RU54591U1

RU54591U1 - LABORATORY INSTALLATION FOR GAS-LIQUID EXTRACTION OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES FROM VEGETABLE RAW MATERIALS

Info

Publication number: RU54591U1
Application number: RU2006100325/22U
Authority: RU
Inventors: Светлана Михайловна Силинская; Геннадий Иванович Касьянов
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2006-07-10

Abstract

Полезная модель относится к экстракционному оборудованию пищевой промышленности и предназначена для извлечения ценных компонентов из растительного сырья диоксидом углерода в до- и сверхкритическом состоянии. Сущностью данной полезной модели является повышение эффективности извлечения биологически активных веществ из растительного сырья за счет использования диоксида углерода как в жидком (докритическом) так и в газообразном (сверхкритическом) состоянии. Это достигается тем, что в установке, содержащей конденсатор, экстрактор, дополнительно установлены: сверхкритический СО₂-экстрактор, сепаратор, испаритель-перегреватель, насос высокого давления и обратный клапан. Результатом применения данной полезной модели является возможность улучшения качественного состава СО₂-экстрактов за счет обогащения высоколетучих ароматических соединений докритических экстрактов компонентами жиросодержащих и фенольных веществ из сверхкритических экстрактов, полученных из одного и того же сырья.The utility model relates to extraction equipment of the food industry and is designed to extract valuable components from plant materials with carbon dioxide in the pre- and supercritical state. The essence of this utility model is to increase the efficiency of extraction of biologically active substances from plant materials by using carbon dioxide in both liquid (subcritical) and gaseous (supercritical) state. This is achieved by the fact that in an installation containing a condenser, an extractor, the following are additionally installed: supercritical CO ₂ extractor, separator, evaporator-superheater, high pressure pump and non-return valve. The result of applying this utility model is the possibility of improving the qualitative composition of CO ₂ extracts by enriching the highly volatile aromatic compounds of subcritical extracts with components of fat-containing and phenolic substances from supercritical extracts obtained from the same raw material.

Description

Полезная модель относится к пищевой промышленности, в частности к экстракционной технологии производства биологически активных веществ из растительного сырья и предназначена для создания лабораторного моделирования процессов газожидкостной экстракции.The utility model relates to the food industry, in particular to the extraction technology for the production of biologically active substances from plant materials and is intended to create laboratory modeling of gas-liquid extraction processes.

Известна установка для газожидкостной экстракции (патент РФ №2127300), которая содержит экстрактор с приводной мешалкой, на лопастях которой консольно закреплены прямоугольные упругие пластины, создающие ультразвуковые колебания в экстракционной смеси. Использование установки обеспечивает интенсификацию процесса экстрагирования и небольшое повышение выхода экстрактивных веществ. Недостатками являются сложность изготовления установки и неполное извлечение ценных компонентов.A known installation for gas-liquid extraction (RF patent No. 2137300), which contains an extractor with a drive mixer, on the blades of which are cantilevered rectangular elastic plates that create ultrasonic vibrations in the extraction mixture. Using the installation provides an intensification of the extraction process and a slight increase in the yield of extractives. The disadvantages are the complexity of the installation and the incomplete extraction of valuable components.

Известна также установка для газожидкостной экстракции (патент РФ №2018236), которая содержит установленные в общем корпусе экстрактор и испаритель, разделенные пористой перегородкой и соединенные магистралями с регулируемой запорной арматурой и конденсатором по жидкой и газовой фазе соответственно. Установка позволяет сократить потери экстрагента при загрузке-выгрузке сырья и повысить производительность за счет интенсификации массообмена и ускорения диффузии экстрагента в сырье в процессе экстракции. Недостатком данной установки является неполное извлечение жирорастворимых экстрагируемых веществ. Все ранее известные установки не позволяли совместить процесс до- и сверхкритической экстракции в едином модуле с целью получения всего комплекса биологически активных веществ из растительного сырья.A gas-liquid extraction installation is also known (RF patent No. 2018236), which contains an extractor and an evaporator installed in a common housing, separated by a porous partition and connected by highways with adjustable stop valves and a condenser in the liquid and gas phases, respectively. The installation allows to reduce the loss of extractant during loading and unloading of raw materials and to increase productivity due to the intensification of mass transfer and acceleration of diffusion of the extractant in the raw material during the extraction process. The disadvantage of this installation is the incomplete extraction of fat-soluble extractable substances. All previously known installations did not allow to combine the process of pre- and supercritical extraction in a single module in order to obtain the whole complex of biologically active substances from plant materials.

За прототип полезной модели принята лабораторная установка, предложенная Касьяновым Г.И. (Кизим И.Е. «Пряности и экстракты». - Краснодар: КубГТУ, 1998. - с.35-36.). Она состоит из баллонов со сжиженным газом, конденсатора, внутреннего конденсатора, экстрактора, манипулятора, смотровых стекол, мисцеллосборника, термостатов, холодильного аппарата. Установка позволяет получать экстракты из растительного сырья в докритическом режиме с помощью жидкого диоксида углерода. Недостатком прототипа является неполное извлечение экстрагируемых веществ и длительность процесса экстрагирования.The laboratory setup proposed by G. Kasyanov was adopted as a prototype of the utility model. (Kizim I.E. "Spices and extracts." - Krasnodar: KubGTU, 1998. - p. 35-36.). It consists of liquefied gas cylinders, a condenser, an internal condenser, an extractor, a manipulator, sight glasses, a miscelline collector, thermostats, and a refrigeration unit. The installation allows to obtain extracts from plant materials in a subcritical mode using liquid carbon dioxide. The disadvantage of the prototype is the incomplete extraction of the extracted substances and the duration of the extraction process.

Задачей заявляемой модели является разработка единого экстракционного модуля, обеспечивающего проводить последовательное извлечение биологически активных веществ из растительного сырья при до- и сверхкритических параметрах газожидкостной экстракции. Это позволяет достичь увеличения скорости и полноты процесса экстракции и получить CO₂-экстракты обогащенные жиросодержащими и фенольными веществами.The objective of the claimed model is the development of a single extraction module that provides for the sequential extraction of biologically active substances from plant materials at sub- and supercritical parameters of gas-liquid extraction. This allows to increase the speed and completeness of the extraction process and to obtain CO ₂ extracts enriched in fat-containing and phenolic substances.

Техническим результатом является повышение эффективности извлечения биологически активных веществ из растительного сырья за счет использования жидкого диоксида углерода как в жидком (докритическом) так и в газообразном (сверхкритическом) состоянии. Это достигается тем, что в установке, содержащей конденсатор, экстрактор, дополнительно установлены: сверхкритический СО₂-экстрактор, сепаратор, испаритель-перегреватель, насос высокого давления и обратный клапан. Результатом применения данной полезной модели является возможность совмещения процессов до- и сверхкритической экстракции с целью увеличения скорости процесса извлечения биологически активных веществ из растительного сырья и получения CO₂-экстрактов, обогащенных жиросодержащими и фенольными веществами.The technical result is to increase the efficiency of extraction of biologically active substances from plant materials through the use of liquid carbon dioxide in both liquid (subcritical) and gaseous (supercritical) state. This is achieved by the fact that in an installation containing a condenser, an extractor, the following are additionally installed: supercritical CO ₂ extractor, separator, evaporator-superheater, high pressure pump and non-return valve. The result of applying this utility model is the possibility of combining the processes of pre- and supercritical extraction in order to increase the speed of the process of extracting biologically active substances from plant materials and to obtain CO ₂ extracts enriched in fat-containing and phenolic substances.

На фиг.1 изображена лабораторная установка для газожидкостной экстракции биологически активных веществ из растительного сырья.Figure 1 shows a laboratory installation for gas-liquid extraction of biologically active substances from plant materials.

Установка состоит из докритического СО₂-экстрактора 1, конденсатора 2, сверхкритического СО₂-экстрактора 3, сепаратора 4, испарителя-перегревателя 5, сборника экстракта 6, вентилей B₁-B₈, обратного клапана ОК, насоса высокого давления H₁.The installation consists of a subcritical CO ₂ extractor 1, a condenser 2, a supercritical CO ₂ extractor 3, a separator 4, an evaporator-superheater 5, an extract collector 6, valves B ₁ -B ₈ , an OK check valve, and a high pressure pump H ₁ .

Установка работает следующим образом. Предназначенное для экстрагирования измельченное растительное сырье в сетчатом контейнере загружается в докритический СО₂-экстрактор 1, который герметизируется, и через вентиль B₂ заливается жидким диоксидом углерода из конденсатора 2, снабженного рубашкой охлаждения. В течение 10-15 мин проходит экстракция настаиванием, а затем, в течение 35-40 мин, проточная экстракция при открытом вентиле В₅. Мисцелла собирается в испарителе-перегревателе 5, снабженном тепловой рубашкой. При поступлении в испаритель-перегреватель жидкий диоксид углерода резко вскипает и в виде газовой фазы через вентиль B₁ подается в конденсатор 2. После этого цикл докритической CO₂-экстракции многократно повторяется.Installation works as follows. The crushed plant material intended for extraction in a mesh container is loaded into a subcritical CO ₂ extractor 1, which is sealed and, through valve B _2, is filled with liquid carbon dioxide from a condenser 2 equipped with a cooling jacket. For 10-15 minutes, extraction takes place by infusion, and then, for 35-40 minutes, flow extraction with valve B ₅ open. Miscella is collected in the evaporator-superheater 5, equipped with a thermal jacket. When it enters the evaporator-superheater, liquid carbon dioxide boils sharply and is fed into the condenser 2 through the valve B ₁ through the valve B _1. After that, the cycle of subcritical CO ₂ extraction is repeated many times.

Установка позволят проводить процесс экстрагирования в сверхкритическом режиме при давлении свыше 7,2 МПа и температуре более 32°С. С этой целью используется сверхкритический экстрактор 3, в который перегружается проэкстрагированный в докритическом режиме шрот. Наличие в установке испарителя-перегревателя и насоса высокого давления позволяет использовать бескомпрессорный способ подачи CO₂, тем самым сократить энергетические и материальные затраты на реализацию сверхкритических экстракционных процессов.The installation will allow the extraction process to be performed in supercritical mode at a pressure of more than 7.2 MPa and a temperature of more than 32 ° C. For this purpose, a supercritical extractor 3 is used, into which the cake extracted in the subcritical mode is reloaded. The presence in the installation of the evaporator-superheater and high-pressure pump allows you to use the uncompressed method of supplying CO ₂ , thereby reducing energy and material costs for the implementation of supercritical extraction processes.

Таким образом полезная модель позволяет увеличить спектр выхода экстрактивных веществ, увеличить скорость экстракции за счет совмещения процессов до- и сверхкритической экстракции в едином экстракционном модуле и межфазового перехода жидкого диоксида углерода в газообразное состояние.Thus, the utility model allows increasing the yield spectrum of extractive substances, increasing the extraction rate by combining the processes of pre- and supercritical extraction in a single extraction module and the interphase transition of liquid carbon dioxide to a gaseous state.

Claims

Laboratory installation for gas-liquid extraction of biologically active substances from plant materials, including a condenser, extractor, characterized in that it additionally contains a supercritical CO ₂ extractor, separator, evaporator-superheater, high pressure pump and check valve, for carrying out processes of pre- and supercritical extraction in a single extraction module.