RU2545300C1

RU2545300C1 - Vibration extractor

Info

Publication number: RU2545300C1
Application number: RU2014100868/05A
Authority: RU
Inventors: Александр Филиппович Сорокопуд; Павел Петрович Иванов; Михаил Алексеевич Халтурин
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2015-03-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: for extraction (leaching) of the substances extracted from the plant materials in food, chemical-pharmaceutical and other industries, for output increasing of the substances extracted from the extractable plant materials and for increasing of their concentration in the ready extraction it is suggested to provide the extractor with the extractant recirculation circuit containing devices for solid phase separation, pump, discharge tank, flowmeter, shutdown valves system, and in the extractor bottom part additionally union will be installed for continuous liquid phase supply.

EFFECT: wider possibility of return in the vessel of part of extraction after solid phase separation in specified ratio with fresh extractant, thus improving conditions of mass exchange due to decreasing of the surface tension of the liquid phase.

1 dwg

Description

Изобретение относится к колонным массообменным аппаратам непрерывного действия для систем твердое - жидкое и может быть использовано для экстрагирования (выщелачивания) извлекаемых веществ из растительного сырья в пищевой, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности.The invention relates to continuous column mass transfer apparatus for solid-liquid systems and can be used for extraction (leaching) of recoverable substances from plant materials in food, chemical, pharmaceutical and other industries.

Известен вибрационный экстрактор [1], относящийся к группе колонных массообменных аппаратов непрерывного действия для системы твердое тело - жидкость, работающих в условиях противоточного движения фаз. Экстрактор включает вертикальный цилиндрический корпус, в котором установлен шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении, устройства ввода и вывода фаз, закрепленные на штоке перфорированные тарелки с выполненными в них окнами оснащенными с обеих сторон тарелок соплами, содержащими фильтрующие элементы.Known vibration extractor [1], which belongs to the group of columned continuous mass transfer apparatus for the solid-liquid system, operating in countercurrent phase motion. The extractor includes a vertical cylindrical body in which the rod is mounted with the possibility of reciprocating movement in the vertical direction, phase input and output devices, perforated plates fixed to the rod with windows made in them equipped with nozzles on both sides of the plates containing filter elements.

Недостатками экстрактора являются: унос свежего экстрагента вместе с выгружаемой твердой фазой, возможность утечки суспензии из аппарата через устройство подачи твердой фазы, сложность конструкции тарелок, трудность обработки мелкодисперсной твердой фазы в условиях противотока сопровождающаяся ее уносом.The disadvantages of the extractor are: entrainment of the fresh extractant together with the discharged solid phase, the possibility of leakage of the suspension from the apparatus through the solid phase supply device, the complexity of the design of the plates, the difficulty of processing the finely divided solid phase in countercurrent conditions accompanied by its entrainment.

Наиболее близким по техническому решению является экстрактор вибрационный [2], относящийся к группе колонных массообменных аппаратов непрерывного действия. Экстрактор вибрационный включает вертикальный корпус с устройствами ввода жидкой фазы, установленный в корпусе с возможностью продольного возвратно-поступательного движения шток с жестко закрепленными на нем тарелками, перфорированными свободными отверстиями для прохода фаз и снабженные бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, наклонный шнековый питатель для непрерывного ввода твердой фазы в нижнюю часть аппарата, устройство для одновременного вывода фаз в верхней части аппарата.The closest in technical solution is a vibratory extractor [2], which belongs to the group of continuous column mass transfer apparatuses. The vibration extractor includes a vertical casing with liquid phase input devices installed in the casing with the possibility of longitudinal reciprocating motion of the rod with plates rigidly fixed on it, perforated free holes for the passage of phases and provided with sides directed to the side opposite to the phase movement, an inclined screw feeder for continuous input of a solid phase into the lower part of the apparatus, a device for simultaneously outputting phases in the upper part of the apparatus.

Недостатком данного технического решения является невысокая концентрация извлекаемых веществ в экстракте.The disadvantage of this technical solution is the low concentration of recoverable substances in the extract.

Целью изобретения является повышение выхода извлекаемых веществ из экстрагируемого растительного сырья и увеличение их концентрации в готовом экстракте.The aim of the invention is to increase the yield of recoverable substances from extractable plant materials and increase their concentration in the finished extract.

Технический результат достигается за счет того, что вибрационный экстрактор, содержащий вертикальный корпус с устройствами ввода жидкой фазы, шток с жестко закрепленными на нем тарелками, перфорированными свободными отверстиями для прохода фаз и снабженные бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, наклонный питающий шнек для непрерывного ввода твердой фазы в низ аппарата, устройство для одновременного вывода фаз в верхней части корпуса, согласно изобретению оснащен контуром рециркуляции экстрагента, содержащим устройства для отделения твердой фазы, насос, напорный бак, расходомер, систему запорных кранов, а в нижней половине экстрактора дополнительно установлен штуцер для непрерывного ввода возвращаемого экстракта.The technical result is achieved due to the fact that the vibrating extractor, comprising a vertical housing with liquid phase input devices, a rod with plates rigidly fixed on it, perforated free holes for the passage of phases and equipped with sides directed to the side opposite to the phase movement, an inclined feeding screw for continuous input of the solid phase into the bottom of the apparatus, a device for simultaneously outputting phases in the upper part of the housing, according to the invention is equipped with an extractant recirculation circuit devices for separating the solid phase, a pump, a pressure tank, a flowmeter, a system of shut-off valves, and in the lower half of the extractor an additional fitting is installed for continuous input of the returned extract.

Непрерывный отбор готового экстракта и последующий возврат его части в аппарат вместе со свежим экстрагентом позволяет улучшить условия массоотдачи вследствие того, что полученная жидкая фаза имеет меньшее поверхностное натяжение, чем свежий экстрагент [3]. Это улучшит смачиваемость и условия проникновения такого раствора в поры частиц твердой фазы, что интенсифицирует массоотдачу и в целом, повысит концентрацию извлекаемых веществ в полученном экстракте.Continuous selection of the finished extract and the subsequent return of its part to the apparatus together with a fresh extractant can improve the conditions of mass transfer due to the fact that the obtained liquid phase has a lower surface tension than the fresh extractant [3]. This will improve the wettability and conditions for the penetration of such a solution into the pores of the particles of the solid phase, which intensifies the mass transfer and, in general, increases the concentration of recoverable substances in the obtained extract.

На чертеже представлена схема установки для реализации изобретения.The drawing shows a diagram of an installation for implementing the invention.

Экстрактор вибрационный состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с штуцерами 2, 3, 4 для ввода экстрагента и 5 для вывода суспензии, шнекового питателя 6 для ввода твердой фазы. В корпусе установлен шток 7 с жестко закрепленными на нем перфорированными тарелками 8 с бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз. Экстрактор дополнительно оснащен контуром рециркуляции, включающим сита 9, вакуум-фильтр 10, насос 11, напорный бак 12, расходомер 13 и систему запорных кранов 14.The vibrating extractor consists of a vertical cylindrical body 1 with fittings 2, 3, 4 for introducing the extractant and 5 for withdrawing the suspension, a screw feeder 6 for introducing the solid phase. A rod 7 is installed in the housing with perforated plates 8 rigidly fixed thereon with sides directed in the direction opposite to the phase movement. The extractor is additionally equipped with a recirculation circuit, including sieves 9, a vacuum filter 10, a pump 11, a pressure tank 12, a flow meter 13 and a system of shut-off valves 14.

Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая твердая фаза подается в шнековый питатель 6, который обеспечивает ее заданный расход и подачу в нижнюю часть экстрактора. Свежий экстрагент и экстракт подаются одновременно или раздельно через штуцеры 2, 3, 4. Отношение количества свежего экстрагента и экстракта, возвращаемого в аппарат, регулируется системой запорных кранов 14 и зависит от вида перерабатываемого сырья и требуемой конечной концентрации готового экстракта. Твердая фаза поступает в нижнюю часть аппарата, интенсивно перемешивается с экстрагентом в поле низкочастотных механических колебаний, создаваемом штоком 7 с закрепленными на нем перфорированными тарелками 8. Образовавшаяся суспензия движется снизу вверх вдоль оси аппарата за счет вытеснения ее свежими объемами жидкой и твердой фаз, поступающими в нижнюю часть экстрактора.The device operates as follows. The processed solid phase is fed into the screw feeder 6, which provides its predetermined flow rate and supply to the lower part of the extractor. Fresh extractant and extract are fed simultaneously or separately through fittings 2, 3, 4. The ratio of the amount of fresh extractant and extract returned to the apparatus is regulated by a system of shut-off valves 14 and depends on the type of processed raw materials and the required final concentration of the finished extract. The solid phase enters the lower part of the apparatus, is intensively mixed with the extractant in the field of low-frequency mechanical vibrations created by the rod 7 with perforated plates fixed on it 8. The resulting suspension moves from bottom to top along the axis of the apparatus due to its displacement by fresh volumes of liquid and solid phases entering bottom of the extractor.

Время нахождения контактирующих фаз в экстракторе зависит от расхода фаз, гидродинамических условий, создаваемых в аппарате вибрационными тарелками, длины пути (высоты аппарата). Пройдя снизу вверх через рабочую зону экстрактора, суспензия отводится из него через штуцер 5 сначала на сита 9, где осуществляется грубое отделение твердой фазы, а затем на вакуум-фильтр 10, где осуществляется тонкая очистка экстракта от твердой фазы. Полученный экстракт насосом 11 подается в напорный бак 12, откуда часть его отводится как готовый продукт, а часть возвращается в экстрактор через расходомер 13 и с помощью системы запорных кранов 14 подается в штуцер 4 для повышения концентрации готового экстракта. Для интенсификации массообмена за счет снижения поверхностного натяжения возвращаемый экстракт подается либо через штуцер 3, дополнительно установленный в нижней половине корпуса, либо вводится в поток свежего экстрагента, подаваемого в штуцер 2.The residence time of the contacting phases in the extractor depends on the flow rate of the phases, the hydrodynamic conditions created in the apparatus by vibration plates, the path length (apparatus height). Having passed from bottom to top through the working zone of the extractor, the suspension is discharged from it through the nozzle 5, first to sieves 9, where the solid phase is coarse separated, and then to the vacuum filter 10, where the extract is finely cleaned from the solid phase. The obtained extract by pump 11 is fed into the pressure tank 12, from where part of it is discharged as a finished product, and part is returned to the extractor through the flow meter 13 and, using a system of shut-off valves 14, is fed into the nozzle 4 to increase the concentration of the finished extract. To intensify mass transfer by reducing surface tension, the returned extract is fed either through the nozzle 3, optionally installed in the lower half of the housing, or introduced into the stream of fresh extractant supplied to the nozzle 2.

Положительный эффект от изобретения заключается в повышении концентрации готового экстракта, более полном извлечении веществ из твердой фазы вследствие снижения поверхностного натяжения жидкой фазы, улучшении смачиваемости частиц твердой фазы и массоотдачи с поверхности твердых частиц. Это позволит обеспечить более рациональное использование сырья, повысить концентрацию извлекаемых веществ и снизить энергозатраты на последующее концентрированно экстракта.The positive effect of the invention consists in increasing the concentration of the finished extract, more complete extraction of substances from the solid phase due to lower surface tension of the liquid phase, improving the wettability of the particles of the solid phase and mass transfer from the surface of the solid particles. This will ensure a more rational use of raw materials, increase the concentration of recoverable substances and reduce energy consumption for the subsequent concentrated extract.

ЛитератураLiterature

1. П.П. Лобода, А.Л. Игнатенко. Массообменный аппарат. Патент №778740. Опубл. в 1980, бюл. №42.1. P.P. Loboda, A.L. Ignatenko. Mass transfer apparatus. Patent No. 778740. Publ. in 1980, bull. Number 42.

2. А.Ф. Сорокопуд, П.П. Иванов, И.Н. Кустов. Экстрактор вибрационный. Патент №2257937. Опубл. в 2005, бюл. №22.2. A.F. Magpie, P.P. Ivanov, I.N. Bushes. The vibrating extractor. Patent No. 2257937. Publ. in 2005, bull. Number 22.

3. Сорокопуд А.Ф. Физико-химические свойства экстрактов красной смородины и рябины / А.Ф. Сорокопуд, Н.Г. Третьякова, А.С. Мустафина // Хранение и переработка сельхозсырья, 2000, №12. - С.62-64.3. Sorokopud A.F. Physical and chemical properties of extracts of red currant and mountain ash / A.F. Sorocopud, N.G. Tretyakova, A.S. Mustafina // Storage and processing of agricultural raw materials, 2000, No. 12. - S. 62-64.

Claims

Vibrating extractor, including a vertical housing with liquid phase input devices, a rod with plates rigidly fixed on it, perforated free holes for the passage of phases and provided with sides directed to the side opposite to the phase movement, an inclined feeding screw for continuous input of the solid phase into the bottom of the apparatus, a device for simultaneously outputting phases in the upper part of the housing, characterized in that the extractor is equipped with an extractant recirculation loop containing devices for separating the solid phase, The pump, pressure tank, a flow meter, a system of stopcocks, and in the lower half of the extractor further provided a connection for a continuous input return extract.