RU2021836C1

RU2021836C1 - Device for gas-liquid extraction

Info

Publication number: RU2021836C1
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков; Г.И. Касьянов
Original assignee: Квасенков Олег Иванович; Касьянов Геннадий Иванович
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: extraction of herbi raw materials by liquified gases in food processing industry, medicine, and perfume production. SUBSTANCE: device has a mixer for production of herbi raw material suspension in a solvent. It also has an extractor, evaporator and condenser constituting a closed circuit and liquified gas source connected to the extractor, and a source of organic solvent connected to the mixer. Such a structure allows one to prepare the suspension in the mixer at atmospheric pressure to simplify loading of dry herbi raw materials in the mixer and increase yield of extractive substances at the expense of use of combined extracting agent. EFFECT: higher efficiency. 6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для экстракции растительного сырья сжиженными газами и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине и парфюмерии. The invention relates to equipment for the extraction of plant materials with liquefied gases and can be used in the food industry, medicine and perfumery.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для газожидкостной экстракции, содержащее последовательно соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, сборник экстракта, соединенный с испарителем, источник подачи сжиженного газа, сырьевой питатель, смеситель, соединенный с экстрактором, и разгрузочное приспособление для шрота. Closest to the claimed is a device for gas-liquid extraction, containing sequentially connected in a closed loop extractor, evaporator and condenser, a collection of extract connected to the evaporator, a source of liquefied gas, a raw material feeder, a mixer connected to the extractor, and a discharge device for meal.

Недостатками этого устройства являются трудность загрузки сырья в смеситель, работающий под давлением, и низкий выход экстрактивных веществ из-за использования однокомпонентного экстрагента. The disadvantages of this device are the difficulty of loading raw materials into the mixer, working under pressure, and the low yield of extractives due to the use of a single-component extractant.

Устройство для газожидкостной экстракции, содержащее последовательно соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, сборник экстракта, соединенный с испарителем, источник подачи сжиженного газа, сырьевой питатель, смеситель, соединенный с экстрактором, и разгрузочное приспособление для шрота, согласно изобретению снабжено источником подачи органического растворителя, сообщенным со смесителем, а источник подачи сжиженного газа соединен непосредственно с экстрактором. A gas-liquid extraction device comprising an extractor, an evaporator and a condenser connected in series to a closed circuit, an extract collector connected to an evaporator, a liquefied gas supply source, a feed source, a mixer connected to an extractor, and a meal discharge device according to the invention is provided with an organic feed source solvent communicated with the mixer, and the liquefied gas supply source is connected directly to the extractor.

Это позволяет осуществлять приготовление суспензии сырья для загрузки в экстрактор в смесителе, работающем при атмосферном давлении, что облегчает загрузку сухого сырья, и повысить выход экстрактивных веществ за счет использования комбинированного экстрагента. This allows you to prepare a suspension of raw materials for loading into the extractor in a mixer operating at atmospheric pressure, which facilitates the loading of dry raw materials, and to increase the yield of extractives through the use of a combined extractant.

Предусмотрена возможность снабжения устройства дополнительным испарителем, установленным за основным. It is possible to supply the device with an additional evaporator installed behind the main one.

Это позволяет отгонять органический растворитель, если его присутствие нежелательно в экстракте. This allows the organic solvent to be distilled off if its presence is undesirable in the extract.

В этом случае желательно соединение дополнительного испарителя по газовой фазе со смесителем через дополнительный конденсатор. In this case, it is desirable to connect an additional evaporator in the gas phase to the mixer through an additional condenser.

Это позволяет многократно использовать органический растворитель в цикле экстракции, чем сократить его расход. This allows you to reuse the organic solvent in the extraction cycle, thereby reducing its consumption.

Также желательно выполнять дополнительный конденсатор внутри основного испарителя, что позволяет утилизировать тепло и сократить энергоемкость устройства. It is also desirable to perform an additional condenser inside the main evaporator, which allows you to utilize heat and reduce the energy consumption of the device.

Возможна установка распылительных форсунок на входе в один или оба испарителя. It is possible to install spray nozzles at the entrance to one or both evaporators.

Это позволяет снизить энергоемкость отделения экстракта от экстрагента за счет развития поверхности тепломассообмена. This allows you to reduce the energy intensity of the separation of the extract from the extractant due to the development of heat and mass transfer surface.

Также предусмотрена возможность соединения дополнительного испарителя по газовой фазе с экстрактором через сопла. It is also possible to connect an additional evaporator in the gas phase with the extractor through nozzles.

Это позволяет интенсифицировать процесс экстракции за счет перемешивания суспензии сырья в экстрагенте и генерировать акустические колебания при конденсации в суспензии газовой фазы органического растворителя при кавитационном изменении давления, что позволяет вскрыть оболочки клеток перерабатываемого сырья, чем облегчить проникновение в них экстрагента. This allows you to intensify the extraction process by mixing the suspension of raw materials in the extractant and to generate acoustic vibrations during condensation in the suspension of the gas phase of the organic solvent during cavitation pressure changes, which allows you to open the cell membranes of the processed raw materials, thereby facilitating the penetration of extractant into them.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство для газожидкостной экстракции содержит последовательно соединенные в замкнутый контур экстрактор 1, основной испаритель 2 и основной конденсатор 3, сборник 4 экстракта, соединенный с испарителем 2, источник 5 подачи сжиженного газа, соединенный с экстрактором 1, сырьевой питатель 6, смеситель 7, соединенный с экстрактором 1 через питатель 8, разгрузочное приспособление 9 для шрота, источник 10 подачи органического растворителя, сообщенный со смесителем 7. The device for gas-liquid extraction contains sequentially connected in a closed loop extractor 1, the main evaporator 2 and the main condenser 3, the collection 4 of the extract connected to the evaporator 2, the source 5 of the supply of liquefied gas connected to the extractor 1, the raw material feeder 6, the mixer 7 connected to the extractor 1 through the feeder 8, the discharge device 9 for meal, the source 10 of the supply of organic solvent, in communication with the mixer 7.

В случае использования органического растворителя, наличие которого в экстракте является нежелательным, устройство снабжают дополнительным испарителем 11, установленным за основным испарителем 2, а когда этот растворитель является дорогостоящим, токсичным или взрывоопасным - еще и дополнительным конденсатором 12, через который дополнительный испаритель 11 по газовой фазе соединяют со смесителем 7. In the case of using an organic solvent, the presence of which in the extract is undesirable, the device is equipped with an additional evaporator 11, located behind the main evaporator 2, and when this solvent is expensive, toxic or explosive, also with an additional condenser 12, through which the additional evaporator 11 in gas phase connected to the mixer 7.

В этом случае целесообразно размещение дополнительного конденсатора 12 внутри основного испарителя 2 для утилизации тепла конденсации пара органического растворителя. In this case, it is advisable to place an additional condenser 12 inside the main evaporator 2 to recover the heat of condensation of the vapor of the organic solvent.

На входе в основной 2 и/или дополнительный 11 испарители могут быть установлены распылительные форсунки 13. At the entrance to the main 2 and / or additional 11 evaporators, spray nozzles 13 can be installed.

Кроме того, возможно соединение по газовой фазе дополнительного испарителя 11 через сопла 14 с экстрактором 1 для перемешивания в нем суспензии сырья в экстрагенте и генерации акустических колебаний при конденсации паров органического растворителя. In addition, it is possible to connect in the gas phase of the additional evaporator 11 through the nozzle 14 with the extractor 1 for mixing in it a suspension of raw materials in the extractant and generating acoustic vibrations during condensation of the vapor of the organic solvent.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Растительное сырье и жидкий органический растворитель, например эвгенол или этиловый спирт, в заданной пропорции, обеспечивающей перекачку их смеси питателем 8, подают в смеситель 7 из сырьевого питателя 6 и источника 10 соответственно. Приготовленную в смесителе 7 суспензию подают питателем 8 в экстрактор 1, в который из источника 5 одновременно подают сжиженный газ, например двуокись углерода или закись азота, в заданном соотношении. В экстракторе 1 происходит экстракция сырья комбинированным экстрагентом, состоящим из двух растворителей, после завершения которой мисцеллу, представляющую собой раствор экстрактивных веществ перерабатываемого сырья в комбинированном экстрагенте, сливают в основной испаритель 2, а шрот обработанного сырья удаляют из экстрактора 1 через разгрузочное приспособление 9. В основном испарителе при повышении температуры и/или понижении давления из мисцеллы отделяют сжиженный газ, который удаляют из испарителя 2 в виде газовой фазы в конденсатор 3, в котором его вновь конденсируют и возвращают в экстрактор 1 для использования в следующем цикле экстракции. При получении комбинированных экстрагентов для некоторых ароматических композиций, используемых в пищевой промышленности, отгонка органического растворителя, такого как эвгенол, не требуется, поэтому кубовый остаток из испарителя 2 может непосредственно поступать в сборник 4 экстракта, откуда удаляться на дальнейшую переработку. При необходимости отгонки органического растворителя для получения чистых ароматов или лекарственных веществ или при использовании органического растворителя, непригодного к использованию в составе экстракта, например при использовании этилового спирта для получения композиций для ароматизации рыбных консервов, кубовый остаток из основного испарителя 2 подают в дополнительный испаритель 11, в котором повышением температуры осуществляют отгонку органического растворителя, а очищенный экстракт сливают в сборник 4, откуда удаляют на дальнейшую переработку. Vegetable raw materials and a liquid organic solvent, such as eugenol or ethyl alcohol, in a predetermined proportion, ensuring the transfer of their mixture by the feeder 8, are fed into the mixer 7 from the raw feeder 6 and source 10, respectively. The suspension prepared in the mixer 7 is fed by a feeder 8 to an extractor 1, into which a liquefied gas, for example carbon dioxide or nitrous oxide, is simultaneously supplied from a source 5 in a predetermined ratio. In the extractor 1, the raw materials are extracted with a combined extractant consisting of two solvents, after which the miscella, which is a solution of the extractives of the processed raw materials in the combined extractant, is poured into the main evaporator 2, and the cake of the processed raw materials is removed from the extractor 1 through the discharge device 9. B the main evaporator with increasing temperature and / or lowering pressure from the miscella, liquefied gas is separated, which is removed from the evaporator 2 in the form of a gas phase in condens ator 3, in which it is again condensed and returned to the extractor 1 for use in the next extraction cycle. When obtaining combined extractants for some aromatic compositions used in the food industry, distillation of an organic solvent, such as eugenol, is not required, therefore, the bottom residue from the evaporator 2 can be directly transferred to the extract tank 4, from where it can be removed for further processing. If necessary, distillation of the organic solvent to obtain pure flavors or medicinal substances or when using an organic solvent unsuitable for use in the extract, for example, when using ethyl alcohol to obtain compositions for flavoring canned fish, still bottoms from the main evaporator 2 are fed to an additional evaporator 11, in which, by raising the temperature, the organic solvent is distilled off, and the purified extract is poured into collector 4, from where it is removed for further processing.

Для снижения энергоемкости процесса отгонки растворителей комбинированного экстрагента на входе в испарители 2 и 11 могут быть установлены распылительные форсунки 13, что позволяет при распылении мисцеллы развить поверхность тепломассообмена и облегчить удаление из испарителей 2 и 11 газовой фазы. To reduce the energy consumption of the solvent stripping process of the combined extractant, spray nozzles 13 can be installed at the inlet to the evaporators 2 and 11, which allows for the development of a heat and mass transfer surface during the miscella spraying and to facilitate the removal of the gas phase from the evaporators 2 and 11.

По газовой фазе дополнительный испаpитель 11 может быть соединен через дополнительный конденсатор 12 со смесителем 7. В этом случае газовая фаза из испарителя 11 поступает в конденсатор 12, где ожижается и возвращается в смеситель 7 для повторного использования при приготовлении суспензии и в процессе экстракции. In the gas phase, an additional evaporator 11 can be connected through an additional condenser 12 to the mixer 7. In this case, the gas phase from the evaporator 11 enters the condenser 12, where it liquefies and returns to the mixer 7 for reuse in the preparation of the suspension and in the extraction process.

С целью снижения энергоемкости конденсацию органического растворителя в конденсаторе 12 осуществляют внутри испарителя 2 при утилизации тепла конденсации его паров для испарения сжиженного газа. In order to reduce the energy intensity, the condensation of the organic solvent in the condenser 12 is carried out inside the evaporator 2 while utilizing the heat of condensation of its vapor to evaporate the liquefied gas.

При соединении дополнительного испарителя 11 по газовой фазе с нижней частью экстрактора 1 через сопла 14 часть паров органического растворителя используют для перемешивания суспензии сырья в комбинированном экстрагенте барботированием и для генерации акустических колебаний для вскрытия клеток растительного сырья при конденсации за счет адиабатного расширения в соплах и теплообмена с суспензией, приводящей к кавитационному изменению давления в реакционной смеси внутри экстрактора 1. When connecting an additional evaporator 11 through the gas phase with the lower part of the extractor 1 through nozzles 14, part of the vapor of the organic solvent is used to mix the suspension of raw materials in the combined extractant by bubbling and to generate acoustic vibrations to open the cells of plant materials during condensation due to adiabatic expansion in the nozzles and heat exchange with suspension leading to cavitation pressure change in the reaction mixture inside the extractor 1.

Таким образом, в заявляемом устройстве процесс экстракции осуществляется непрерывно при приготовлении суспензии сырья в емкости, работающей при атмосферном давлении, что облегчает загрузку в нее сырья, и при циркуляции обоих растворителей комбинированного экстрагента по замкнутому контуру. Использование комбинированного экстрагента позволяет расширить гамму экстрактивных веществ за счет химических свойств растворителей. Thus, in the inventive device, the extraction process is carried out continuously during the preparation of a suspension of raw materials in a tank operating at atmospheric pressure, which facilitates the loading of raw materials into it, and during the circulation of both solvents of the combined extractant in a closed loop. Using a combined extractant allows you to expand the range of extractive substances due to the chemical properties of solvents.

Claims

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ, содержащее последовательно соединенные в замкнутый контур экстрактор, испаритель и конденсатор, сборник экстракта, соединенный с испарителем, источник подачи сжиженного газа, сырьевой питатель, смеситель, соединенный с экстрактором, и разгрузочное приспособление для шрота, отличающееся тем, что оно снабжено источником подачи органического растворителя, сообщенным со смесителем, а источник подачи сжиженного газа соединен непосредственно с экстрактором. 1. DEVICE FOR GAS-LIQUID EXTRACTION, containing an extractor, an evaporator and a condenser connected in series to a closed circuit, an extract collector connected to an evaporator, a liquefied gas supply source, a feed source, a mixer connected to an extractor, and a meal discharge device, characterized in that it is provided with an organic solvent supply source in communication with the mixer, and a liquefied gas supply source is connected directly to the extractor.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным испарителем, установленным за основным. 2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with an additional evaporator installed behind the main one.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что дополнительный испаритель соединен по газовой фазе со смесителем через дополнительный конденсатор. 3. The device according to claim 2, characterized in that the additional evaporator is connected in the gas phase to the mixer through an additional condenser.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что дополнительный конденсатор размещен в основном испарителе. 4. The device according to claim 3, characterized in that the additional condenser is located in the main evaporator.

5. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что на входе в один или оба испарителя установлены распылительные форсунки. 5. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that at the entrance to one or both evaporators mounted spray nozzles.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительный испаритель соединен по газовой фазе с экстрактором через сопла. 6. The device according to p. 3, characterized in that the additional evaporator is connected through a gas phase to the extractor through nozzles.