RU2086617C1

RU2086617C1 - Horizontal sectional extractor for producing vegetable oils

Info

Publication number: RU2086617C1
Application number: RU95116226A
Authority: RU
Inventors: В.А. Ломачинский; О.И. Квасенков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: food industry and chemical engineering. SUBSTANCE: extractor for recovery of fat vegetable oils and essences with non-polar solvents contains horizontal casing separated with vertical barrier into two sections, and perforated cylindrical-conical drum on hollow driving shaft mounted in casing and having openings. Cylindrical part of drum is made of non-magnetizing material and separated from conical diffuser part with rib on inner surface. Cylindrical part is perforated in the form of supersonic nozzles provided with inlet swirlers and disposed along helical line with constant pitch determined from inequality derived from graphical plotting. Section of casing containing cylindrical part of drum is made of constant magnet with radial pole arrangement and is connected with means supplying extract vapor into this section. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для извлечения жирных и эфирных масел из растительного сырья неполярными экстрагентами. The invention relates to equipment for the extraction of fatty and essential oils from plant materials by non-polar extractants.

Известен горизонтальный секционный экстрактор для получения растительных масел, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, установленный в корпусе на полом приводном валу с отверстиями перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок которого отделен от конического диффузного участка буртиком на внутренней поверхности и выполнен в виде сопл, размещенных по образующим, и средство подачи паров экстрагента в секцию корпуса с цилиндрическим участком барабана. A horizontal sectional extractor for producing vegetable oils is known, comprising a horizontal housing divided by a vertical partition into two sections, mounted in a housing on a hollow drive shaft with holes, a perforated cylindrical drum, the cylindrical section of which is separated from the conical diffuse section by a shoulder on the inner surface and made in the form of nozzles placed along the generatrix, and means for supplying vapors of the extractant to the housing section with a cylindrical section of the drum.

Недостатком этого экстрактора является низкая надежность. The disadvantage of this extractor is its low reliability.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной и технологической надежности. The objective of the invention is to increase the operational and technological reliability.

Поставленная задача решается тем, что в горизонтальном секционном экстракторе для получения растительных масел, содержащем горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, установленный в корпусе на полом приводном валу с отверстиями перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок которого отделен от конического диффузорного участка буртиком на внутренней поверхности и выполнен с отверстиями перфорации в виде сопл, и средство подачи паров экстрагента в секцию корпуса с цилиндрическим участком барабана, согласно изобретению корпус секции, соединенной со средством подачи паров экстрагента, выполнен из постоянного магнита с радиальным расположением полюсов, цилиндрический участок барабана выполнен из ненамагничиваемого материала, а его сопла выполнены сверхзвуковыми, снабжены установленными на входах завихрителями и размещены по винтовой линии с постоянным шагом, определяемым неравенством

где P шаг между соплами, м;
r радиус цилиндрического участка барабана, м;
α угол подъема винтовой линии, рад;
n натуральный коэффициент.The problem is solved in that in a horizontal sectional extractor for obtaining vegetable oils, containing a horizontal housing divided by a vertical partition into two sections, a perforated cylindrical drum is installed in the housing on the hollow drive shaft with holes, the cylindrical section of which is separated from the conical diffuser section by a shoulder on the inner the surface and is made with perforation holes in the form of nozzles, and means for supplying extractant vapors to the section of the housing with a cylindrical According to the invention, the section of the drum connected to the extractant vapor supply means is made of a permanent magnet with a radial pole arrangement, the cylindrical section of the drum is made of non-magnetizable material, and its nozzles are made ultrasonic, equipped with swirls installed at the inlets and placed along a helical line with a constant step defined by inequality

where P is the step between the nozzles, m;
r radius of the cylindrical section of the drum, m;
α helix elevation angle, rad;
n is a natural coefficient.

Это позволяет увеличить равномерность размещения сопл по направляющей цилиндрического участка барабана, что уменьшает радиальное биение барабана, повышает равномерность распределения эпицентров возникновения кавитационных ударных волн, интесифицировать выделение полярных компонентов экстрактивных веществ, то есть повысить эксплуатационную и технологическую надежность работы экстрактора. This makes it possible to increase the uniformity of nozzle placement along the guide of the cylindrical section of the drum, which reduces the radial runout of the drum, increases the uniform distribution of the epicenters of cavitation shock waves, intensifies the release of polar components of extractive substances, that is, increases the operational and technological reliability of the extractor.

На фиг. 1 изображен экстрактор, общий вид; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 развертка цилиндрического участка барабана. In FIG. 1 shows an extractor, general view; in Fig.2 node I in Fig.1; figure 3 scan of the cylindrical section of the drum.

Горизонтальный секционный экстрактор для получения растительных масел содержит горизонтальный корпус 1, разделенный вертикальной перегородкой 2 на секции 3 и 4, в первой из которых он выполнен из постоянного магнита 5 с радиальным расположением полюсов, установленный в корпусе 1 на полом приводном валу 6 с отверстиями 7 перфорированный цилиндроконический барабан, цилиндрический участок 8 которого выполнен из ненамагничиваемого материала, отделен от конического диффузного участка 9 буртиком 10 на внутренней поверхности и выполнен с отверстиями перфорации в виде сверхзвуковых сопл 11, снабженных установленными на входах завихрителями 12 и размещенных по винтовой линии с постоянным шагом, удовлетворяющих условию (1), и средство 13 подачи паров экстрагента в секцию 3 корпуса 1. A horizontal sectional extractor for producing vegetable oils contains a horizontal housing 1, divided by a vertical partition 2 into sections 3 and 4, in the first of which it is made of a permanent magnet 5 with a radial pole arrangement, mounted in the housing 1 on a hollow drive shaft 6 with perforated holes 7 a cylinder-conical drum, the cylindrical section 8 of which is made of non-magnetizable material, is separated from the conical diffuse section 9 by a shoulder 10 on the inner surface and is made with a hole perforations in the form of supersonic nozzles 11, equipped with swirlers 12 installed at the inputs and placed along a helical line with a constant pitch, satisfying condition (1), and means 13 for supplying extractant vapor to section 3 of housing 1.

При работе экстрактора экстракционную смесь, представляющую собой суспензию растительного сырья в неполярном экстрагенте, подают через полость вала 6 и его отверстия 7 на внутреннюю поверхность цилиндрического участка 8, вращаемого на приводном валу 6 барабана. В поле центробежных сил экстракционная смесь распределяется по внутренней поверхности цилиндрического участка 8 барабана в виде пленки, толщина которой равна радиальной высоте буртика 10. Одновременно в секцию 3 корпуса 1 средством 13 подают пары экстрагента, которые, закручиваясь завихрителями 12 и ускоряясь в соплах 11 до сверхзвуковой скорости истечения, поступают в пленку экстракционной смеси. На выходе из сопл 11 происходит турбулентный срыв сверхзвуковых потоков паров экстрагента, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей. Закрученный сверхзвуковой поток паров экстрагента имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения в экстракционной смеси до дробления на отдельные пузырьки, всплывающие в пленке экстракционной смеси под действием инерционных сил и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях в пузырьках возникают тороидальные потоки и пульсации объема, способствующие ускоренному обновлению поверхностей контакта фаз, и при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 1000-10000, осредненные по времени числа Нуссельта достигают значений 50-80. При теплообмене такой интенсивности пузырьки паров экстрагента охлаждаются и конденсируются со схлопыванием кавитационных полостей в экстракционной смеси. Таким образом, в ней возникает поле механических ультразвуковых колебаний, эпицентры возникновения ударных волн которого при расположении сопел 11 по винтовой линии с соблюдением условия (1) достаточно равномерно распределены по обрабатываемому объему экстракционной смеси. During operation of the extractor, the extraction mixture, which is a suspension of plant material in a non-polar extractant, is fed through the cavity of the shaft 6 and its opening 7 to the inner surface of the cylindrical section 8, rotated on the drive shaft 6 of the drum. In the field of centrifugal forces, the extraction mixture is distributed on the inner surface of the cylindrical section 8 of the drum in the form of a film, the thickness of which is equal to the radial height of the shoulder 10. At the same time, extractant pairs are fed into section 3 of the housing 1 by means of 13, which are twisted by swirlers 12 and accelerated in nozzles 11 to supersonic flow rates, enter the film of the extraction mixture. At the exit from the nozzles 11, a turbulent disruption of supersonic extractant vapor flows occurs, accompanied by the formation and collapse of cavitation cavities. The swirling supersonic flow of extractant vapor has a barrel-shaped shape and creates regular shock waves in the extraction mixture before crushing into individual bubbles that pop up in the film of the extraction mixture under the action of inertial forces and Archimedean buoyancy forces and when the friction forces and the centrifugal force field are counteracted. Under such conditions, toroidal flows and volume pulsations appear in the bubbles, which facilitate accelerated updating of the contact surfaces of the phases, and at Reynolds numbers of 1000-10000 characteristic for this device, time-averaged Nusselt numbers reach 50-80. During heat transfer of such intensity, the vapor bubbles of the extractant are cooled and condense with the collapse of cavitation cavities in the extraction mixture. Thus, a field of mechanical ultrasonic vibrations arises in it, the epicenters of the occurrence of shock waves of which, when the nozzles 11 are located along the helix, subject to condition (1), are fairly uniformly distributed over the processed volume of the extraction mixture.

При попадании суспензии растительного сырья в неполярном экстрагенте в магнитное поле постоянного магнита 5 с радиальным расположением полюсов в жидкой фазе неполярного экстрагента возникают электроконвективные потоки, направленные к частицам обрабатываемого растительного сырья, а в самих частицах вследствие наличия компонентов клеточного содержимого, имеющих поляризованные молекулы, возникают потоки, направленные от центров частиц к периферии к клеточным мембранам. Поэтому в первый момент времени наблюдается ускоренное выделение низкомолекулярных полярных компонентов экстрактивных веществ, и одновременно происходит накопление высокомолекулярных полярных компонентов у клеточных мембран. Вращение пленки экстракционной смеси в цилиндрическом участке 8 барабана, выполненного из ненамагничиваемого материала, приводит к пересечению пленкой экстракционной смеси силовых линий постоянного магнита 5, что замедляет накопление на клеточных мембранах высокомолекулярных полярных веществ клеточного содержимого, а также блокировку ими клеточных мембран. Одновременно вследствие наличия в экстракционной смеси поля ультразвуковых колебаний при стесненном перемещении частиц растительного сырья происходит механодеструкция клеточных мембран, связанная с их истиранием при взаимодействии частиц сырья или усталостным, или прямым динамическим разрушением под действием ультразвука. Это полностью исключает завершение электроконвективного переноса экстрактивных веществ из растительного сырья в неполярный экстрагент и одновременно приводит к резкому увеличению поверхности контакта фаз в экстракционной смеси и падению диффузного сопротивления обрабатываемого растительного сырья. В результате осредненные по времени числа Шервуда при критерии Био, стремящемся к бесконечности, то есть при граничных условиях первого рода, достигают значений 80 100. Столь интенсивный массообмен при контакте фаз в прямотоке приводит к быстрому выходу экстракционной смеси на равновесное значение концентраций экстрактивных веществ, то есть к завершению в ней процессов массообмена. When a suspension of plant material in a non-polar extractant enters the magnetic field of a permanent magnet 5 with a radial pole position in the liquid phase of a non-polar extractant, electro-convective flows arise directed to the particles of the processed plant material, and in the particles themselves due to the presence of components of the cell contents having polarized molecules, flows directed from the centers of the particles to the periphery to the cell membranes. Therefore, at the first moment of time, an accelerated release of low molecular weight polar components of extractive substances is observed, and at the same time, high molecular weight polar components accumulate in cell membranes. The rotation of the film of the extraction mixture in the cylindrical section 8 of the drum made of non-magnetizable material leads to the intersection of the lines of the permanent magnet 5 by the film of the extraction mixture, which slows down the accumulation of high molecular weight polar substances on the cell membranes, as well as their blocking of cell membranes. At the same time, due to the presence of a field of ultrasonic vibrations in the extraction mixture during the constrained movement of particles of plant material, mechanical destruction of the cell membranes occurs, associated with their abrasion during the interaction of the particles of the raw material or fatigue, or direct dynamic destruction under the action of ultrasound. This completely eliminates the completion of the electroconvective transfer of extractives from plant materials to non-polar extractant and at the same time leads to a sharp increase in the contact surface of the phases in the extraction mixture and a drop in the diffuse resistance of the processed plant materials. As a result, the time-averaged Sherwood numbers under the Bio criterion tending to infinity, that is, under boundary conditions of the first kind, reach values of 80 100. Such intensive mass transfer upon contact of phases in the direct flow leads to a quick exit of the extraction mixture to the equilibrium value of the concentrations of extractive substances, then there is the completion of mass transfer processes in it.

Обработанная таким образом экстракционная смесь переливается через буртик 10 и поступает в конический диффузный участок 9 барабана. В нем при отсутствии внешнего противодавления происходит центробежное разделение фаз, когда мисцелла проходит через перфорацию в секцию 4 корпуса 1, из которой удаляется для выделения экстрактивных веществ, а шрот отработанного сырья под действием увеличивающейся с увеличением диаметра центробежной силы перемещается по полости конического участка 9 барабана, по которой затем удаляется из корпуса 1. The extraction mixture thus treated is poured through the bead 10 and enters the conical diffuse section 9 of the drum. In it, in the absence of external backpressure, a centrifugal phase separation occurs, when the miscella passes through the perforation into section 4 of the housing 1, from which it is removed to extract extractives, and the meal cake of the processed raw materials moves under the action of the centrifugal force increasing with increasing diameter of the drum, which is then removed from the housing 1.

Таким образом, предлагаемый экстрактор обладает повышенной эксплуатационной и технологической надежностью за счет снижения радиального биения и износа уплотнений и подшипниковых узлов барабана, повышения равномерности обработки экстракционной смеси ультразвуковыми колебаниями и интенсификации массообмена в переменном магнитном поле. Thus, the proposed extractor has increased operational and technological reliability by reducing radial runout and wear of the seals and bearing assemblies of the drum, increasing the uniformity of the processing of the extraction mixture by ultrasonic vibrations and the intensification of mass transfer in an alternating magnetic field.

Claims

A horizontal sectional extractor for producing vegetable oils, comprising a horizontal housing divided by a partition into two sections, mounted in a housing on a hollow drive shaft with holes, a perforated cylindrical drum, the cylindrical section of which is separated from the conical diffuser section by a shoulder on the inner surface and made with perforation holes in the form nozzles, and means for supplying vapors of the extractant to the housing section with a cylindrical section of the drum, characterized in that the housing of the section connected to the extractant vapor supply means is made of a permanent magnet with a radial pole arrangement, the cylindrical section of the drum is made of non-magnetizable material, and each nozzle is made supersonic and equipped with a swirl installed at the inlet, and the nozzles are placed along a helical line with a constant step determined by the inequality

where P is the step between the nozzles, m;
r radius of the cylindrical section of the drum, m;
α is the angle of elevation of the helix, rad;
n is a natural coefficient.