RU2799374C2 - Installation for extraction of biologically active substances from vapour-permeable plant raw material - Google Patents

Installation for extraction of biologically active substances from vapour-permeable plant raw material Download PDF

Info

Publication number
RU2799374C2
RU2799374C2 RU2021117953A RU2021117953A RU2799374C2 RU 2799374 C2 RU2799374 C2 RU 2799374C2 RU 2021117953 A RU2021117953 A RU 2021117953A RU 2021117953 A RU2021117953 A RU 2021117953A RU 2799374 C2 RU2799374 C2 RU 2799374C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
extraction
biologically active
active substances
alcohol
installation
Prior art date
Application number
RU2021117953A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021117953A (en
Inventor
Юрий Аглямович Гарипов
Святослав Николаевич Зотов
Original Assignee
Юрий Аглямович Гарипов
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Аглямович Гарипов filed Critical Юрий Аглямович Гарипов
Publication of RU2021117953A publication Critical patent/RU2021117953A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2799374C2 publication Critical patent/RU2799374C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: extraction technologies.
SUBSTANCE: invention relates to a plant for the extraction of biologically active substances from a vapour-permeable plant material. A universal extraction apparatus operating in mild extraction modes is designed to extract biologically active substances with pronounced physiological activity.
EFFECT: whole complex of the technological process takes place in one vat apparatus designed for extraction using vacuum, convective diffusion for extraction of biologically active substances from vapour-permeable plant materials.
2 cl, 1 tbl, 4 dwg

Description

СсылкиLinks

[1] Методические рекомендации MP 2.3.1.1915-04 "Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ" (утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 2 июля 2004 г.).[1] Guidelines MP 2.3.1.1915-04 "Recommended levels of consumption of food and biologically active substances" (approved by the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare on July 2, 2004).

[2] Патент RU 2213606, B01D 11/02.[2] Patent RU 2213606, B01D 11/02.

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к технологии экстрагирования с применением вакуума, с помощью конвективной диффузии, при экстракции паропроницаемого растительного сырья, и может использоваться для извлечения ценных биологически активных компонентов (веществ) по тексту БАВ, применяемых в различных областях промышленности. Важной особенностью экстрагирования БАВ из паропроницаемого сырья является то, что физические свойства его в значительной мере изменяются, перенос экстрагирующих веществ вследствие неоднородности поля концентраций (массообмен) может осуществляться конвективной диффузией, при этом важное значение имеет скорость экстрагирования, определяемая движущей силой процесса (разница концентраций экстрагируемого вещества в жидкости, заполняющей поры сырья, и в основной массе растворителя, находящегося в контакте с поверхностью твердых частиц) и диффузионным сопротивлением на каждой стадии.The invention relates to the technology of extraction using vacuum, using convective diffusion, during the extraction of vapor-permeable plant materials, and can be used to extract valuable biologically active components (substances) according to the text of biologically active substances used in various industries. An important feature of the extraction of biologically active substances from a vapor-permeable raw material is that its physical properties change significantly, the transfer of extracting substances due to the heterogeneity of the concentration field (mass transfer) can be carried out by convective diffusion, while the extraction rate, determined by the driving force of the process (the difference in concentrations of the extractable substances in the liquid filling the pores of the raw material, and in the bulk of the solvent in contact with the surface of the solid particles) and diffusion resistance at each stage.

Экстракция БАВ из дикорастущего паропроницаемого сырья зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются температура, степень измельчения сырья, выбор экстрагента, соотношение сырья и растворителя (гидромодуль) и продолжительность экстрагирования; проникновение экстракта в поры сырья; растворение БАВ в экстракте; перенос экстрагируемого вещества из глубины твердой частицы к поверхности раздела фаз; для свежего сырья с помощью массопроводности, так как механизм осложняется набуханием; перенос БАВ от поверхности раздела фаз в глубь экстракта с помощью конвективной диффузии (массоотдача). Также, есть факторы, которые определяют экономичность и эффективность работы установки (аппарата), такие как упаривание и концентрирование конечного продукта, а также полная рециркуляция главного растворителя, то есть установка (аппарат) должна обладать максимально простым и понятным способом работы, при этом не использовать никаких механических средств при перемешивании входящего сырья, перемещении сырья из одного экстрактора (реактора) в другой, использования иных механизмов или агрегатов. Установка (аппарат) должна обладать рабочей способностью (по обработке загружаемого сырья в кг сухих вещества) от 200 кг до 2000 кг обрабатываемого входящего сырья. Установка (аппарат) может использоваться для средних и мелких лабораторий, а так же для средних производств занимающихся изучением и претворением в практическую и коммерческую сферу деятельности экстракцию (извлечение) БАВ.Extraction of biologically active substances from wild-growing vapor-permeable raw materials depends on many factors, the most important of which are temperature, the degree of grinding of raw materials, the choice of extractant, the ratio of raw materials and solvent (hydromodulus) and the duration of extraction; penetration of the extract into the pores of the raw material; dissolution of biologically active substances in the extract; transfer of the extractable from the depth of the solid particle to the interface; for fresh raw materials with the help of mass conduction, since the mechanism is complicated by swelling; transfer of biologically active substances from the interface into the depth of the extract using convective diffusion (mass transfer). Also, there are factors that determine the cost-effectiveness and efficiency of the installation (apparatus), such as evaporation and concentration of the final product, as well as complete recirculation of the main solvent, that is, the installation (apparatus) should have the simplest and most understandable way of working, while not using no mechanical means when mixing incoming raw materials, moving raw materials from one extractor (reactor) to another, using other mechanisms or units. The installation (apparatus) must have a working capacity (for processing the loaded raw materials in kg of dry matter) from 200 kg to 2000 kg of processed incoming raw materials. The installation (apparatus) can be used for medium and small laboratories, as well as for medium-sized industries involved in the study and implementation of the extraction (extraction) of biologically active substances into a practical and commercial field of activity.

То есть,- если засыпать исходное сырье в реактор - экстрактор все процессы экстракции, упаривания, концентрации, рециркуляции главного растворителя и сушки входного сырья должны произойти в одном кубовом аппарате.That is, if you pour the feedstock into the reactor-extractor, all the processes of extraction, evaporation, concentration, recirculation of the main solvent and drying of the input raw materials should occur in one vat apparatus.

Уровень техникиState of the art

Установка (аппарат) предназначена для экстрагирования (извлечения) не расслаивающейся смесью органического растворителя с водой, при содержании растворителя 40-70% при поддержании температурного режима 30-40°С, под вакуумом биологически активных гидрофильных веществ (вещество, имеющее склонность смачиваться водой) и гидрофобных веществ (вещество, не способное смачиваться водой) из паропроницаемого растительного сырья, которое включает в себя щепу, сучки, стебли, кору, корневища, побеги, листья, семена, шишки, прочие. Биологически активные вещества (БАВ) - общее название веществ, имеющих выраженную физиологическую активность, объединяет вещества, оказывающее заметное стимулирующее, либо подавляющее воздействие на биохимические процессы in vivo или in vitro, в том числе в соответствии с классификацией Методических рекомендаций MP 2.3.1.1915-04 ("Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ") [1], а именно:The installation (apparatus) is designed for extraction (recovery) of biologically active hydrophilic substances (substance that tends to be wetted by water) under vacuum with a solvent content of 40-70% while maintaining a temperature regime of 30-40 ° C, and hydrophobic substances (a substance that cannot be wetted by water) from vapor-permeable plant materials, which include wood chips, knots, stems, bark, rhizomes, shoots, leaves, seeds, cones, and others. Biologically active substances (BAS) - the general name of substances that have a pronounced physiological activity, combines substances that have a noticeable stimulating or inhibitory effect on biochemical processes in vivo or in vitro, including in accordance with the classification of Methodological recommendations MP 2.3.1.1915-04 ("Recommended levels of consumption of food and biologically active substances") [1], namely:

- различные группы флаваноидов (флаванолы и их гликозиды - кверцетин, кемферол, рутин и др.; флавоны - лютеолин, апигенин и др.; флавононы - нарингенин, гесперидин и др.; дигидрофлаванолы (дигидрокверцетин), проатоцианидины, катехины, антоцианы, флаволигнаны - силибин, силидианин, силихристин и др., изофлавононы - генистеин, дайдзеин, глицитеин или изофлавонгликозиды - генистин, дайдзин, глицитин, антрахиноны - алое-эмодин,. рапонтин, реин, фисцион, хризофаковая кислота, сеннозиды А и В и другие);- various groups of flavanoids (flavanols and their glycosides - quercetin, kemferol, rutin, etc.; flavones - luteolin, apigenin, etc.; flavonones - naringenin, hesperidin, etc.; dihydroflavanols (dihydroquercetin), proatocyanidins, catechins, anthocyanins, flavolignans - silybin, silidianin, silichristin, etc., isoflavones - genistein, daidzein, glycitein or isoflavone glycosides - genistin, daidzin, glycitin, anthraquinones - aloe-emodin, rapontin, rhein, fiscion, chrysophaco acid, sennosides A and B and others);

- фенольные соединения и простые фенолы (гидрохинон, арбутин, гидроксикоричные кислоты и др.);- phenolic compounds and simple phenols (hydroquinone, arbutin, hydroxycinnamic acids, etc.);

- полимерные фенольные (танины, стильбены);- polymeric phenolic (tannins, stilbenes);

- фенольные кислоты (гидроксикоричные, кислоты (цикориевая, кафтаровая, хлорогеновая, феруловая, кофейная, галловая, п-оксибензойная)- phenolic acids (hydroxycinnamic, acids (chicory, caftaric, chlorogenic, ferulic, caffeic, gallic, p-hydroxybenzoic)

- органические кислоты (ангеликовая, янтарная, яблочная, гидроксилимонная, винная, гликолевая, глиоксалевая, изолимонная, коричная, п-кумаровая, валериановая кислота и др);- organic acids (angelic, succinic, malic, hydroxycitric, tartaric, glycolic, glyoxalic, isocitric, cinnamic, p-coumaric, valeric acid, etc.);

- стерины (бета-ситостерины, бета-ситостерол-D-гликозид, стигмастерин);- sterols (beta-sitosterols, beta-sitosterol-D-glycoside, stigmasterol);

- бетаин, бетулин, гидроксилимонная кислота, гингозиды, гиперицин, глицирризиновая кислота, L-глутамин, куркумин, серотонин, схизандрин, теобромин, теофиллин);- betaine, betulin, hydroxycitric acid, gingosides, hypericin, glycyrrhizic acid, L-glutamine, curcumin, serotonin, schisandrin, theobromine, theophylline);

- форсколин (цитруллин, элеутерозиды);- forskolin (citrulline, eleutherosides);

- полисахариды (Галакто-глюкоманнаны, полифруктозаны, арабиногалактан, галактоолигосахариды, фруктоолигосахариды, хитозан);- polysaccharides (galacto-glucomannans, polyfructosans, arabinogalactan, galactooligosaccharides, fructooligosaccharides, chitosan);

- пищевые волокна (Пектин, камеди, каррагинаны, агар-агар, гуммиарабик), в том числе нерастворимые (Целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин)- dietary fibers (Pectin, gums, carrageenans, agar-agar, gum arabic), including insoluble ones (Cellulose, hemicellulose, lignin)

Дефицит этих пищевых веществ и биологически активных компонентов в рационе приводит к снижению резистентности организма к неблагоприятным факторам окружающей среды (маладаптации), формированию иммунодефицитных состояний, нарушению функции систем антиоксидантной защиты, хронизации болезней, повышению риска развития распространенных заболеваний, снижению качества жизни и эффективности лечебных мероприятий.Deficiency of these nutrients and biologically active components in the diet leads to a decrease in the body's resistance to adverse environmental factors (maladaptation), the formation of immunodeficiency states, dysfunction of antioxidant defense systems, chronic diseases, an increased risk of developing common diseases, a decrease in the quality of life and the effectiveness of therapeutic measures. .

Известно устройство, описанное в патенте (RU 2213606, B01D 11/02), реализующее данный способ экстрагирования и взятое за прототип к предлагаемому устройству, содержащее емкость для экстрагента и экстрактор, соединенные трубопроводом через быстродействующие клапаны между собой, со сборником конденсата и ресивером, вакуумный насос, соединенный с ресивером, над экстрактором устанавливается дефлегматор, обеспечивающий конденсацию паров экстрагента, нагреватель и насос, обеспечивающие нагрев и подачу греющей жидкости в рубашку емкости экстрагента и экстрактора.A device described in the patent (RU 2213606, B01D 11/02) is known, which implements this extraction method and is taken as a prototype for the proposed device, containing an extractant tank and an extractor connected by a pipeline through quick-acting valves to each other, with a condensate collector and a receiver, a vacuum a pump connected to the receiver, a reflux condenser is installed above the extractor, which ensures the condensation of extractant vapors, a heater and a pump, which provide heating and supply of heating fluid to the jacket of the extractant and extractor containers.

Важной особенностью предлагаемой установки является использование «острого» пара, т.е. водяного пара, подаваемого непосредственно в экстрактор и смешивающегося с паропроницаемым сырьем, что существенно ускоряет процесс мацерации и позволяет вещества экстрагировать из раствора одной порцией растворителя, кроме того происходит более эффективная дегазация сырья. Использование «острого» пара обеспечивает проникновение экстракта в поры сырья более эффективно; растворение БАВ в экстракте; перенос экстрагируемого вещества из глубины твердой частицы к поверхности раздела фаз.An important feature of the proposed installation is the use of "hot" steam, i.e. water vapor supplied directly to the extractor and mixed with vapor-permeable raw materials, which significantly speeds up the maceration process and allows substances to be extracted from the solution with one portion of the solvent, in addition, more efficient degassing of the raw materials occurs. The use of "hot" steam ensures the penetration of the extract into the pores of the raw material more efficiently; dissolution of biologically active substances in the extract; transfer of the extractable from the depth of the solid particle to the interface.

Важной особенностью установки является возможность применения конвективного теплообмена (конвективной диффузии), для осуществления процесса распространения тепла в жидкости от поверхности твердого тела или к поверхности его одновременно конвекцией и теплопроводностью, таким образом осуществляется распространение тепла т.е. теплоотдачи соприкосновением.. При теплоотдаче тепло распространяется от поверхности твердого тела к жидкости через пограничный слой за счет теплопроводности и от пограничного слоя в массу жидкости преимущественно конвекцией.An important feature of the installation is the possibility of using convective heat transfer (convective diffusion) to carry out the process of heat propagation in a liquid from the surface of a solid body or to its surface simultaneously by convection and thermal conductivity, thus heat is distributed i.e. heat transfer by contact .. During heat transfer, heat propagates from the surface of a solid to a liquid through the boundary layer due to thermal conductivity and from the boundary layer to the liquid mass mainly by convection.

Также, важной особенностью установки является возможность применения экстрагирования циркуляционного типа - циркуляционный способ извлечения, основанный на круговороте экстрагента и эффективное обеспечение скорости экстрагирования, определяемой движущей силой процесса (разница концентраций экстрагируемого вещества в жидкости, заполняющей поры сырья, и в основной массе растворителя, находящегося в контакте с поверхностью твердых частиц) и диффузионным сопротивлением на каждой стадии.Also, an important feature of the installation is the possibility of using circulation-type extraction - a circulation extraction method based on the circulation of the extractant and the effective provision of the extraction rate determined by the driving force of the process (the difference in the concentration of the extractable substance in the liquid that fills the pores of the raw material, and in the bulk of the solvent in contact with the surface of solid particles) and diffusion resistance at each stage.

Заявляемая установка обладает новизной в сравнении с прототипами, отличаясь от них такими существенными признаками, как наличие экстрактора, куб-сборника спирторастворимых БАВ; куб-сборника спирто - не растворимых БАВ; спиртоприемника; холодильника; дефлегматора; системы подвода хладоагента.The inventive installation is novel in comparison with the prototypes, differing from them in such essential features as the presence of an extractor, a cube-collector of alcohol-soluble biologically active substances; cube-collector of alcohol-insoluble biologically active substances; alcohol receiver; refrigerator; dephlegmator; refrigerant supply systems.

Основой предлагаемой установки послужило уже созданная пилотная установка с возможностью загрузки 1000 кг сухого сырья, которое успешно действует в настоящее время, специализирующаяся в большей степени на экстракции из щепы лиственницы полифенола - дигидрокверцетина и полисахарида - лиственничного арабиногалактана. Оба продукта прошли успешные лабораторные и до-клинические испытания в США, странах Европы, и пользуются коммерческим спросом.The basis of the proposed installation was the already created pilot plant with the ability to load 1000 kg of dry raw materials, which is currently successfully operating, specializing to a greater extent in the extraction of polyphenol - dihydroquercetin and polysaccharide - larch arabinogalactan from larch chips. Both products have passed successful laboratory and pre-clinical trials in the USA, Europe, and are in commercial demand.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является разработка устройства, позволяющего повысить эксплуатационные возможности процесса экстракции за счет создания условий для экстрагирования разного вида биологического сырья с использованием минимального количества экстрагента и одновременным повышением интенсивности процесса, выхода экстрагируемых биологически активных веществ, повышением их качества.The objective of the present invention is to develop a device that makes it possible to increase the operational capabilities of the extraction process by creating conditions for the extraction of various types of biological raw materials using a minimum amount of extractant and at the same time increasing the intensity of the process, the yield of extractable biologically active substances, and improving their quality.

Для решения поставленной задачи установка, включает обработку сырья паром, экстрагирование БАВ из паропроницаемого растительного сырья, сушки размельченных фракций растительного сырья в одном устройстве, включающем в себя экстрактор с расположенными под ним двух кубов - сборников БАВ и расположенным над ними дефлегматором. Применение конвективного теплообмена (конвективной диффузии). Осуществление нагрева экстрагента, экстракции сырья при температурных режимах, не вызывающих денатурацию материала и извлекаемых компонентов (БАВ) сырья. Предусматривает использование водо-спиртового раствора с концентрацией спирта не ниже 20%, при модуле экстрагирования (экстрагент: сырье) не более 2.To solve the problem, the installation includes processing raw materials with steam, extracting biologically active substances from vapor-permeable vegetable raw materials, drying crushed fractions of vegetable raw materials in one device, which includes an extractor with two cubes located under it - BAS collectors and a reflux condenser located above them. Application of convective heat transfer (convective diffusion). Implementation of heating of the extractant, extraction of raw materials at temperature conditions that do not cause denaturation of the material and extractable components (BAS) of raw materials. Provides for the use of a water-alcohol solution with an alcohol concentration of at least 20%, with an extraction module (extractant: raw material) of no more than 2.

При экстракции спирт, находящийся в кубе-сборнике БАВ, греют горячей водой, подаваемой в змеевик. Процесс проводится при вакууме. Спирт испаряется, пары спирта проходят через измельченные фракции сырья и конденсируются на дефлегматоре, стекают по измельченным фракциям вниз, экстрагируя БАВ. БАВ остается в сборнике, спирт еще несколько раз осуществляет свой круговорот. При экстракции не растворимых в спирте БАВ, воду, находящуюся в кубе-сборнике БАВ, греют горячей водой, подаваемой в змеевик. Процесс также проводится при вакууме. Вода испаряется, пары воды проходят через измельченные фракции сырья и конденсируются на дефлегматоре стекают по фракциям вниз, экстрагируя не растворимые в спирте БАВ. БАВ остается в сборнике, вода еще несколько раз осуществляет свой круговорот. При смене растворителя со спирта на воду, вакуумирование проводят через холодильник, в котором производится конденсация спирта и его возврат в технологический процесс.During extraction, the alcohol in the BAS collection cube is heated with hot water supplied to the coil. The process is carried out under vacuum. Alcohol evaporates, alcohol vapors pass through the crushed fractions of raw materials and condense on a reflux condenser, flow down through the crushed fractions, extracting BAS. BAS remains in the collection, alcohol cycles several more times. When extracting BAS insoluble in alcohol, the water in the BAS collection cube is heated with hot water supplied to the coil. The process is also carried out under vacuum. Water evaporates, water vapor passes through the crushed fractions of the raw material and condenses on the reflux condenser, flows down the fractions, extracting BAS insoluble in alcohol. BAS remains in the collection, the water cycles several more times. When changing the solvent from alcohol to water, evacuation is carried out through a refrigerator, in which alcohol is condensed and returned to the technological process.

После получения водного концентрата не растворимых в спирте БАВ производится процесс сушки опилок, путем пропускания через них горячего воздуха в течение 4 часов. По окончании процесса сушки, с помощью пневмоотсоса, производится очистка реактора от измельченных фракций сырья. Реактор готов к следующей загрузке.After obtaining an aqueous concentrate of BAS insoluble in alcohol, the process of drying sawdust is carried out by passing hot air through them for 4 hours. At the end of the drying process, with the help of a pneumatic suction, the reactor is cleaned from the crushed fractions of the raw material. The reactor is ready for the next load.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Функциональная схема установки изображена на фигуре 1.The functional diagram of the installation is shown in figure 1.

Перечень изображений с краткими пояснениями:List of images with brief explanations:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Стадии технологического процесса экстракции на примере извлечения дигидрокверцетина (ДГК) (спирторастворимый БАВ) и лиственничного арабиногалактана (АГ) (не растворимый в спирте БАВ) из щепы лиственницы изображены на фигуре 2.The stages of the extraction process using the example of extracting dihydroquercetin (DHA) (an alcohol-soluble BAS) and larch arabinogalactan (AG) (an alcohol-insoluble BAS) from larch chips are shown in figure 2.

Перечень элементов с краткими пояснениями:List of elements with brief explanations:

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Работа реакторов по замкнутому циклу изображена на фигуре 3.The operation of the reactors in a closed cycle is shown in figure 3.

Перечень элементов с краткими пояснениями:List of elements with brief explanations:

Figure 00000006
Figure 00000006

Установка включает в себя следующие технологические модули - фигура 1:The installation includes the following technological modules - figure 1:

5 экстрактор;5 extractor;

1 куб-сборник спирторастворимых БАВ;1 cube collection of alcohol-soluble biologically active substances;

3 куб-сборник не растворимых в спирте (спиртонерастворимых) БАВ;3 cube collection of alcohol-insoluble (alcohol-insoluble) biologically active substances;

8 спиртоприемник;8 alcohol receiver;

7 холодильник;7 refrigerator;

6 дефлегматор;6 dephlegmator;

51 система подвода хладоагента.51 refrigerant supply systems.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

ЭкстракторExtractor

Экстрактор представляет собой колонный аппарат из нержавеющей стали. Он имеет клапаны для вакуумирования и подачи атмосферного давления. Экстрактор оборудован четырьмя датчиками температуры для измерения и отображения температуры в различных по высоте точках колонны и мановакуумметром для контроля давления внутри колонны.The extractor is a column apparatus made of stainless steel. It has valves for evacuation and atmospheric pressure supply. The extractor is equipped with four temperature sensors to measure and display the temperature at different height points of the column and a vacuum gauge to control the pressure inside the column.

Кубы-сборникиCompilation cubes

Кубы-сборники спирторастворимых и не растворимых в спирте БАВ представляют собой накопительные емкости жидких сред каждая с трубчатыми теплообменниками. Кубы-сборники имеют клапаны для отбора проб, клапаны для вакуумирования и подачи атмосферного давления. Каждый куб оборудован поплавковыми индикаторами уровня жидкости и мановакуумметрами, а также датчиками температуры. Кубы-сборники соединены с экстрактором гибкими армированными ПВХ-шлангами и трубопроводами из нержавеющей стали, обеспечивающими перекачивание растворов из кубов в экстрактор и обратно путем переключения положений соответствующих клапанов.Cubes-collectors of alcohol-soluble and alcohol-insoluble biologically active substances are accumulative containers of liquid media, each with tubular heat exchangers. Cubes-collectors have valves for sampling, valves for evacuation and supply of atmospheric pressure. Each cube is equipped with float indicators of the liquid level and pressure and vacuum meters, as well as temperature sensors. Collecting cubes are connected to the extractor with flexible reinforced PVC hoses and stainless steel pipelines, which provide pumping of solutions from cubes to the extractor and back by switching the positions of the corresponding valves.

СпиртоприемникAlcohol receiver

Спиртоприемник представляет собой накопительную емкость из нержавеющей стали. Из экстрактора в спиртоприемник попадают пары этанола (спирта), сконденсированные в холодильнике. Спиртоприемник оборудован поплавковым индикатором уровня жидкости и мановакуумметром, а также имеет клапан для отбора проб и клапаны для слива этанола во внешние емкости и в кубы-сборники спирторастворимых и не растворимых в спирте БАВ.The alcohol receiver is a storage container made of stainless steel. From the extractor, ethanol (alcohol) vapors condensed in the refrigerator enter the alcohol receiver. The alcohol receiver is equipped with a float indicator of the liquid level and a pressure and vacuum gauge, and also has a valve for sampling and valves for draining ethanol into external containers and into collection cubes of alcohol-soluble and alcohol-insoluble biologically active substances.

ДефлегматорDephlegmator

Дефлегматор представляет собой систему теплообменников трубчатого типа, расположенную в верхней части экстрактора, и предназначен для конденсации паров этанола. Подвод хладоагента к дефлегматору осуществляется через соответствующую систему (для каждого теплообменника в отдельности).The reflux condenser is a system of tubular heat exchangers located in the upper part of the extractor and is designed to condense ethanol vapors. The refrigerant supply to the dephlegmator is carried out through an appropriate system (for each heat exchanger separately).

ХолодильникFridge

Холодильник предназначен для конденсации этанола с последующим его сливом в спиртоприемник. Холодильник соединен с экстрактором и дефлегматором. Он имеет подвод хладоагента через соответствующую систему и систему слива. Через холодильник осуществляются вакуумирование системы и подача атмосферного давления.The refrigerator is designed to condense ethanol and then drain it into the alcohol receiver. The refrigerator is connected to an extractor and a reflux condenser. It has a refrigerant supply through an appropriate system and a drain system. Through the refrigerator, the system is evacuated and atmospheric pressure is supplied.

Система подвода хладоагентаRefrigerant supply system

Представляет собой соединение системы снабжения цеха холодной водой с холодильником и дефлегматором с помощью клапанов, которые обеспечивают подвод хладоагента к каждому теплообменнику дефлегматора. Стоки участка (промывные воды и хладоагент) включены в систему оборотного водоснабжения установки.It is a connection of the cold water supply system of the workshop with a refrigerator and a dephlegmator using valves that provide a coolant supply to each dephlegmator heat exchanger. Site effluents (washing water and refrigerant) are included in the plant's circulating water supply system.

Получение БАВ из растительного сырья - сложный процесс, представляющий собой последовательность технологических операций подготовки сырья, экстракции и последующего отделения БАВ от пульпы и их очистки для получения конечных продуктов производства. Установка позволяет осуществить операции экстракции БАВ и регенерации экстрагентов с целью обеспечения их возврата в производственный процесс. Стадии технологического процесса экстракции изображены на фигуре 2, временная диаграмма процесса изображена в таблице 1.Obtaining biologically active substances from plant materials is a complex process, which is a sequence of technological operations for the preparation of raw materials, extraction and subsequent separation of biologically active substances from the pulp and their purification to obtain final production products. The unit allows to carry out the operations of extraction of biologically active substances and regeneration of extractants in order to ensure their return to the production process. The stages of the extraction process are shown in figure 2, the timing diagram of the process is shown in table 1.

В технологическом процессе экстракции можно выделить следующие основные этапы и операции:In the technological process of extraction, the following main stages and operations can be distinguished:

a) загрузка сырья и обработка паром;a) loading of raw materials and steaming;

b) экстракция этанолом:b) extraction with ethanol:

- спиртовая экстракция;- alcohol extraction;

- спиртовая промывка;- alcohol washing;

c) регенерация этанола:c) ethanol recovery:

- регенерация этанола для спиртовой экстракции;- ethanol recovery for alcohol extraction;

- регенерация низкоградусного этанола;- regeneration of low-grade ethanol;

d) водная экстракция:d) water extraction:

- водная экстракция;- water extraction;

- водная промывка.- water washing.

Загрузка сырьяLoading raw materials

Осуществляется пневмотранспортом перед запуском технологического процесса экстракции. В качестве исходного сырья используется измельченная фракция растительного сырья. Загруженное сырье обрабатывается паромIt is carried out by pneumatic transport before starting the extraction process. The crushed fraction of vegetable raw materials is used as a feedstock. Loaded raw materials are processed by steam

Экстракция этаноломExtraction with ethanol

Осуществляется для извлечения из исходного сырья спирторастворимых веществ, и масел. Операция проводится при вакууме. Этанол, находящийся в кубе-сборнике спирторастворимых БАВ, нагревается горячей водой, подаваемой в теплообменник. Этанол испаряется, его пары проходят через опилки и, конденсируясь на дефлегматоре, стекают по измельченным фракциям сырья вниз, экстрагируя БАВ. Водно-спиртовой раствор БАВ периодически сливается в куб-сборник, что осуществляется путем переключения положений соответствующих клапанов. Конструкция установки позволяет проводить как экстракцию горячими парами этанола, так и экстракцию по принципу работы аппарата Сокслета (также путем переключения положений соответствующих клапанов). После проведения экстракции этанолом, полученный водно-спиртовой раствор БАВ сливается, а куб-сборник снова наполняется этанолом.It is carried out to extract alcohol-soluble substances and oils from the feedstock. The operation is carried out under vacuum. Ethanol, located in the cube-collector of alcohol-soluble biologically active substances, is heated by hot water supplied to the heat exchanger. Ethanol evaporates, its vapors pass through the sawdust and, condensing on the dephlegmator, flow down through the crushed fractions of the raw material, extracting the biologically active substances. The water-alcohol solution of biologically active substances is periodically drained into the collection cube, which is carried out by switching the positions of the corresponding valves. The design of the installation allows both extraction with hot ethanol vapors and extraction according to the principle of operation of the Soxhlet apparatus (also by switching the positions of the corresponding valves). After extraction with ethanol, the resulting water-alcohol solution of biologically active substances is drained, and the collection cube is again filled with ethanol.

Регенерация этанолаEthanol recovery

После осуществления спиртовой экстракции, часть этанола остается в исходном сырье. Установка позволяет регенерировать данный этанол и вернуть его в производственный процесс. Процесс регенерации этанола запускается при смене растворителя с этанола на воду (т.е. при переключении установки с куба-сборника спирторастворимых БАВ на куб-сборник не растворимых в спирте БАВ). Операция также осуществляется при вакууме. При нагреве дистиллированной воды или водно-спиртового раствора, находящегося в кубе-сборнике не растворимых в спирте БАВ, горячей водой через теплообменник, пары воды вытесняют этанол, находящийся в сырье, пары этанола конденсируются на дефлегматоре и через холодильник поступают в спиртоприемную емкость, откуда посредством переключения положения соответствующего клапана, сливаются в куб-сборник спирто-растворимых БАВ. Таким образом, основная часть этанола для следующей спиртовой экстракции возвращается от предыдущей экстракции.After the implementation of alcohol extraction, part of the ethanol remains in the feedstock. The unit allows this ethanol to be regenerated and returned to the production process. The ethanol regeneration process starts when the solvent is changed from ethanol to water (i.e., when the unit is switched from a collection cube of alcohol-soluble biologically active substances to a collection cube of alcohol-insoluble biologically active substances). The operation is also carried out under vacuum. When distilled water or a water-alcohol solution in a cube-collector of BAS insoluble in alcohol is heated with hot water through a heat exchanger, water vapor displaces ethanol in the raw material, ethanol vapor condenses on a dephlegmator and through a refrigerator enters an alcohol-receiving container, from where, by means of switching the position of the corresponding valve, merge into a cube-collector of alcohol-soluble biologically active substances. Thus, the main part of the ethanol for the next alcohol extraction is returned from the previous extraction.

Водная экстракцияwater extraction

По завершении процесса регенерации этанола запускается непосредственно водная экстракция не растворимых в спирте БАВ. Осуществляется долив дистиллированной воды в куб-сборник не растворимых в спирте БАВ, до требуемого уровня, которая затем нагревается горячей водой, подаваемой в теплообменник. Процесс проводится при вакууме. Вода испаряется, ее пары проходят через измельченные фракции сырья и, конденсируясь на дефлегматоре, стекают по фракциям вниз, экстрагируя не растворимые в спирте БАВ. Водный раствор БАВ периодически сливается в куб-сборник, что осуществляется переключением положений соответствующих клапанов. Конструкция установки позволяет проводить как экстракцию горячими водяными парами, так и экстракцию по принципу работы аппарата Сокслета (также путем переключения положений соответствующих клапанов). После проведения водной экстракции полученный водный раствор БАВ сливается, а куб-сборник, не растворимых в спирте БАВ, снова наполняется дистиллированной водой или водно-спиртовым раствором с низкой концентрацией этанола (не более 50%), полученным на последующих стадиях производства.Upon completion of the ethanol regeneration process, the water extraction of BAS insoluble in alcohol is started directly. Distilled water is topped up in the cube-collector of biologically active substances insoluble in alcohol, to the required level, which is then heated with hot water supplied to the heat exchanger. The process is carried out under vacuum. Water evaporates, its vapors pass through the crushed fractions of the raw material and, condensing on the reflux condenser, flow down the fractions, extracting BAS insoluble in alcohol. The aqueous solution of biologically active substances is periodically drained into the collection cube, which is carried out by switching the positions of the corresponding valves. The design of the installation allows both extraction with hot water vapor and extraction according to the principle of operation of the Soxhlet apparatus (also by switching the positions of the corresponding valves). After the aqueous extraction, the resulting aqueous solution of biologically active substances is drained, and the collection cube of BAS insoluble in alcohol is again filled with distilled water or a water-alcohol solution with a low concentration of ethanol (not more than 50%), obtained at subsequent stages of production.

Полученный водный экстракт с содержанием не растворимых в спирте БАВ, не менее 20%, направляется на распылительную сушку для получения БАВ в виде сухого порошка. Порошок упаковывается в фольгированные пакеты.The resulting aqueous extract with a content of BAS insoluble in alcohol, not less than 20%, is sent to spray drying to obtain BAS in the form of a dry powder. The powder is packed in foil bags.

Работа реакторов по замкнутому циклу отображена на фигурах 3 и 4The operation of the reactors in a closed cycle is shown in figures 3 and 4

Таким образом, отличие состоит в ином режиме подготовки и контактирования сырья и экстрагента, в ином исполнении устройства для осуществления этих изменений, т.е. изобретение обладает новизной. Thus, the difference lies in a different mode of preparation and contact of raw materials and extractant, in a different design of the device for implementing these changes, i.e. the invention is new.

Figure 00000007
Figure 00000007

Claims (2)

1. Установка для экстракции биологически активных веществ из паропроницаемого растительного сырья, состоящая из емкости для экстрагента и экстрактора, соединенных трубопроводом, сборника конденсата и ресивера, вакуумного насоса, соединенного с ресивером, установленным над экстрактором дефлегматором, обеспечивающим конденсацию паров экстрагента, нагревателя и насоса, обеспечивающего нагрев и подачу греющей жидкости в рубашку емкости экстрагента и экстрактора, отличающаяся тем, что особенностью установки является наличие экстрактора, куб-сборника спирторастворимых биологически активных веществ; куб-сборника спиртонерастворимых биологически активных веществ; спиртоприемника; холодильника; дефлегматора; системы подвода хладоагента, с осуществлением всех процессов экстракции, упаривания, концентрации, рециркуляции главного растворителя и сушки входного сырья в одном кубовом аппарате, при использовании водяного пара, подаваемого непосредственно в экстрактор и смешивающегося с паропроницаемым сырьем, что существенно ускоряет процесс мацерации и позволяет веществам экстрагировать из раствора одной порцией растворителя с более эффективной дегазацией сырья.1. An installation for the extraction of biologically active substances from a vapor-permeable plant material, consisting of a container for an extractant and an extractor connected by a pipeline, a condensate collector and a receiver, a vacuum pump connected to the receiver, a dephlegmator installed above the extractor, which ensures the condensation of extractant vapors, a heater and a pump, providing heating and supply of heating fluid to the jacket of the container of the extractant and extractor, characterized in that a feature of the installation is the presence of an extractor, a collection cube of alcohol-soluble biologically active substances; cube-collector of alcohol-insoluble biologically active substances; alcohol receiver; refrigerator; dephlegmator; refrigerant supply systems, with the implementation of all processes of extraction, evaporation, concentration, recirculation of the main solvent and drying of the input raw materials in one vat apparatus, using water vapor supplied directly to the extractor and mixed with vapor-permeable raw materials, which significantly speeds up the maceration process and allows substances to be extracted from the solution with one portion of the solvent with more efficient degassing of the raw material. 2. Установка для экстракции биологически активных веществ из паропроницаемого растительного сырья по п. 1, отличающаяся тем, что особенностью установки является возможность применения конвективного теплообмена, конвективной диффузии, для осуществления процесса распространения тепла в жидкости от поверхности твердого тела или к поверхности его, одновременно с конвекцией и теплопроводностью, осуществляя распространение тепла, т.е. теплоотдачи соприкосновением, применения экстрагирования циркуляционного типа, основанного на круговороте экстрагента, обеспечение эффективной скорости экстрагирования, определяемой разницей концентраций экстрагируемого вещества в жидкости, заполняющей поры сырья, и в основной массе растворителя, находящегося в контакте с поверхностью твердых частиц и диффузионным сопротивлением на каждой стадии.2. An installation for the extraction of biologically active substances from a vapor-permeable plant material according to claim 1, characterized in that a feature of the installation is the possibility of using convective heat transfer, convective diffusion, to carry out the process of heat propagation in a liquid from the surface of a solid body or to its surface, simultaneously with convection and thermal conductivity, carrying out the distribution of heat, i.e. heat transfer by contact, the use of circulation-type extraction based on the circulation of the extractant, ensuring an effective extraction rate determined by the difference in the concentration of the extractable substance in the liquid that fills the pores of the raw material and in the bulk of the solvent in contact with the surface of the solid particles and diffusion resistance at each stage.
RU2021117953A 2021-06-21 Installation for extraction of biologically active substances from vapour-permeable plant raw material RU2799374C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021117953A RU2021117953A (en) 2022-12-21
RU2799374C2 true RU2799374C2 (en) 2023-07-05

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2909872A1 (en) * 1979-03-09 1980-09-11 Jochen Dr Pflugmacher Organic trace element separation - by solvent extraction and purging co-distillation
RU17280U1 (en) * 2000-08-31 2001-03-27 Государственное предприятие Научно-исследовательский институт технологии PLANT FOR REMOVING BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES
RU2213606C1 (en) * 2002-01-21 2003-10-10 Голицын Владимир Петрович Method of extraction of materials
RU2216379C2 (en) * 2001-08-20 2003-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт технологии" Method of extraction of biologically active agents and plant for realization of this method
RU54591U1 (en) * 2006-01-10 2006-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") LABORATORY INSTALLATION FOR GAS-LIQUID EXTRACTION OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES FROM VEGETABLE RAW MATERIALS
RU159455U1 (en) * 2015-07-24 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") GAS-LIQUID EXTRACTOR FOR VEGETABLE RAW MATERIALS

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2909872A1 (en) * 1979-03-09 1980-09-11 Jochen Dr Pflugmacher Organic trace element separation - by solvent extraction and purging co-distillation
RU17280U1 (en) * 2000-08-31 2001-03-27 Государственное предприятие Научно-исследовательский институт технологии PLANT FOR REMOVING BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES
RU2216379C2 (en) * 2001-08-20 2003-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт технологии" Method of extraction of biologically active agents and plant for realization of this method
RU2213606C1 (en) * 2002-01-21 2003-10-10 Голицын Владимир Петрович Method of extraction of materials
RU54591U1 (en) * 2006-01-10 2006-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") LABORATORY INSTALLATION FOR GAS-LIQUID EXTRACTION OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES FROM VEGETABLE RAW MATERIALS
RU159455U1 (en) * 2015-07-24 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") GAS-LIQUID EXTRACTOR FOR VEGETABLE RAW MATERIALS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10596486B2 (en) Plant matter fractional distillation system using heated air induction into precisely heated chamber to extract a plant's organic compounds without use of solvents
CN104371829B (en) The method that circulation of air flow method extracts jasmine flower perfume and quintessence oil
US5503810A (en) System for producing herbal concentrate
CN101422660A (en) Continuous concentration device of traditional Chinese medicine thermal-refluxing extracting liquid
US20220235289A1 (en) Recirculating high pressure lipid (hpl) extractor, infuser and bonder, and system and method of use thereof
RU2799374C2 (en) Installation for extraction of biologically active substances from vapour-permeable plant raw material
CN101579585A (en) Extraction and separation purifier capable of extracting chemical composition in plant corpus
US11439925B2 (en) Multiple-stream pressurized low polarity water extraction apparatus, system, and methods of use
CN209989346U (en) Essential oil distillation extraction recovery system
CN104224867B (en) A kind of desmodium sugar-free particle and preparation method thereof
CN206232679U (en) A kind of the thick of plants essential oil carries device
CN104072773A (en) Device and method for preparing ultrahigh-viscosity ultrahigh-elasticity breast implant filler
CN110624088B (en) Extraction process of ginger flavone and research on antioxidant performance
CN101347255B (en) Kudzu root drink and preparation method and equipment
CN207871568U (en) A kind of gynostemma pentaphyllum extracting solution high-efficiency scraper enrichment facility
CN207062182U (en) A kind of algal polysaccharides extract solution enrichment facility
CN201613040U (en) Device for extracting main bioactive ingredients from plant
Burton et al. Comparison of milks processed by the direct and indirect methods of ultra-high-temperature sterilization. I. An experimental ultra-high-temperature sterilizer and its characteristics
CN210612943U (en) Extraction device with oil extraction and sterilization functions
CN211734304U (en) Traditional chinese medicine volatile components draws collecting device
CN104906161B (en) Processing and extracting equipment for blumea balsamifera
CN103768122B (en) A kind of method extracting total sulfur glycosides position from Semen Raphani
Deb et al. Applications of evaporation in food processing
CN219341811U (en) Equipment for separating acid-containing wastewater with different concentrations
RU2801515C1 (en) Method for simultaneous production of plant extract and essential oil from essential oil raw materials