RU2060264C1

RU2060264C1 - Horizontal extractor for extracting vegetable oils with nonpolar extractant

Info

Publication number: RU2060264C1
Application number: RU94036033A
Authority: RU
Inventors: В.А. Ломачинский; О.И. Квасенков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: oil production. SUBSTANCE: extractor has horizontal case separated with vertical partitions into two sections. Perforated cylindrical/conical drum is segregated with a bead. Diffuser section covers cylindrical section of the drum. Perforated stator is made of permanent magnet with poles placed radially. Openings of the magnet are provided with swirl generators and placed together with supersonic jets in similar planes on coaxial circulars with unequal circumferential pitch. Mean to feed extractant under pressure is connected to case section through a pipe. Stator and feed and outlet pipes are installed in the case. EFFECT: high efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию масложировой промышленности и может быть использовано при экстракционном извлечении растительных масел неполярными экстрагентами. The invention relates to equipment for the oil industry and can be used in the extraction extraction of vegetable oils with non-polar extractants.

Известен горизонтальный секционный экстрактор для извлечения растительных масел неполярными экстрагентами, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на секции, соосно установленный на приводном валу с зазором относительно корпуса перфорированный барабан с закрепленными на нем лопатками и патрубки подачи и отвода сырья и экстрагента. A horizontal sectional extractor for extracting vegetable oils by non-polar extractants is known, comprising a horizontal body divided by vertical partitions into sections, a perforated drum with blades fixed to it and a blade fixed to it and nozzles for supplying and discharging raw materials and extractant are coaxially mounted on the drive shaft with a gap relative to the body.

Недостатками этого экстрактора являются низкий выход целевого продукта и экстенсивность процесса экстракции. The disadvantages of this extractor are the low yield of the target product and the intensity of the extraction process.

Задачей изобретения является интенсификация процесса экстракции и увеличение выхода целевого продукта. The objective of the invention is to intensify the extraction process and increase the yield of the target product.

Поставленная задача решается тем, что горизонтальный секционный экстрактор для извлечения растительных масел неполярными экстрагентами, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на секции, соосно установленный на приводном валу с зазором относительно корпуса перфорированный барабан с закрепленными на нем лопатками и патрубки подачи и отвода сырья и экстрагента, согласно изобретению, снабжен средством подачи экстрагента под давлением в первую по ходу материала секцию корпуса, соединенным с ней соответствующим патрубком, и охватывающим барабан перфорированным статором, выполненным из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов, каждое отверстие перфорации которого снабжено завихрителем потока и расположено в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом с отверстиями перфорации барабана, каждое отверстие перфорированного барабана выполнено в виде сверхзвукового сопла, перфорированный барабан имеет диффузорный и цилиндрический участки и снабжен буртиком, укрепленным на внутренней поверхности в плоскости размещения перегородки корпуса и выполнен с диффузорным участком во второй по ходу материала секции корпуса, каждая лопатка закреплена на внутренней поверхности перфорированного барабана на цилиндрическом участке его с образованием радиального зазора с его внутренней поверхностью по величине не меньше высоты буртика, а приводной вал выполнен полым с одним или несколькими отверстиями для сообщения его полости с полостью цилиндрического участка перфорированного барабана и заглушен с одного конца, а другим концом соединен с патрубком подачи экстрагента. The problem is solved in that a horizontal sectional extractor for extracting vegetable oils with non-polar extractants, containing a horizontal housing, divided by vertical partitions into sections, coaxially mounted on the drive shaft with a gap relative to the housing, a perforated drum with blades fixed to it and nozzles for supplying and discharging raw materials and extractant , according to the invention, is equipped with means for supplying extractant under pressure to the first section of the housing along the material connected to it respectively with a perpendicular stator and a drum covering a drum made of a permanent magnet with a radial pole arrangement, each perforation hole of which is equipped with a flow swirl and is located in the same planes along coaxial circles with unequal and non-multiple circumferential steps with drum perforation holes, each hole of the perforated drum is made in in the form of a supersonic nozzle, the perforated drum has diffuser and cylindrical sections and is equipped with a shoulder mounted on the inside the surface in the plane of placement of the partition wall of the housing and is made with a diffuser section in the second section of the housing along the material, each blade is mounted on the inner surface of the perforated drum on its cylindrical section with the formation of a radial clearance with its inner surface not less than the height of the shoulder, and the drive shaft made hollow with one or more holes for communication of its cavity with the cavity of the cylindrical section of the perforated drum and is muffled from one end and the other to ntsom connected to the supply pipe extractant.

Это позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет улучшения условий контакта фаз и увеличить выход экстрактивных веществ за счет снижения диффузионного сопротивления сырья и электроконвективного массопереноса полярных веществ липидной фракции. This allows you to intensify the extraction process by improving the phase contact conditions and to increase the yield of extractive substances by reducing the diffusion resistance of the raw materials and electroconvective mass transfer of polar substances of the lipid fraction.

На фиг.1 изображен предлагаемый экстрактор, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 узел I на фиг.1. Figure 1 shows the proposed extractor, a longitudinal section; figure 2 section aa in figure 1; in Fig.3 node I in Fig.1.

Горизонтальный секционный экстрактор для извлечения растительных масел неполярными экстрагентами содержит горизонтальный корпус 1, разделенный вертикальными перегородками 2 на секции 3 и 4, соосно установленный на полом валу 5 с заглушкой 6 и отверстиями 7 перфорированный барабан, состоящий из цилиндрического 8 и диффузорного 9 участков, разделенных буртиком 10 на внутренней поверхности, расположенным в плоскости средней перегородки 2 корпуса 1, привод 11 вращения вала 5, лопатки 12, закрепленные на внутренней поверхности цилиндрического участка 8 барабана с образованием радиального зазора по величине не меньше высоты буртика 10, перфорированный статор 13, выполненный из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов и охватывающий цилиндрический участок 8 барабана, отверстия которого выполнены в виде сверхзвуковых сопл 14 и размещены с отверстиями 15 перфорации статора 13, снабженными завихрителями 16, в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, патрубок 17 подачи сырья, сообщенный с полостью цилиндрического участка 8 барабана, патрубок 18 подачи экстрагента, соединенный с полостью вала 5, средство 19 подачи экстрагента под давлением, соединенное с секцией 3 корпуса 1 патрубком 20, патрубок 21 отвода экстракта, соединенный с секцией 4 корпуса 1, и патрубок 22 отвода шрота, сообщенный с полостью диффузорного участка 9 барабана. A horizontal sectional extractor for extracting vegetable oils by non-polar extractants contains a horizontal housing 1, divided by vertical partitions 2 into sections 3 and 4, coaxially mounted on a hollow shaft 5 with a plug 6 and holes 7, a perforated drum consisting of a cylindrical 8 and diffuser 9 sections separated by a shoulder 10 on the inner surface located in the plane of the middle partition 2 of the housing 1, the drive 11 of the rotation of the shaft 5, the blades 12, mounted on the inner surface of the cylindrical part drum fabric 8 with a radial clearance of at least a height of shoulder 10, a perforated stator 13 made of a permanent magnet with a radial pole arrangement and covering the drum cylindrical section 8, the holes of which are made in the form of supersonic nozzles 14 and placed with holes 15 of the stator perforation 13 equipped with swirls 16, in the same planes along coaxial circles with an unequal and non-multiple circumferential pitch, the pipe 17 for supplying raw materials, communicated with the cavity of the cylindrical section 8 of the drum, pa extractant supply tubes 18 connected to the cavity of the shaft 5, pressurized extractant supply means 19 connected to the body section 3 of the pipe 20, an extract pipe 21 connected to the housing section 4, and a meal discharge pipe 22 in communication with the diffuser cavity 9 reels.

При работе экстрактора сырье подают по патрубку 17 в полость цилиндрического участка 8 барабана одновременно с холодным экстрагентом, подаваемым из патрубка 18 через полость вала 5 и отверстия 7. При вращении барабана на валу 5 от привода 11 сырье смешивается с экстрагентом с получением экстракционной смеси, распределяющейся по внутренней поверхности барабана в виде пленки с толщиной, равной высоте буртика 10. Одновременно средством 19 через патрубок 20 в секцию 3 корпуса 1 подают нагретый экстрагент, который при совпадении отверстий 15 статора 13 со сверхзвуковыми соплами 14 цилиндрического участка 8 барабана закручивается завихрителями 16, теряет давление при адиабатном расширении в соплах 14 до значения меньше давления насыщения паров, переходит в газовую фазу и поступает в пленку экстракционной смеси в виде закрученного сверхзвукового потока. На выходе из сопл 14 происходит турбулентный срыв струй газовой фазы экстрагента, особенно интенсивный в момент перекрытия сопл 14 статором 13, сопровождаемый 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 газовой фазы, всплывающие в плане экстракционной смеси под действием сил инерции и архимедовой силы и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях происходит турбулизация течения пленки экстракционной смеси струями и пузырьками газовой фазы экстрагента и образование тороидальных потоков и пульсаций объема в самих пузырьках. В результате интенсивного теплообмена с экстракционной смесью при высокой скорости обновления поверхности контакта фаз и уменьшенной толщине поверхностного ламинарного слоя, когда при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 10²-10³, осредненные по времени числа Нуссельта равны 50-80, пузырьки газовой фазы экстрагента охлаждаются и конденсируются со схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Таким образом, в экстракционной смеси создают пульсации давления ультразвуковых частот, практически равномерные по объему экстракционной смеси. Вращение экстракционной смеси в магнитном поле статора 13 при использовании неполярного экстрагента приводит к образованию конвективных потоков в межполюсном пространстве и накоплению на поверхности сырья полярных компонентов экстрактивных веществ, в частности липидной фракции. В неполярном экстрагенте в этом случае во внешней среде будет наблюдаться массоперенос от жидкости к частицам сырья, а в самих частицах от жидкости в капиллярах к поверхности частиц. Пересечение пленкой экстракционной смеси магнитных силовых линий и смена положения относительно полюсов снижают вероятность завершения электроконвективного массопереноса к поверхности клеточных мембран и их блокировки при накоплении полярных высокомолекулярных веществ, а разрушение клеточных мембран в поле ультразвуковых колебаний полностью исключает завершение этого процесса. В результате при ускорении массообменных процессов магнитным полем ультразвуковое воздействие приводит к развитию поверхности контакта фаз, падению диффузионного сопротивления сырья и извлечению высокомолекулярных полярных веществ липидной группы, не извлекаемых неполярными экстрагентами при обработке сырья только ультразвуком или магнитным полем. Обработанная таким образом экстракционная смесь при непрерывной подаче сырья и экстрагента переливается через буртик 10 и поступает в диффузорный участок 9 барабана, в котором при отсутствии внешнего противодавления происходит отделение мисцеллы, стекающей через перфорацию в секцию 4 корпуса 1 и отводимой из нее по патрубку 21, от шрота, который под действием увеличивающейся в направлении увеличения диаметра диффузорного участка 9 барабана центробежной силы перемещается вдоль образующей последнего и выводится из его полости по патрубку 22.When the extractor is working, the raw material is fed through the pipe 17 into the cavity of the cylindrical section 8 of the drum simultaneously with the cold extractant supplied from the pipe 18 through the cavity of the shaft 5 and the hole 7. When the drum is rotated on the shaft 5 from the drive 11, the raw material is mixed with the extractant to obtain an extraction mixture that is distributed on the inner surface of the drum in the form of a film with a thickness equal to the height of the shoulder 10. At the same time, the means 19 through the pipe 20 in the section 3 of the housing 1 serves a heated extractant, which coincides with the holes 15 of the stator 13 of the supersonic nozzle 14 of the cylindrical drum portion 8 twists swirlers 16 loses pressure adiabatic expansion in the nozzles 14 to less than the saturation vapor pressure, passes into the gas phase and fed in a film of the extraction mixture into a supersonic swirling flow. At the exit from the nozzles 14, a turbulent disruption of the jets of the extractant gas phase occurs, which is especially intense at the moment the nozzles 14 are blocked by the stator 13, accompanied by the formation and collapse of cavitation cavities with ultrasonic frequency. The swirling supersonic flow of the extractant gas phase has a barrel-shaped shape and creates regular shock waves with ultrasonic frequency before crushing into individual bubbles of the gas phase that pop up in terms of the extraction mixture under the action of inertia and Archimedean forces and when the friction and centrifugal forces are counteracted. Under such conditions, the flow of the film of the extraction mixture is turbulized by the jets and bubbles of the gas phase of the extractant and the formation of toroidal flows and volume pulsations in the bubbles themselves. As a result of intense heat exchange with the extraction mixture at a high rate of renewal of the contact surface and a reduced thickness of the surface laminar layer, when for Reynolds numbers characteristic of this device equal to 10 ² -10 ³ , time-averaged Nusselt numbers are 50-80, gas phase bubbles extractant is cooled and condensed with the collapse of cavitation cavities with ultrasonic frequency. Thus, pressure pulsations of ultrasonic frequencies are created in the extraction mixture, which are practically uniform in volume of the extraction mixture. The rotation of the extraction mixture in the magnetic field of the stator 13 when using a non-polar extractant leads to the formation of convective flows in the interpolar space and the accumulation on the surface of the feed of polar components of the extractives, in particular the lipid fraction. In a nonpolar extractant, in this case, in the external environment, mass transfer from liquid to particles of raw materials will be observed, and in the particles themselves from liquid in capillaries to the surface of the particles. The intersection of the magnetic field lines by the film of the extraction mixture and the change of position relative to the poles reduce the likelihood of completion of electroconvection mass transfer to the surface of cell membranes and their blocking during the accumulation of polar high molecular weight substances, and the destruction of cell membranes in the field of ultrasonic vibrations completely eliminates the completion of this process. As a result, when mass transfer processes are accelerated by a magnetic field, the ultrasonic effect leads to the development of a phase contact surface, a decrease in the diffusion resistance of the raw materials, and the extraction of high molecular weight lipid group polar substances that cannot be recovered by non-polar extractants when processing the raw materials only with ultrasound or a magnetic field. The extraction mixture treated in this way, with a continuous supply of raw materials and extractant, is poured through the shoulder 10 and enters the diffuser section 9 of the drum, in which, in the absence of external backpressure, the miscella flows through the perforation into the section 4 of the housing 1 and removed from it through the pipe 21, from meal, which, under the action of the centrifugal force drum increasing in the direction of increasing the diameter of the diffuser portion 9 of the drum, moves along the generatrix of the latter and is removed from its cavity through pipe 2 2.

Выносимые при ультразвуковой обработке экстракционной смеси брызги захватываются вращаемыми совместно с барабаном лопатками 12 и сбрасываются по мере накопления и коагуляции в пленку экстракционной смеси под действием поля центробежных сил. The splashes carried out during ultrasonic treatment of the extraction mixture are captured by the blades 12 rotated together with the drum and discarded as the extraction mixture accumulates and coagulates under the action of a centrifugal force field.

Таким образом, предлагаемый экстрактор позволяет интенсифицировать процесс экстракции и увеличить выход экстрактивных веществ. Thus, the proposed extractor allows you to intensify the extraction process and increase the yield of extractives.

Claims

A horizontal extractor for extracting vegetable oils with non-polar extractants, comprising a horizontal case, divided by vertical partitions into sections, coaxially mounted on the drive shaft with a clearance relative to the case, a perforated drum with blades fixed on it and nozzles for supplying and discharging raw materials and extractant, characterized in that it is provided means for supplying the extractant under pressure, located in the first along the material section of the housing, connected to it by means of a pipe, and covering araban with a perforated stator made of a permanent magnet with a radial pole arrangement, each stator perforation hole is equipped with a flow swirl and is located in the same planes along coaxial circles with an unequal and non-multiple circumferential pitch with drum perforation holes, each hole of the perforated drum is made in the form of a supersonic nozzle, perforated the drum is equipped with a shoulder mounted on the inner surface in the plane of placement of the partition walls of the housing and is made with diffuser section in the second along the material section of the body, each blade is fixed on the inner surface of the perforated drum on its cylindrical section with the formation of a radial clearance with its inner surface not less than the height of the shoulder, the drive shaft is hollow with one or more holes for communication of its cavity with the cavity of the cylindrical section of the perforated drum and muffled from one end, and the other end is connected to the extractant supply pipe.