных колебаний, а через второй 17 и третий 18 ключи с плунжерными насосами 6 накачки-откачки знакопеременного давления и 12 впрыска свежего экстрагента соответственно.The technical implementation of the diagram shown in figure 3 in the proposed extractor is achieved by the fact that the extractor containing (see figure 4) the housing 1, located coaxially to the housing 1 of the cylinder 2 with the upper open part, cover 3, nozzles 4 and alternating pressure generator, additionally contains an extract accumulator 5 in the lower part of the housing 1, in an alternating pressure generator - a plunger pump 6 for pumping and pumping of alternating pressure, receivers of low 7 and high 8 pressure, the first 9 and second 10 controlled valves, volume with a reserve m of fresh extractant 11, a plunger pump 12 of an extractant injection, nozzles 13 of an extractant injection, microwave sources 14, a microwave oscillator 15, the first 16, second 17 and third 18 keys, a power supply and a control unit 19, while the alternating pressure generator 15 is made pulse and represents a plunger pump 6 pumping-pumping alternating pressure, the cylinder 2 is made of dielectric material with perforated side and bottom parts, the first controlled valve 9 is connected to the input ohm with the internal volume of the housing 1, and the output, through the nozzles 4, with the inputs of the plunger pump 6 for pumping and pumping of alternating pressure and the low pressure receiver 7, the second controlled valve 10 is connected by the output to the internal volume of the housing 1, and the input, through the nozzles 4, the outputs of the plunger pump 6 pumping-pumping of alternating pressure and the receiver 8 high pressure nozzles 13 injection of extractant are connected by inputs, through nozzles 4, with outputs of volume 11 with a supply of fresh extractant and plunger pump 12 injection extra agent, and with exits with an internal volume of the housing 1, the power supply unit is connected to plunger pumps 6 of pumping-pumping alternating pressure and 12 injection of extractant and a generator 15 microwave oscillations, a microwave generator 15 is connected by an output to the inputs of 14 microwave radiation sources, microwave radiation sources 14 are located on different horizons of the housing 1 with the direction of microwave radiation in the volume of the housing 1 and cylinder 2, the first 16, second 17 and third 18 keys connected by outputs to the input the control unit of the generator 15 microwave oscillations and plunger pumps 6 pump-pump alternating pressure and 12 fresh extractant injection, respectively, the control unit 19 is connected by outputs directly to the control inputs of the first 9 and second 10 valves and the first 16, second 17 and third 18 keys, through the first 16 key with the input of the generator 15 microwave oscillations, and through the second 17 and third 18 keys with plunger pumps 6 pumping-pumping alternating pressure and 12 injection of fresh extractant, respectively about.

Экстрактор работает следующим образом.The extractor works as follows.

Цилиндр 2 загружается сырьем и помещается в корпус 1 экстрактора, крышка 3, клапаны 9 и 10, форсунка 13 и источник 14 микроволновых излучений герметично изолируют объем корпуса 1 от окружающей атмосферы. По импульсам управления с выходов блока 19 управления последовательно во времени, в соответствии с диаграммой по фиг.3, срабатывают насосы 6 и 12, клапаны 9 и 10, форсунка 13 и источник 15 микроволновых излучений. При этом экстрагируемое вещество вместе с влагой и экстрагентом нагревается микроволновыми излучениями и при отрицательном давлении в объеме корпуса экстрактора извлекается из структуры сырья. По импульсам высокого давления и впрыска насосом 12 через форсунку 13 из объема 11 периодически в полость корпуса поступает в мелкодисперсном состоянии очередная порция свежего экстрагента, который при высоком давлении проникает в структуру сырья. Извлеченный из сырья экстракт через перфорацию в цилиндре 2, при повышении давления в корпусе экстрактора, конденсируется и стекает в накопитель 5 экстракта.The cylinder 2 is loaded with raw materials and placed in the housing 1 of the extractor, cover 3, valves 9 and 10, the nozzle 13 and the source of microwave radiation 14 hermetically isolate the volume of the housing 1 from the surrounding atmosphere. According to the control pulses from the outputs of the control unit 19, sequentially in time, in accordance with the diagram in FIG. 3, pumps 6 and 12, valves 9 and 10, nozzle 13 and microwave radiation source 15 are triggered. In this case, the extracted substance, together with moisture and extractant, is heated by microwave radiation and, at a negative pressure in the volume of the extractor housing, is extracted from the structure of the raw material. According to the high pressure impulses and injection by the pump 12 through the nozzle 13 from the volume 11, the next portion of fresh extractant, which penetrates into the raw material structure at high pressure, periodically enters the body cavity in a finely divided state. The extract extracted from the raw material through perforation in the cylinder 2, with increasing pressure in the extractor housing, condenses and flows into the extract accumulator 5.

В частности, в эксперименте на опытном образце экстрактора с объемом камеры 10 литра, в качестве исходного сырья использовались свежесрезанная мята (для пищевкусовых целей) и сухие перегородки грецкого ореха (для фармацевтических целей), в качестве экстрагента-растворителя - дистиллированная вода, в качестве источника микроволновой энергии - два магнетрона M152-II, длительность периода воздействия на сырье - 0,25 минуты при частоте - 2 цикла в минуту, продолжительность процесса - не более 10 минут, выходной продукт, при исключении впрыска экстрагента - растворителя на последних двух минутах процесса экстрагирования, - практически сухие мята и перегородки с незначительным содержанием экстрагируемого вещества. Экспериментально установлена повышенная (по остатку в сырье экстрагируемого вещества) на 20-25% производительность способа экстракции и экстрактора на его основе, по сравнению с известным способом по [3], что объяснимо импульсными воздействиями микроволновой энергии в совокупности с динамическим (чередующимся высоким и низким) давлением и проникновением в структуре сырья мелкодисперсного экстрагента-растворителя под высоким давлением, относительно давления внутри материала сырья, давлением и проникновением из внутренней структуры сырья экстракта под низким внешним, относительно давления внутри материала сырья, давлением.In particular, in an experiment on a prototype extractor with a chamber volume of 10 liters, freshly cut mint (for gustatory purposes) and dry walnut partitions (for pharmaceutical purposes) were used as feedstock, distilled water was used as a solvent extractant, as a source microwave energy - two magnetrons M152-II, the duration of the period of exposure to raw materials is 0.25 minutes at a frequency of 2 cycles per minute, the duration of the process is not more than 10 minutes, the output product, with the exception of injection of extra ta - solvent in the final two minutes of the extraction process - almost dried mint and walls with low extractables. It was experimentally established that the extraction method and an extractor based on it are increased (by the residue in the extracted material raw material) by 20–25%, as compared to the known method according to [3], which is explained by the pulsed effects of microwave energy in combination with dynamic (alternating high and low ) pressure and penetration in the structure of the raw material of finely divided extractant-solvent under high pressure, relative to the pressure inside the material of the raw material, pressure and penetration from the internal structure of the raw material I extract under low external pressure, relative to the pressure inside the raw material.

Источники информацииInformation sources

1. Аксельруд Г.А., Лысянский В.М. Экстрагирование. - Л.: Фармация, 1974. - 186 с.1. Axelrud G.A., Lysyansky V.M. Extraction. - L .: Pharmacy, 1974. - 186 p.

2. Золотов Ю.А., Кузьмин Н.М. Концентрирование микроэлементов. - М.: Химия, 1982. - 284 с.2. Zolotov Yu.A., Kuzmin N.M. Concentration of trace elements. - M .: Chemistry, 1982. - 284 p.

3. Способ получения экстрактов с использованием электрофизических методов. Заявка RU 2002129536, А 61 К 35/78, В 01 D 11/00, б. 12, 2002.3. A method of producing extracts using electrophysical methods. Application RU 2002129536, A 61 K 35/78, B 01 D 11/00, b. 12, 2002.

4. Пульсационный экстрактор. Заявка RU 2003100210/15, В 01 D 11/04, БИПМ №20, ч.III, 2004.4. Pulsation extractor. Application RU 2003100210/15, B 01 D 11/04, BIPM No. 20, part III, 2004.

5. Аппарат для получения экстрактов из растительного сырья. Патент RU 2225242, В 01 D 11/02, БИПМ №7, ч.III, 2004.5. Apparatus for producing extracts from plant materials. Patent RU 2225242, B 01 D 11/02, BIPM No. 7, part III, 2004.

Claims

An extractor comprising a housing, a cylinder with a top open part coaxial to the housing, a cover, an alternating pressure generator and alternating pressure supply nozzles, characterized in that it contains an extract accumulator, low and high pressure receivers, controllable valves, a volume with a fresh extractant supply, a plunger pump extractant injection, extractant injection nozzles, microwave sources, microwave oscillator, power supply and control unit, with this gene the alternating pressure ator is pulsed and is a plunger pump of alternating pressure pumping and pumping, the cylinder is made of dielectric material with perforated side and bottom parts, the controlled valves are connected by means of nozzles to the housing and receivers, the extractant injection nozzles are connected by inputs through the nozzles to the outputs of the injection piston pump extractant and volume with a supply of fresh extractant, and outputs - with the internal volume of the housing, the power supply is connected to the plunger E pumps and alternator microwave oscillations, the microwave generator is connected to the oscillation output from the microwave radiation source inputs, sources of microwave radiation at different horizons housing, the control unit is connected to the plunger pumps, generator and microwave oscillations controlled valves.