установка для экстракции биологического сырья

Формула изобретения

Установка для экстракции биологического сырья, содержащая соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель, конденсатор, средства подачи сырья и экстрагента, сборник экстракта и шрота, отличающаяся тем, что установка снабжена барботером с отверстиями, выполненными в виде сверхзвуковых сопл, на входах в которые установлены завихрители потока газовой фазы, при этом барботер в нижней части экстрактора соединен магистралью с регулируемой арматурой с выходом газовой фазы испарителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для извлечения биологически активных веществ из натурального сырья.

Известна установка для экстракции биологического сырья, содержащая соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, а также средства подачи сырья и экстракта и сборники экстракта и шрота.

Недостатком этой установки является экстенсивность экстракции. Задачей изобретения является интенсификация процесса экстракции за счет улучшения условий контакта фаз.

Поставленная задача решается тем, что установка для экстракции биологического сырья, содержащая соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, а также средства подачи сырья и экстрагента и сборники экстракта и шрота, согласно изобретению снабжена барботером с отверстиями в виде сверхзвуковых сопл, на входах в которые установлены завихрители, установленным в нижней части экстрактора и соединенным магистралью с регулируемой запорной арматурой с выходом газовой фазы испарителя.

Это позволяет интенсифицировать процесс экстракции при развитии поверхности контакта фаз и снижении диффузионного сопротивления сырья.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 фрагмент барботера.

Установка для экстракции биологического сырья содержит соединенные в замкнутый контур экстрактор 1, испаритель 2 и конденсатор 3, средства 4 и 5 подачи сырья и экстрагента соответственно, соединенные с экстрактором 1, сборники 6 и 7 экстракта и шрота соответственно, соединенные с испарителем 2 и экстрактором 1 соответственно, и барботер 8, установленный в нижней части экстрактора 1 и соединенный с выходом газовой фазы испарителя 2 магистралью 9 с запорной арматурой, выполненной, например, в виде ругулируемого клапана 10. Отверстия барботера 8 выполнены в виде сверхзвуковых сопл 11, снабженных установленными на входах завихрителями 12.

Установка работает следующим образом.

Средствами 4 и 5 в экстрактор подают сырье и экстрагент в непрерывном потоке. Из экстрактора 1 экстрагент с растворенными в нем экстрактивными веществами стекает в испаритель 2, в котором происходит их разделение путем повышения температуры и перевода экстрагента в газовую фазу. Поток газовой фазы экстрагента делится на две части, одна из которых поступает в конденсатор 3, ожижается и возвращается в экстрактор 1, а другая по магистрали 9 через регулируемый клапан 10 поступает в барботер 8. Проходя через завихрители 12 и сверхзвуковые сопла 11 барботера 8, поток газовой фазы экстрагента закручивается, достигает сверхзвуковой скорости течения и охлаждается за счет адиабатного расширения. На выходе их сверхзвуковых сопл 11 происходит турбулентный срыв струй газовой фазы экстрагента, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Закрученный сверхзвуковой поток газовой фазы экстрагента имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения с ультразвуковой частотой до дробления на отдельные пузырьки, всплывающие в экстракционной смеси под действием силы инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и гравитационных сил. В таких условиях происходит практически равномерное перемешивание экстракционной смеси, а в пузырьках газовой фазы экстрагента возникают тороидальные потоки и пульсации объема, что значительно ускоряет процесс обновления поверхностей контакта фаз и уменьшает толщину пограничных ламинарных слоев. В результате при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100-500, осредненные по времени числа Нуссельта составляет 20-40. При теплообмене такой интенсивности пузырьки газовой фазы экстракта охлаждаются и конденсируются в экстракционной смеси со схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. В результате ультразвукового воздействия происходит разрушение клеточных мембран обрабатываемого сырья, что приводит к многократному увеличению поверхности контакта фаз в экстракционной смеси и резкому падению диффузионного сопротивления сырья. Определяемый в таком случае при граничных условиях первого ряда, когда критерий Био стремится к бесконечности, критерий Шервуда составляет 30-50, то есть происходит значительная интенсификация массообмена в экстракторе 1. После завершения истощающей экстракции перекрывают клапан 10, прекращают подачу экстрагента в экстрактор 1 из средства 5 и конденсатора 3, осуществляя его наполнение в последнем. Затем сливают наполненный экстракт из испарителя 2 в сборник 6, выгружают шрот из экстрактора 1 в сборник 7, после чего цикл работы установки повторяется.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет улучшения условий контакта фаз.