RU2797236C1

RU2797236C1 - Double drum microwave extractor

Info

Publication number: RU2797236C1
Application number: RU2022127341A
Authority: RU
Inventors: Виталий Юрьевич Овсянников; Наталья Николаевна Лобачева; Мария Александровна Лобачева
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2023-06-01

Abstract

FIELD: extraction.

SUBSTANCE: invention relates to equipment designed to carry out the extraction process under the influence of a microwave electromagnetic field. The double-drum microwave extractor includes a metal case and sources of microwave radiation, a hopper for loading feedstock equipped with devices for supplying a liquid extractant. A dielectric chamber is placed in a metal case, made in the form of two conical dielectric drums rotating in opposite directions, expanding in the movement direction of the processed feedstock comprising spiral guides and individual drives. The end sections of the outer dielectric drum are perforated to drain the liquid phase. Sources of microwave radiation are placed evenly in a checkerboard pattern along the metal case on three lines, the angle between which in the transverse plane of the chamber section is 120 degrees.

EFFECT: invention contributes to the intensification of the extraction process, increasing the productivity of the extractor due to the implementation of preliminary soaking and swelling of the feedstock before extraction, regulation of the operating mode of the apparatus, as well as the possibility of withdrawing an extract with a different phase composition.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для осуществления процесса экстрагирования под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ), и может быть использовано в пищевой, химической, парфюмерной промышленности для получения композиций и чистых экстрактов из сырья растительного и животного происхождения.The invention relates to equipment designed to carry out the extraction process under the influence of an electromagnetic field of ultrahigh frequency (SHF), and can be used in the food, chemical, perfume industries to obtain compositions and pure extracts from raw materials of plant and animal origin.

Наиболее близким по своей сущности и взятым за прототип является промышленное устройство для экстракции ценных веществ из растительного сырья с помощью СВЧ энергии (Описание полезной модели к патенту RU 2216575 С2, МПК С11В 1/10 (2000.01), заявлено 11.01.2002, опубликовано 20.11.2003. Бюл. № 32), содержащий металлическую камеру и источники СВЧ-излучения. При этом в металлической камере размещена цилиндрическая камера из диэлектрического материала, предназначенная для закладки сырья. Вдоль металлической камеры размещено не менее шести расположенных в два ряда источников СВЧ-энергии. Устройство дополнительно содержит антенную систему для равномерного облучения сырья, обеспечивающую полное поглощение подводимой СВЧ-энергии. При этом диэлектрическая камера с помещенным в нее цилиндрическим контейнером вращается со скоростью от 2 до 10 об/мин. Металлическая камера изготавливается герметичной и имеет патрубок для подключения средств создания, разреженного или повышенного давления.The closest in essence and taken as a prototype is an industrial device for the extraction of valuable substances from plant materials using microwave energy (Description of the utility model to the patent RU 2216575 C2, IPC C11B 1/10 (2000.01), declared 11.01.2002, published 20.11. 2003. Bull. No. 32), containing a metal chamber and sources of microwave radiation. At the same time, a cylindrical chamber made of a dielectric material is placed in the metal chamber, designed for laying raw materials. At least six microwave energy sources arranged in two rows are placed along the metal chamber. The device additionally contains an antenna system for uniform irradiation of raw materials, which ensures complete absorption of the supplied microwave energy. In this case, the dielectric chamber with the cylindrical container placed in it rotates at a speed of 2 to 10 rpm. The metal chamber is made airtight and has a branch pipe for connecting the means of creating, rarefied or elevated pressure.

Недостатком известного экстрактора являются периодичность проведения процесса извлечения целевых компонентов, отсутствие возможности предварительного набухания сырья за счет замачивания, невозможность функционирования при подаче жидкого экстрагента, отсутствие условий для регулирования степени заполнения аппарата и пребывания в смеси экстрагента и сыпучего сырья в аппарате, а также невозможности отвода различных фракций экстракта.The disadvantage of the known extractor is the periodicity of the process of extracting the target components, the inability to pre-swell the raw material due to soaking, the impossibility of functioning when supplying a liquid extractant, the lack of conditions for regulating the degree of filling of the apparatus and staying in the mixture of the extractant and bulk raw materials in the apparatus, as well as the impossibility of removing various extract fractions.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в интенсификации процесса экстрагирования, повышении производительности экстрактора за счет реализации предварительного замачивания и набухания исходного сырья перед экстрагированием, регулировании режима работы аппарата, а также возможности отвода экстракта с различным составом фаз.The technical result of the invention consists in intensifying the extraction process, increasing the productivity of the extractor by implementing pre-soaking and swelling of the feedstock before extraction, regulating the operating mode of the apparatus, as well as the possibility of withdrawing an extract with a different phase composition.

Технический результат достигается тем что в двухбарабанном СВЧ-экстракторе, включающем металлическую камеру и источники СВЧ-излучения, новым является то, что диэлектрическая камера выполнена в виде двух вращающихся в противоположные стороны диэлектрических барабанов конической формы, расширяющимися в направлении движения обрабатываемого сырья, содержащие спиральные направляющие и индивидуальные приводы, конечные участки внешнего диэлектрического барабана выполнены перфорированными, для стока жидкой фазы, бункер для загрузки исходного сырья оснащен устройствами для подачи жидкого экстрагента, причем источники СВЧ-излучения размещены равномерно в шахматном порядке вдоль металлической камеры на трех линиях, угол между которыми в поперечной плоскости сечения камеры составляет 120 градусов.The technical result is achieved by the fact that in a double-drum microwave extractor, including a metal chamber and sources of microwave radiation, the new thing is that the dielectric chamber is made in the form of two conical dielectric drums rotating in opposite directions, expanding in the direction of movement of the processed raw material, containing spiral guides and individual drives, the end sections of the external dielectric drum are perforated to drain the liquid phase, the feedstock loading bin is equipped with devices for supplying liquid extractant, and the microwave radiation sources are evenly staggered along the metal chamber on three lines, the angle between which is The cross-sectional plane of the chamber is 120 degrees.

На фиг. 1 представлен общий вид двухбарабанного СВЧ-экстрактора. На фиг. 2 - сечение А-А на общем виде.In FIG. 1 shows a general view of a two-drum microwave extractor. In FIG. 2 - section A-A in general view.

Двухбарабанный СВЧ-экстрактор представляет собой аппарат непрерывного действия. Двухбарабанный СВЧ-экстрактор содержит металлический корпус 9, имеющий цилиндрическую форму, в котором размещена диэлектрическая камера, образованная двумя коническими барабанами, расширяющимися в направлении движения обрабатываемого сырья, внутренним диэлектрическим барабаном 20 с приводом 2, размещенным на раме 1 и внешним диэлектрическим барабаном 6 с приводом 17, размещенным на раме 18. Double-drum microwave extractor is a continuous apparatus. The double-drum microwave extractor contains a metal case 9, having a cylindrical shape, in which a dielectric chamber is placed, formed by two conical drums expanding in the direction of movement of the processed raw material, an internal dielectric drum 20 with a drive 2, placed on a frame 1 and an external dielectric drum 6 with a drive 17 placed on frame 18.

Барабаны 6 и 20, лишены торцевых крышек, соосно расположены друг относительно друга и приводятся во вращение в противоположные стороны с малой угловой скоростью (2…8 мин^-1). При этом внутренний диэлектрический барабан приводится во вращение посредством вала 11 со спицами 16 и привода 2, а внешний диэлектрический барабан 20 приводится во вращение от привода 17, выходной конец вала которого оснащен спицами 15.Drums 6 and 20, devoid of end caps, are coaxially located relative to each other and are driven in opposite directions with a low angular velocity (2...8 min ^-1 ). In this case, the inner dielectric drum is driven by shaft 11 with spokes 16 and drive 2, and the outer dielectric drum 20 is driven by drive 17, the output end of the shaft of which is equipped with spokes 15.

Цилиндрический корпус 9 с противоположных сторон закрыт металлическими торцевыми крышками 14 и 25 непроницаемыми для СВЧ-энергии.The cylindrical body 9 is closed on opposite sides by metal end caps 14 and 25 impervious to microwave energy.

Внутри внешнего диэлектрического барабана 6 закреплены спиральные направляющие 8, а внутри внутреннего диэлектрического барабана 20 спиральные направляющие 21. Указанные направляющие предназначены для перемещения продукта внутри соответствующего диэлектрического барабана во время ее вращения относительно собственной оси.Spiral guides 8 are fixed inside the outer dielectric drum 6, and spiral guides 21 are fixed inside the inner dielectric drum 20. These guides are designed to move the product inside the corresponding dielectric drum during its rotation relative to its own axis.

Для загрузки исходного сыпучего сырья предусмотрен бункер 4, а для подачи экстрагента патрубки 5 с перфорацией для его разбрызгивания.A hopper 4 is provided for loading the initial bulk raw materials, and nozzles 5 with perforations for spraying the extractant are provided for supplying the extractant.

Концевые участки внешнего диэлектрического барабана 6 имеют перфорацию 12 предназначенную для стока жидкой фазы и последующего разделения экстракта, и шрота.The end sections of the outer dielectric drum 6 have a perforation 12 intended for draining the liquid phase and subsequent separation of the extract and meal.

На поверхности металлического корпуса 9 имеются герметично уплотненные окна 10 из фторопласта, размещенные равномерно в шахматном порядке вдоль камеры на трех линиях, угол между которыми в поперечной плоскости сечения камеры составляет 120 градусов.On the surface of the metal case 9 there are hermetically sealed windows 10 made of PTFE, placed evenly in a checkerboard pattern along the chamber on three lines, the angle between which in the transverse plane of the section of the chamber is 120 degrees.

Каждое окно 10 оснащено источником СВЧ-излучения - магнетроном 7, генерирующим на частоте 2450 МГц микроволновое СВЧ-излучение.Each window 10 is equipped with a source of microwave radiation - a magnetron 7, which generates microwave radiation at a frequency of 2450 MHz.

Корпус 9 в верхней части имеет патрубок 13 предназначенный для отвода паров, выделяющихся при экстрагировании.The body 9 in the upper part has a branch pipe 13 designed to remove vapors released during extraction.

Нижняя часть корпуса 9 оснащена патрубками 19 и 22 для отвода экстракта из аппарата, а также патрубком 24 со шлюзовым питателем 23 для отвода шрота.The lower part of the housing 9 is equipped with nozzles 19 and 22 for removing the extract from the apparatus, as well as a nozzle 24 with a sluice feeder 23 for draining the meal.

Двухбарабанный СВЧ-экстрактор работает следующим образом.Double-drum microwave extractor works as follows.

Исходное сыпучее сырье загружается бункер 4, где обеспечивается его накопление.The initial bulk raw material is loaded into hopper 4, where its accumulation is ensured.

В бункер 4 по патрубку 5, равномерно расположенным в его верхней части, поступает экстрагент, орошающий сыпучее сырье. При этом, сыпучее сырье находясь в бункере 4 и непрерывно орошаемое экстрагентом, подаваемым по патрубку 5 с перфорацией частично набухает, что благоприятно влияет на проведение последующего процесса экстрагирования.In the hopper 4 through the branch pipe 5, evenly located in its upper part, the extractant enters, irrigating the bulk raw materials. At the same time, bulk raw materials being in the hopper 4 and continuously irrigated with the extractant supplied through the pipe 5 with perforation partially swell, which favorably affects the subsequent extraction process.

Смесь экстрагента и сыпучего сырья по патрубку 3 непрерывно поступает во внутренний диэлектрический барабан 20, непрерывное вращение которому обеспечивает привод 2 посредством вала 11 и спиц 16, закрепленных на противоположных концах барабана.The mixture of extractant and bulk raw materials through the nozzle 3 continuously enters the inner dielectric drum 20, the continuous rotation of which is provided by the drive 2 through the shaft 11 and spokes 16, fixed at opposite ends of the drum.

Продвигаясь к расширенной части внутреннего диэлектрического барабана посредством спиральных направляющих 21 смесь сыпучего сырья и экстрагента непрерывно обрабатывается микроволновым СВЧ-излучением. В результате этого смесь исходного сырья и экстрагента нагревается и под действием электромагнитного поля СВЧ из сыпучего сырья интенсивно выделяются растворимые вещества и пары.Moving to the expanded part of the inner dielectric drum by means of spiral guides 21, the mixture of bulk raw materials and extractant is continuously processed by microwave microwave radiation. As a result, the mixture of feedstock and extractant is heated, and under the action of the microwave electromagnetic field, soluble substances and vapors are intensively released from bulk raw materials.

Пройдя внутреннюю диэлектрическую камеру смесь сырья и экстрагента попадает в зону перфорации 12, расположенную на конце внешнего диэлектрического барабана 6, где из смеси частично отводится жидкий экстракт в патрубок 19 для отвода экстракта, а частично освобожденный от экстракта шрот начинает перемещаться в обратную сторону за счет вращения внешнего барабана 6 с направляющими 8 в сторону противоположную направлению вращения внутреннего диэлектрического барабана 20, обрабатываясь также электромагнитным излучением СВЧ.Having passed the internal dielectric chamber, the mixture of raw materials and extractant enters the perforation zone 12, located at the end of the external dielectric drum 6, where liquid extract is partially discharged from the mixture into the branch pipe 19 to remove the extract, and the meal, partially freed from the extract, begins to move in the opposite direction due to rotation outer drum 6 with guides 8 in the direction opposite to the direction of rotation of the inner dielectric drum 20, being processed also by microwave electromagnetic radiation.

На выходе из внешней диэлектрической камеры также предусмотрена перфорация для окончательного освобождения твердой фазы шрота от жидкой фазы экстрагента. Жидкий экстрагент отводится из аппарата по патрубку 22, а шрот направляется в патрубок 24, оснащенный шлюзовым питателем 23 и выгружается из аппарата.Perforation is also provided at the outlet of the external dielectric chamber for the final release of the solid phase of the meal from the liquid phase of the extractant. The liquid extractant is discharged from the apparatus through the branch pipe 22, and the meal is sent to the branch pipe 24, equipped with a lock feeder 23 and unloaded from the apparatus.

Пары, выделяющиеся в процессе экстрагирования отводятся из аппарата по патрубку 13, а в случае необходимости проведения процесса экстрагирования под вакуумом к патрубку 13 может быть подключена вакуумная магистраль.Vapors released during the extraction process are discharged from the apparatus through pipe 13, and if it is necessary to carry out the extraction process under vacuum, a vacuum line can be connected to pipe 13.

Claims

A double-drum microwave extractor, including a metal case and sources of microwave radiation, characterized in that it contains a hopper for loading feedstock, equipped with devices for supplying a liquid extractant, a dielectric chamber is placed in the metal case, made in the form of two conical dielectric drums rotating in opposite directions forms, expanding in the direction of movement of the processed raw material, containing spiral guides and individual drives, the end sections of the external dielectric drum are perforated to drain the liquid phase, and the microwave radiation sources are placed evenly in a checkerboard pattern along the metal case on three lines, the angle between which is in the transverse the sectional plane of the chamber is 120 degrees.