RU2049808C1

RU2049808C1 - Wood green extractor

Info

Publication number: RU2049808C1
Application number: RU93020960A
Authority: RU
Inventors: Г.М. Островский; Е.Г. Аксенова; Р.Ш. Абиев; В.И. Рощин; С.Н. Васильев; В.И. Ягодин
Original assignee: Островский Георгий Максимович
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1995-12-10

Abstract

FIELD: extracting apparatuses applicable in extraction of wood green for chemical processing in production of extracts enriched with biological active substances. SUBSTANCE: wood green extractor contains vessel accommodating false bottom, heater and condenser. Vessel internal space is communicated with oscillator and provided with chamber plunged from atop. Chamber lower open end is introduced to under false bottom. EFFECT: higher efficiency in production of extracts enriched with biologically active substances. 1 dwg

Description

Изобретение относится к экстракционным аппаратам и может быть использовано для экстрагирования из древесной зелени при химической ее переработке с целью получения обогащенных биологически активными веществами экстрактов. The invention relates to extraction apparatuses and can be used for extraction from green wood during its chemical processing in order to obtain extracts enriched with biologically active substances.

Известен роторно-дисковый экстрактор для древесной зелени, содержащий корпус с двумя дисками с нанесенными в радиальном направлении прорезями, один из которых неподвижен, а другой насажен на вал и соединен с электродвигателем. При вращении диска прорези в нем попеременно совмещаются с прорезями в неподвижном диске или смещаются относительно их, в результате чего создается пульсационное движение жидкостей среды, в значительной степени интенсифицирующее процессы переноса [1]
Однако работа такого экстрактора сопровождается разрушением древесной зелени, что связано с трудностями отделения ее от экстракта. Кроме того, экстрактор имеет повышенные энергозатраты из-за большого сопротивления движению рабочей среды в узком зазоре при вращении диска.Known rotary disk extractor for green wood, containing a housing with two disks with radially applied slots, one of which is stationary, and the other is mounted on a shaft and connected to an electric motor. When the disk rotates, the slots in it are alternately aligned with the slots in the fixed disk or are shifted relative to them, as a result of which a pulsating motion of the medium’s fluids is created, which significantly intensifies the transfer processes [1]
However, the operation of such an extractor is accompanied by the destruction of woody greens, which is associated with the difficulties of separating it from the extract. In addition, the extractor has increased energy consumption due to the high resistance to movement of the working medium in a narrow gap during rotation of the disk.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является дефлегмационно-оросительный экстрактор для древесной зелени, содержащий цилиндрическую емкость с размещенными во внутренней ее полости ложным днищем, подогревателем и конденсатором, в котором экстрагирование находящейся на ложном днище измельченной древесной зелени осуществляют при противоточном движении пара и конденсата экстрагента. Это способствует равномерному распределению экстрагента в неподвижном слое древесной зелени и возможности получения высококонцентрированных экстрактов [2]
Однако из-за длительного пребывания лабильных биологически активных веществ при высокой температуре в зоне нагрева происходит их разложение, кроме того велики энергозатраты по причине обработки древесной зелени паром и конденсатом экстрагента, недостаточна степень извлечения экстрактивных веществ.The closest in technical essence and the achieved results is a reflux-irrigation extractor for green wood containing a cylindrical container with a false bottom placed in its internal cavity, a heater and a condenser, in which the ground green greens located on the false bottom are extracted with countercurrent movement of steam and condensate extractant. This contributes to a uniform distribution of the extractant in a fixed layer of woody greenery and the possibility of obtaining highly concentrated extracts [2]
However, due to the long stay of labile biologically active substances at a high temperature in the heating zone, they decompose, in addition, energy costs are high due to the processing of green wood with steam and extractant condensate, and the degree of extraction of extractives is insufficient.

Задача изобретения повышение выхода экстрактивных веществ, сохранение их биологической активности и снижение энергозатрат. The objective of the invention is to increase the yield of extractive substances, preserve their biological activity and reduce energy consumption.

Для этого в экстракторе для древесной зелени, содержащем емкость с размещенными во внутренней ее полости ложным днищем, подогревателем и конденсатором, внутренняя полость емкости соединена с генератором колебаний и снабжена заглушенной вверху камерой, нижний открытый конец которой выведен под ложное днище. To do this, in an extractor for green wood containing a container with a false bottom placed in its internal cavity, a heater and a condenser, the internal cavity of the container is connected to an oscillation generator and provided with a chamber muffled at the top, the lower open end of which is brought out under the false bottom.

При наличии заглушенной вверху камеры после заполнения емкости экстрагентом в камере образуется газовая полость, которая может служить буферной (резонансной) или пульсационной в зависимости от выбранного способа соединения генератора колебаний с емкостью. Поскольку в емкости имеется другая (остаточная, необходимая для отвода пара экстрагента) газовая полость между крышкой и слоем экстрагента с древесной зеленью, то в этом случае с помощью генератора колебаний можно осуществлять колебательные воздействия на жидкофазную среду в резонансном режиме (по аналогии с теми, которые возникают при колебаниях находящегося между двумя пружинами груза, где грузом является жидкофазная среда, а пружинами газовые полости). Благодаря работе экстрактора в резонансном режиме резко сокращаются его энергозатраты, поскольку в процессе экстрагирования экстрагент находится в жидкофазном состоянии и не требует испарения и конденсации, а затраты энергии на создание резонансного режима и его поддержание малы по сравнению с затратами на них. In the presence of a chamber muffled at the top after filling the container with extractant, a gas cavity is formed in the chamber, which can serve as a buffer (resonance) or pulsating cavity, depending on the chosen method of connecting the oscillation generator to the tank. Since the tank has another (residual, necessary for venting extractant vapor) gas cavity between the cover and the extractant layer with wood green, in this case, using the oscillation generator, it is possible to carry out oscillatory effects on the liquid-phase medium in the resonant mode (by analogy with those arise when the load is between the two springs, where the load is a liquid-phase medium, and gas springs are springs). Owing to the operation of the extractor in the resonant mode, its energy consumption is sharply reduced, since the extractant is in the liquid phase state during extraction and does not require evaporation and condensation, and the energy consumption for creating the resonant mode and maintaining it is small compared to their costs.

При организации резонансных колебаний жидкофазной среды с необходимой частотой и амплитудой можно создать такие условия, при которых она будет испытывать гораздо более мощные динамические воздействия по сравнению с безрезонансными колебаниями или гравитационным течением и совершать возвратно-поступательные перемещения относительно камеры (из камеры в полость емкости и наоборот), что приведет к более быстрому вымыванию экстрактивных веществ с поверхности измельченной древесной зелени и проникновению экстрагента во внутренние полости клеток, при пульсационных перемещениях которого возможно и разрушение межклеточных мембран. В результате таких воздействий сокращается время экстрагирования до 1-1,5 ч, происходит обогащение экстракта биологически активными веществами и повышается их выход. When organizing resonant vibrations of a liquid-phase medium with the necessary frequency and amplitude, it is possible to create conditions under which it will experience much more powerful dynamic effects compared to resonance-free oscillations or gravitational flow and perform reciprocating movements relative to the chamber (from the chamber to the cavity of the tank and vice versa ), which will lead to a more rapid leaching of the extractives from the surface of the chopped wood green and penetration of the extractant into the internal polo ti cells with pulsating movements which possibly destruction of intracellular membranes. As a result of such effects, the extraction time is reduced to 1-1.5 hours, the extract is enriched with biologically active substances and their yield is increased.

Предпочтительнее совмещать ложное днище с днищем контейнера с измельченной древесной зеленью, в этом случае упрощаются процессы ее загрузки и выгрузки, отделения экстракта от отработанного сырья. It is preferable to combine the false bottom with the bottom of the container with chopped wood greens, in this case, the processes of loading and unloading it, separating the extract from the spent raw materials are simplified.

Генератор колебаний может быть подсоединен к внутренней полости емкости в верхней части (колебания передаются через верхнюю газовую полость) либо к той ее части, которая заполнена экстрагентом (колебания передаются непосредственно жидкофазной среде), либо к газовой полости камеры. Предпочтительнее передача колебаний через газовую полость камеры, поскольку верхняя часть полости емкости обычно соединена с выносным конденсатором паров экстрагента и, следовательно, с атмосферой, в этом случае эффективность колебательных воздействий снижается из-за трудностей перевода их в резонансный режим. The oscillation generator can be connected to the internal cavity of the vessel in the upper part (the oscillations are transmitted through the upper gas cavity) or to the part that is filled with the extractant (the oscillations are transmitted directly to the liquid-phase medium) or to the gas cavity of the chamber. It is preferable to transmit oscillations through the gas cavity of the chamber, since the upper part of the cavity of the tank is usually connected to a remote condenser of vapors of the extractant and, therefore, to the atmosphere, in this case, the effectiveness of vibrational effects is reduced due to the difficulties of transferring them to the resonance mode.

Экстрактор может быть применен для экстрагирования любого подобного по дисперсности древесной зелени растительного или другого сырья. The extractor can be used to extract any plant or other raw materials of a similar fineness from woody greens.

На чертеже показан предлагаемый экстрактор. The drawing shows the proposed extractor.

Экстрактор состоит из емкости 1 со съемными крышкой 2 и днищем 3. Внутри емкости установлен контейнер 4, имеющий ложное днище (решетку) 5 и заглушенную вверху камеру 6, нижний открытый конец которой выведен под ложное днище 5. Внутренняя полость камеры 6 сообщена через трубопровод 7 с генератором 8 пневматических импульсов. Контейнер 4 заполнен измельченной древесной зеленью 9, а емкость 1 экстрагентом с образованием в ней остаточной газовой полости 10, высота которой может регулироваться уровнем размещения переливного патрубка 11, и газовой полости 12 в камере 6. Экстрактор снабжен также внутренним подогревателем 13 и при необходимости теплообменной рубашкой 17 и 15, конденсатором-крышкой 2 и технологическими штуцерами 14 для загрузки экстрагента и отвода его пара 15 для выгрузки экстракта и 16 для подачи острого водяного пара. The extractor consists of a container 1 with a removable cover 2 and a bottom 3. Inside the container, a container 4 is installed, having a false bottom (grill) 5 and a chamber 6 plugged at the top, the lower open end of which is brought out under the false bottom 5. The inner cavity of the chamber 6 is communicated through a pipeline 7 with generator 8 pneumatic pulses. The container 4 is filled with chopped wood greenery 9, and the container 1 is extracted with the formation of a residual gas cavity 10 in it, the height of which can be adjusted by the level of placement of the overflow pipe 11 and gas cavity 12 in the chamber 6. The extractor is also equipped with an internal heater 13 and, if necessary, a heat exchange jacket 17 and 15, a condenser-cap 2 and technological fittings 14 for loading the extractant and removing its steam 15 for unloading the extract and 16 for supplying sharp water vapor.

Экстрактор работает следующим образом. The extractor works as follows.

После загрузки контейнера 4 с измельченной древесной зеленью в емкость 1, ее заполнения экстрагентом через штуцер 14 с образованием газовой полости 10 заданной высоты и герметизации с помощью съемной крышки 2 включают внутренний подогреватель 13 и при необходимости подают теплоноситель в теплообменную рубашку 17, доводят рабочую температуру экстрагента до заданной и поддерживают ее постоянной на протяжении всего периода экстрагирования. Одновременно с подогревателем включают конденсатор и генератор пневматических импульсов 8 и регулированием его частоты и амплитуды устанавливают резонансный режим колебаний (который фиксируют по изменению рабочего давления) и поддерживают его постоянным на протяжении всего процесса экстрагирования. After loading the container 4 with the chopped wood greens into the container 1, filling it with extractant through the nozzle 14 with the formation of a gas cavity 10 of a given height and sealing with the removable cover 2, the internal heater 13 is turned on and, if necessary, the coolant is supplied to the heat exchange jacket 17, the working temperature of the extractant is brought to a given and keep it constant throughout the entire extraction period. Simultaneously with the heater, a capacitor and a pneumatic pulse generator 8 are turned on, and by controlling its frequency and amplitude, a resonant mode of oscillation (which is fixed by a change in operating pressure) is established and maintained constant throughout the extraction process.

При резонансном режиме колебаний экстрагент совершает возвратно-поступательные движения в слое древесной зелени, которые приводят к взвешиванию твердых частиц и их перемещению в экстрагенте, при этом амплитуда колебаний экстрагента резко возрастает по сравнению с задаваемой генератором колебаний. In the resonant mode of oscillations, the extractant performs reciprocating movements in the layer of woody greenery, which lead to the weighing of solid particles and their movement in the extractant, while the amplitude of the extractant oscillations increases sharply compared to the specified oscillation generator.

По окончании экстрагирования отключают подачу теплоносителя, открывают штуцер 15 и сливают экстракт из емкости в сборник (возможно без отключения генератора колебаний) до уровня размещения ложного днища 5. At the end of the extraction, the coolant supply is turned off, the nozzle 15 is opened and the extract is drained from the tank into the collector (possibly without switching off the oscillation generator) to the level of placement of the false bottom 5.

Затем отключают генератор 8 пневматических импульсов. Доводят температуру оставшегося в емкости экстрагента с экстрактом (с помощью подогревателя 13) до кипения и его конденсатом (при конденсации паров на крышке-конденсаторе 2 или в выносном конденсаторе) проводят смыв остатков экстракта с отработанного сырья, после чего сливают остатки экстракта через штуцер 15 и осуществляют отдувку остатков экстрагента острым водяным паром, подводимым через штуцер 16. По окончании отдувки экстрагента сливают остатки водного его раствора, снимают верхнюю крышку 2 и выгружают контейнер 4 с отработанным сырьем. Then turn off the generator 8 pneumatic pulses. The temperature of the extractant remaining in the container with the extract (using heater 13) is brought to a boil and its condensate (upon condensation of vapors on the lid-condenser 2 or in a remote condenser), the extract residues are washed off from the spent raw materials, after which the remaining extract is drained through the nozzle 15 and carry out the blowing off of the extractant residues with sharp steam supplied through the nozzle 16. After the blowing off of the extractant, the remaining aqueous solution is drained, the top cover 2 is removed and the container 4 with the spent raw material is unloaded .

В предлагаемом экстракторе пульсационно-резонансного типа емкостью 0,075 м³ (диаметр 0,4 м, высота 0,6 м) с при загрузке 12,5 кг измельченной до волокнистого состояния древесной зелени 50%-ной влажности и экстрагировании бензином БР-1 с амплитудой вынужденных колебаний 5 мм и частотой резонансных колебаний 5 Гц в течение 1,5 ч выход экстрактивных веществ (по сухому остатку) составляет 9% от абс.сух.сырья (или 95% от теоретически возможного), из них жирорастворимых веществ 80% При этом потребляемая мощность составляет 0,5 кВт/кг абс.сух.сырья.In the proposed pulsation-resonance type extractor with a capacity of 0.075 m ³ (diameter 0.4 m, height 0.6 m) with a load of 12.5 kg of wood greens chopped to a fibrous state of 50% humidity and extraction with BR-1 gasoline with amplitude forced vibrations of 5 mm and a resonance frequency of 5 Hz for 1.5 hours, the yield of extractive substances (by dry residue) is 9% of abs. dry raw materials (or 95% of theoretically possible), of which 80% of fat-soluble substances power consumption is 0.5 kW / kg abs. dry raw materials.

В базовом дефлегмационно-оросительном экстракторе (объем 1,3 м³, диаметр 1,0 м, высота 2,0 м) при плотности орошения 15 кг/(кг ˙ ч) на загрузку из 350 кг древесной зелени аналогичной дисперсности выход экстрактивных веществ за 3 ч экстрагирования бензином той же марки составляет 5% от абс.сух.сырья, из них жирорастворимых веществ 60% при потребляемой мощности 1,5 кВт/кг абс. сух.сырья.In a basic reflux and irrigation extractor (volume 1.3 m ³ , diameter 1.0 m, height 2.0 m) with an irrigation density of 15 kg / (kg ˙ h) per load of 350 kg of green wood of similar dispersion, the yield of extractives 3 hours of extraction with gasoline of the same brand is 5% of abs. Dry raw materials, of which fat-soluble substances 60% at a power consumption of 1.5 kW / kg abs. dry raw materials.

Таким образом, предлагаемое решение позволяет повысить более чем в полтора раза выход экстрактивных веществ и приблизить его к теоретически возможному при увеличении содержания пигментов в них на 30% и снижении энергозатрат практически в три раза. Thus, the proposed solution allows to increase the yield of extractives by more than one and a half times and bring it closer to the theoretically possible one by increasing the pigment content in them by 30% and reducing energy consumption by almost three times.

Claims

EXTRACTOR FOR WOOD GREEN, containing a container with a lid serving as a vapor condenser, a lattice false bottom and a heater are installed inside the container, characterized in that a chamber is muffled from above, the lower open portion of which is located under the false bottom, while the extractor is equipped with a pneumatic generator pulses, which is communicated by the pipeline with the internal cavity of the specified chamber to create a resonant mode of oscillation in the medium being treated.