RU4489U1 - Установка для получения со2-экстрактов - Google Patents

Abstract

Установка для получения СО-экстрактов, содержащая каскадно расположенные и соединенные по газовой фазе конденсатор, горизонтальный напорный бак для жидкой двуокиси углерода, экстрактор и испаритель, при этом донная часть напорного бака сообщена с верхней частью экстрактора трубопроводом с запорным клапаном, а нижняя часть экстрактора трубопроводом с запорным клапаном сообщена с испарителем, отличающаяся тем, что донная часть горизонтального напорного бака сообщена с нижней частью экстрактора дополнительным трубопроводом с запорным клапаном, верхняя часть экстрактора сообщена с испарителем дополнительным трубопроводом, снабженным запорным клапаном и расширителем с устройством для удаления воздуха.

Description

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛ ЧЕНИЯ C02-ЭКСТРАКТОВ

Полезная модель относится к технике экстракции, а тленно к устройствам для обработки пряно-ароматического, витаминного и лекарственного растительного сырья жидкой двуокисью углерода с целью получения 002-экстрактов, ценнейших, экологически чистых, незаменимых компонентов при производстве изделий пищевых отраслей, фармацевтики, бытовой химии, парфюмерии, косметики.

Свойства двуокиси углерода как экстрагента (сравнительная доступность и низкая стоимость, дезинфицирующие свойства, нейтральность к .извлекаемым веществам и конструкционным материалам, экологическая чистота, изменение.агрегатного состояния при обычных температурах) определяют такие достоинства С02-экстра1щии, в отличие от производств с применением органических растворителей,

как возможность низкотемпературной (ниже 31°С) экстракции и дис ..

тилляции -мисцеллы, отсутствие следов растворителя в готовом экстракте, анаэробные условия в ходе процесса переработки сырья, возможность получения продукта, содержащего комплекс натуральных соединений в естественных сочетаниях и практически неизмененном виде.

К комплексам соединений, экстрагируемых жидкой двуокисью углерода, относятся ароматические, вкусовые, воскоподобные, смолистые вещества, частично липоиды и целая группа биологически а.ктивных соединений: жирорастворимые витамины и провитамины, гормональные вещества, фитонциды, антиокислители, бактерицидные и : :,::.: : .

териостатические соединения и комплексы из них.

Экстракция жидкой двуокисью углерода может осуществляться из воздушно-сухого, сочного и жидкого сырья. .

Осуществимость процесса экстракции жидкой двуокисью углерода и возможность получения высококачественных С02 экстрактов во многом зависит от того, насколько оптимально сделан выбор оборудования и экстракционной установки. При конструировании этих установок должны быть учтены свойства обрабатываемого сырья, особенности протекания процесса экстракции, физико-химические основы, взаимодействия двуокиси углерода с различными системами, то есть. ДО.ДЖНО быть создано такое основное и вспомогательное ббррудование, которое способствозало бы проведению высокоэффективной экстракции и снижению риска капитальных вложений.

В зависимости от вида и свойств обрс1батываемого сырья процесс экстракции может проводиться при.движенииэкстрагента (двуокиси углерода) через слой сырья сверху вниз или снизувверх.

Так при обработке твердого зернистого материала (например, семян-растений, дробленых косточек и т.п.) направление движения экстрагента через- слой не имеет решающего значения и определяется конструктивн ымиособенностями оборудования.

При проведении экстракции из жидкого сырья перемещение сырья -54 экстрагента в экстракторе друг относительно друга происходит за счет разности их плотностей. Поэтому экстрагент направляется сверху вниз через более легкое, чем экстрагент, сырье и наоборот - снизу вверх через сырье, .имеющее плотность выше плотности.жидкой двуокиси углерода.

При обработке сочного или мягкого, сжимаемого, сырья (например, измельченных зеленых листьев, волокнистых материалов и т.п.) при движении зкстрагента сверху вниз может значительно повышаться

гидравлическое сопротивление слоя материала, обусловленное его сжимаемостью, что.потребует дополнительного напора, необходимого для. движения экстрагента. Кроме того, при этом возможно каншюобразование, обусловленное различным гидравлическим сопротивлением

материала по сечению,- исключающее из процесса обработки значительную часть материала.

Поэтому обработку сжимаемого материала предпочтительно проводить при движении экстрагента снизу вверх, в режиме взвешивания материала, обеспечивая его перемешивание и контактированиес экстрагентом во всем объеме, что является более эффективным.

В связи с изложенным рассмотрим и проанализируем известные из уровня техники установки для получения С02-экстрактов.

Tai-c известна .установка для проведения процесса экстра .-.ции

жидкой двуокисью углерода из жидкого сырья, (см. Filippi R.P.

Chem. and industry, 1982, p. 390-394)-.

Установка содержит экстрактор с устройством для подачи жидкого исходного сырья в. верхнюю часть.и устройством для выхода рафината. из нижней части, .дистиллятор с устройством для вывода готового продукта из донной части, сообщенный трубопроводом с понижающим давление клапаном с. устройством для,выхода мисделлы из верхней части- экстрактора, и 1 :омпрессор, сообщенный трубопроводами с . верхней частью дистиллятора по газовой фазе и с нижней частью экстрактора по экстрагенту (по жидкой двуокиси углерода).

Данная установка сконструирована по классической схеме, ко она может быть использована только для обработки одного вида сырья: жидкого и Оолее тяжелого, чем жидкая двуокиси- углерода.

. ; - 4- -: : , / ,- , : . . „ Потребуется переделка коммуникаций и аппаратов установки с целью приспособления ее для загрузки, -выгрузки и транспортировки твердых, сыпучих материалов,.;::- - /

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой установке является устройство для получения растительных экстрактов (см. а.с. СССР . 1343820, кл. , 1984),: принятое в качестве прототипа.. .

Устройство содержит экстрактор, испаритель, конденсатор и сборник экстракта, при этом оно снабжено горизонтальной напорной емкостью для диоксида углерода (двуокиси углерода), расположенной между конденсатором и экстрактором, а также фильтром-поглотителем, установленным между испарителем и конденсатором, причем все аппараты соединены по газовой фазе.

Конструктивное выполнение устройства достойно внимания использователя, желающего получить высококачественный растительный экстракт и при этом снизить энергозатраты.

Однако недостатки, присущие аналогу, характерны и для этого известного устройства: его нельзя использовать для получения 002-экстрактов всех видовсырья, : причиной чему является его конструктивное выполнение. / - -

.Сообщение горизонтальной напорной емкости для жидкой двуокиси углерода трубопроводом с верхней частью-экстрактора предполагает движение экстрагента (жидкой двуокиси углерода) сверху вниз через слой помещенного в экстрактор сырья.

Поскольку экстрагент не может пройти сверху вниз через слой более тял:елого жидкого сырья, то процесс обработки сырья с помощью данного устройства неосуществим, .

;,, -V- .-.Vv;:.-:,;;;::,/

остается в экстракторе при загрузке материала и образует затем (при поступлении сверху жидкого экстрагента) локальные газовые пробки, увеличивается гидравлическое сопротивление и необходимый для движения экстрагента напор, экстрагент неравномерно распределяется по сечению экстрактора, значительная часть материала не обрабатывается экстрагентом.

Указанные недостатки не позволяют использовать известное устройство для. обработки сжимаемого материала. Требуется либо новое устройство, либо перекомпоновка уже существующего оборудования.

Указанных, в аналоге и прототипе недостатков лишена заявляе- . мая в качестве полезной модели установка для получения СОо-экстрактов.

Предлагаемая установка позволяет перерабатывать материалы и сырье -различных видов и с различными свойствами, TEIK как в ней возможно изменение направления движения экстрагента через слой материала: .сверху вниз или снизу вверх

Установка надежна в работе, так как присутствующий воздух не препятствует движению жидкости и не образует газовых пробок. Как более легкий компонент он вытесняется вверх по трубопроводу в расширитель и удаляется мз системы.

Заявляемая установка, как и прототип, содержит каскадно расположенные и соединенные по газовой фазе конденсатор, напорный бак для жидкой двуокиси углерода, экстрактор и испаритель, при этом донная часть напорного бака сообш.ена с верхней частью экстрактора трубопроводом с запорным клапаном, а нижняя часть экстра :тора трубопроводом с за1юрным клапаном сообш.ена с испарителем.

. : - б - ;. ;: / , ./ ,. .что доннач часть-горизонтального напорного бака сообщена с-нижней частью экстрактора дополнительным трубопроводом с запорным клапаном, верхняя часть .экстрактора сообщена с испарителем дополнительным трубопроводом, снабженным запорным клапаном и расширителем с устройством для удаления воздуха.

Заявляемая полезная модель нова/ так как в результате проведенных авторами полезной модели патентных исследований не . было обнаружено устройства, обладающего такой же совокупностью существенных признаков, и приведенный выше анализ аналога и прототипа выявил, что 8aявляeмa установка имеет отличительные признаки.

Заявляемая установка промышленно применима. Ничто в. конструктивном выполнении заявляемой установки не противоречит технической воспроизводимости и использованию ее в промышленном производстве, не препятствует достижению усматриваемого заявителем технического результата.

Подтверждением тому являются представляемые ниже описание установки в статике и описание ее работы.

Конструктивное выполнение заявляемой полезной модели иллюстрируется представленным чертежом. .

На чертелЕе стрелками обозначено: --- - движение жидкой

двуокиси углерода; Р - движение газообразной двуокиси углеpo7ia; V--/- - движение мисцеллы; - движение С02-экстракта; --{ - движение воздуха;- - движение охлаждалощей и горячей воды.

Установка содержит каскадно расположенные и соединенные По газовой фазе конденсатор 1, горизонтальный напорный бак 2 для жидкой двуокиси углерода, экстрактор 3 с устройствами 4 и 5, соответственно, ввода исходного и вывода обработанного сырья и испаритель 6, при этом донная часть напорного бака 2 сообщена с

. //

верхней частью экстрактора 3 трубопроводом 7 с запорным клапаном 8, а нижняя часть экстрактора 3 трубопроводом 9. с запорным клапаном 10.сообщена с испарителем 6. Вместе с тем, донная часть горизонтального напорного бака 2 сообщена с нижней частью экстрактора 3 дополнительным трубопроводом 11 с запорным клапаном 12, верхняя

часть экстрактора 3 сообщена с испарителем 6 дополнительным трубопроводом 13, снабженным запорным клапаном 14 и расширителем 15 с устройством 16 для удаления воздуха. Испаритель 6 сообщен с конденсатором 1 трубопроводом 17. Конденсатор 1 снабжен запорным клапаном 18 и устройством 19 для удаления воздуха из замкнутого контура установки. Конденсатор 1 снабжен патрубками 20-и 21, соответственно, для ввода и вывода охлаждающей воды, а испаритель 6 - патрубками 22 и 23, соответственно, для ввода и вывода горячейводы. Трубопроводом 24 с запорным клапаном 25 испаритель 5 сообщен с контейнером 26 для сбора готового продукта (С02-экстраь:та). Работа ycтvaнoвки осуществляется следующим образом. Установка предварительно заполняется из баллона (на чертеже не показан) двуокисью углерода до.достижения во всем контуре заданного равновесного давления. Вытесняемый при этом воздух удаляется при открытом клапане 18 через устройство 19.

Подготовленное ..исходное сырье, например, воздушно-сухое, загружается в экстрактор 3 через устройство 4. Экстрактор герметизируется и открываются клапаны 8 и 10.

Из напорного бака 2 жидкая двуокись углерода поступает по трубопроводу 7 в экстрактор 3, где при прохож цении ее через слой сырья осуществляется процесс экстракции. Образующаяся при этом ммсцелла--по трубопроводу Я сливается в испаритель 6, где двуокись углерода испаряется за счет нагревания горячей водой, отделяется от остающегося в испарителе 6 готового С02-экстракта, поступает

--

ПО трубопроводу 1 в конденсатор 1, конденсируется за. счет охлаждения водой и сливается в бак 2, откуда вновь поступает в зкс-. трактор 3. ...

По.окончании процесса закрываются клапалы 8 и 10, и обработанное сырье выгружается из экстрактора через устройство 5.

В случае переработки тяжелого жидкого или сочного, сжимаемого, сырья после герметизации экстрактора открываются к.яапаны 12 и 14 (клапаны 8 и 10 закрыты).

Из напорного бака 2 жидкая двуокись углерода поступает по дополнительному трубопроводу 11 в экстрактор 3, тде при прохождении ее снизу вверх через слой сырья осуществляется процесс экстракции. Образующаяся при этом мисцелла по дополнительному трубопроводу 13 поступает в расширитель 15, где вытесненный из экстрактора 3 воздух отделяется от мисцеллы и периодически удаляется из контура установки через устройство 16. Мисцелла сливается в испарите 1ь 6, где двуокись углерода испаряется за счет нагревания горячей водой, отделяется от остающегося в испарителе 6 готового С02-экстракта, поступает по трубопроводу 17 в конденсатор 1, конденсируется за счет охладден-ия водой и сливается в бак 2, откуда вновь поступает в- экстрактор.-3. -- .

По окончании процесса закрываются Кипапаны 12 и 14, и обработанное сырье.выгружается из экстрактора через-устройство 5.

По мере, накопления готовый С02-экстракт из испарителя по трубопроводу 24 выдается в контейнер 26.

Заявляемая в качестве полезной модели установка найдет широкое применение в народном хозяйстве благодаря расширению ее -возможности перерабатыва ь любой нид сырья без перекомпоновки установки или снабжения ее дополнительным оборудованием.

: A3

Claims (1)

1. Установка для получения СО₂-экстрактов, содержащая каскадно расположенные и соединенные по газовой фазе конденсатор, горизонтальный напорный бак для жидкой двуокиси углерода, экстрактор и испаритель, при этом донная часть напорного бака сообщена с верхней частью экстрактора трубопроводом с запорным клапаном, а нижняя часть экстрактора трубопроводом с запорным клапаном сообщена с испарителем, отличающаяся тем, что донная часть горизонтального напорного бака сообщена с нижней частью экстрактора дополнительным трубопроводом с запорным клапаном, верхняя часть экстрактора сообщена с испарителем дополнительным трубопроводом, снабженным запорным клапаном и расширителем с устройством для удаления воздуха.