Результат интеллектуальной деятельности: Установка для экстракции растительного сырья

Изобретение относится к оборудованию экстракции растительного сырья и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.

Известен способ комплексной переработки древесной зелени, для осуществления которого используют установку, включающую экстракционную тарельчатую камеру непрерывного типа, парогенератор, пароперегреватель, эжектор, холодильник, флорентинное устройство, имеющее патрубки вывода легкой фракции и флорентинной жидкости, см. RU Патент №2404238, МПК C11B 9/02 (2006.01), 2009.

Недостатком указанного объекта является возможность перерабатывать древесную зелень только хвойных пород.

Известна установка для экстракции растительного сырья, включающая экстракционную камеру, выполненную в виде цилиндрического корпуса, холодильник и сита. В нижней и верхней частях экстракционной камеры выполнены отверстия, причем в нижней части экстракционной камеры установлены сменные сита, холодильник выполнен в виде цилиндра и снабжен раструбом и фланцем в нижней части, при этом раструб соединен с корпусом экстракционной камеры, а в цилиндрической части холодильника расположены вертикальные трубки, жестко связанные пластинами, выполненные заподлицо с верхней пластиной и выступающие за нижнюю пластину, причем верх цилиндрической части снабжен отверстием с резьбой для регулирования давления, см. RU Патент №2281135, МПК B01D 11/02 (2006.01), F28D 1/053 (2006.01), 2006.

Недостатками известной установки является то, что она позволяет получить суммарный экстракт без разделения на целевые продукты.

Наиболее близкой по технической сущности является установка для экстракции растительного сырья, включающая экстракционную камеру, выполненную в виде цилиндрического корпуса с установленными в нижней части сменными ситами и отверстиями в верхней и нижней частях, экстракционная камера снабжена крышкой-охладителем. Экстракционная камера последовательно соединена с холодильником, имеющим патрубки ввода пара и хладагента и патрубки вывода конденсата и хладагента, и с флорентинным устройством, которое имеет патрубки ввода конденсата, вывода легкой фракции и вывода флорентинной жидкости. Холодильник соединен с выходом парового потока крышки-охладителя, а флорентинное устройство соединено с корпусом экстракционной камеры, образуя замкнутый цикл, см. RU Патент на полезную модель №116780, МПК B01D 11/02 (2006.01), 2011.

Недостатком известной установки является низкий выход ценных компонентов из растительного сырья, в связи с разрушением чувствительных к температурам компонентов, а также недостатком является большие энергозатраты на прогрев экстрагента.

Технической проблемой является низкий выход ценных компонентов из растительного сырья, в связи с разрушением чувствительных к температурам компонентов, а также недостатком является большие энергозатраты на прогрев экстрагента.

Решение технической проблемы по повышению выхода ценных компонентов из растительного сырья, чувствительных к температурам и уменьшению энергозатрат обеспечивается установкой для экстракции растительного сырья, включающей экстракционную камеру, выполненную в виде цилиндрического корпуса с крышкой, с установленными в нижней ее части сменными ситами, имеющую отверстия в верхней и нижней частях, которая последовательно соединена с холодильником, имеющим патрубки ввода пара и хладагента и патрубки вывода конденсата и хладагента, и с флорентинным устройством, имеющим патрубки ввода конденсата, вывода легкой фракции и вывода флорентинной жидкости, соединенным с экстракционной камерой, образуя замкнутый цикл, согласно изобретению установка дополнительно снабжена эжекторным насосом с патрубками нагнетания и всасывания, жидкостным насосом, вакуумным насосом, дросселирующим устройством, кристаллизатором с патрубком ввода экстрагента и патрубком вывода пара, экстракционная камера дополнительно имеет патрубок вывода пара, расположенный под ситами, холодильник и флорентинное устройство выполнены в едином корпусе, при этом флорентинное устройство имеет наклонную перегородку, которая разделяет ее на зону приема конденсата и зону сепарации, зона приема конденсата сообщена через вакуумный насос с патрубком всасывания эжекторного насоса, патрубок вывода флорентинной жидкости сообщен через жидкостный насос с патрубком ввода хладагента, патрубок вывода хладагента сообщен с отверстиями в верхней и нижней части экстракционной камеры и расположен на уровне патрубка вывода пара из экстракционной камеры, кристаллизатор через патрубок ввода экстракта сообщен с отверстием в нижней части экстракционной камеры, а патрубок вывода пара из кристаллизатора сообщен с вакуумным насосом, патрубок вывода конденсата из холодильника соединен с дросселирующем устройством и через патрубок ввода конденсата флорентинного устройства сообщен с зоной сепарации флорентинного устройства, а патрубок вывода легкой фракции из флорентинного устройства расположен выше уровня патрубка ввода конденсата, патрубок вывода флорентинной жидкости расположен на уровне патрубка ввода конденсата в флорентинное устройство.

Решение технической задачи позволяет повысить выход ценных компонентов и снизить энергозатраты за счет использования отработанного хладагента, не требующего дополнительного нагрева, в качестве экстрагента.

Общий вид установки представлен, см Фиг. 1.

Установка для экстракции растительного сырья содержит экстракционную камеру 1 с крышкой 2, с установленными в нижней ее части сменными ситами 3, снабженную патрубками вывода пара 4, 5, отверстиями 6 и 7 в верхней и нижней части, холодильник 8, состоящий из коллектора ввода паров экстрагента 9, поверхности конденсации паров 10, коллектора вывода конденсата 11, и имеющий патрубок ввода хладагента 12, патрубок вывода хладагента 13 и патрубок вывода конденсата 14, флорентинное устройство 15, снабженное патрубком ввода конденсата 16, содержащим воронку 17, патрубком вывода легкой фракции 18, патрубком вывода флорентинной жидкости 19, сборником флорентинной жидкости 20, патрубком для линии вакуумирования 21, наклонной перегородкой 22, которая служит разделителем флорентинного устройства 15 на зону приема конденсата 23 и зону сепарации 24, эжекторный насос 25 с патрубком нагнетания 26 и патрубком всасывания 27, жидкостный насос 28, вакуумный насос 29, дросселирующее устройство 30, кристаллизатор 31, с патрубком ввода экстрагента 32 и патрубком вывода пара 33, нагреватель 34, включающий регулятор температуры 35 и датчик температуры 36, вакууметр 37, буферную емкость 38, моно-вакуумметр 39, обратный клапан 40, вентили 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, датчики уровня 55.

Установка для экстракции растительного сырья - хвойных пород древесины работает следующим образом. Растительное сырье размещают между сменными ситами 3, в экстракционную камеру 1 при всех открытых вентилях наливают экстрагент из буферной емкости 38, закрывают вентили 46 и 51 и включают вакуумный насос 29. После откачки инертного газа закрывают вентиль 42, 43, 45, открывают вентиль 46 и включают нагреватель 34. Образовавшиеся пары экстрагента, проходя через сырье, захватывают находящееся в нем эфирное масло и через патрубок вывода пара 5 экстракционной камеры и эжекторный насос 25 поступают в коллектор ввода паров экстрагента 9 холодильника 8. Далее пары экстрагента контактируют с поверхностью конденсации паров 10 и конденсируются. Конденсат стекает в коллектор вывода конденсата 11 и через патрубок вывода конденсата 14 поступает в зону приема конденсата 23 флорентинного устройства 15. Данная зона связана через вакуумный насос 29 с патрубком всасывания 27 эжекторного насоса 25 и в ней происходит испарительное охлаждение поступаемого конденсата, что улучшает дальнейшую его сепарацию. Затем поступаемый конденсат из зоны приема конденсата 23 через воронку 17 и патрубок ввода конденсата 16 стекает в зону сепарации 24, в которой разделяется на эфирное масло и флорентинную жидкость. Масло через патрубок вывода легкой фракции 18, расположенный выше уровня патрубка ввода конденсата 16 в флорентинное устройство 15, поступает в сборник масла (на чертеже не показан), а флорентинная жидкость через патрубок вывода флорентинной жидкости 19, расположенный на уровне патрубка ввода конденсата 16 в флорентинное устройство 15, поступает через открытый вентиль 54 в сборник флорентинной жидкости 20. Флорентинная жидкость, при помощи жидкостного насоса 28, поступает через обратный клапан 40 и патрубок ввода хладагента 12 в холодильник 8, где используется в качестве хладагента для конденсации вновь поступающих паров экстрагента. Работа жидкостного насоса 28 регулируется датчиками уровня 55, установленными в середине сборника флорентинной жидкости. Отработанный хладагент, отобрав тепловую энергию у поступающих паров эктрагента, через патрубок вывода хладагента 13, расположенный на уровне патрубка вывода пара 4 из экстракционной камеры 1, буферную емкость 38 и открытый вентиль 44 поступает в качестве экстрагента в отверстие в нижней части 7 экстракционной камеры 1. Процесс экстракции протекает до исчерпывания масла в сырье. По его завершении при выключенном нагревателе 34 оставшийся экстракт из экстракционной камеры 1 сливают в кристаллизатор 31. В результате экстракции хвойных пород древесины с использованием заявленной установки получают эфирное масло в количестве 3%, каротин в количестве 0,6%, витамин С в количестве 1,5% и протеин в количестве 5,8%.

При экстракции растительного сырья - лиственных пород древесины процесс ведут аналогичным образом, за исключением того, что образовавшиеся пары экстрагента в экстракционной камере 1 через патрубок вывода пара 4, расположенный под ситами, и эжекторный насос 25 поступают в коллектор ввода паров экстрагента 9 холодильника 8, а отработанный хладагент, отобрав тепловую энергию у поступающих паров экстрагента, через патрубок вывода хладагента 13, буферную емкость 38, открытый вентиль 43 поступает в качестве экстрагента в отверстие 6 в верхней части экстракционной камеры 1, и орошает растительное сырье сверху. По окончанию процесса экстракции полученный экстракт концентрируют при закрытом вентиле 43 и сливают в кристаллизатор 31, где кристаллизуют испарительным охлаждением при открытом вентиле 53. В результате экстракции лиственных пород древесины с использованием заявленной установки получают флавоноиды в количестве 1,3% и гликозиды в количестве 14,9%.

Таким образом, совокупность признаков заявленной установки для экстракции растительного сырья позволяет повысить выход ценных компонентов: при экстракции хвойных пород древесины получают эфирные масла в количестве 3%, и чувствительные к температурам каротин в количестве 0,6%, витамин С в количестве 1,5% и протеин в количестве 5,8%, тогда как по прототипу получают эфирные масла в количестве 3%, каротин в количестве 0,2%, витамин С в количестве 0,5% и протеин в количестве 1,2%; при экстракции лиственных пород древесины получают чувствительные к температурам флавоноиды, в количестве 1,3%, гликозиды, в количестве 14,9%, тогда как по прототипу получают флавоноиды в количестве 0,3%, а гликозиды в количестве 3,7%. Заявленная установка позволяет снизить энергозатраты за счет использования отработанного хладагента, не требующего дополнительного нагрева в качестве экстрагента.