Доповідь
На тему
Розробка екстракційної установки для рослинної сировини
Науковий керівник, д.т.н.,
каф. ТОППП - Агафонова Н. М.
ФГТУ ВПО Іжевська ГСХА
екстрагування називається витяг із складного за складом твердого або рідкого речовини одного або декількох його компонентів за допомогою розчинника, що володіє виборчої розчинністю.
У ряді харчових виробництв екстрагування є одним з основних процесів. Це вилучення цукру з буряка в цукробуряковому виробництві, витяг масел з олійного насіння у виробництві рослинних масел, отримання ефірних масел в ефірномаслічниє виробництві, екстрагування ферментів з культур пліснявих грибів у виробництві ферментних препаратів. Важливу роль процес екстрагування в системі тверде тіло - рідина грає у виробництві вина, пива, крохмалю, лікеро-горілчаних виробів, розчинних кави та чаю [4].
У найбільш загальному вигляді процес екстрагування складається з чотирьох стадій:
проникнення розчинника в пори часток рослинної сировини;
розчинення цільового компонента;
перенесення екстрагується речовини всередині частинки рослинної сировини до поверхні розділу фаз;
перенесення екстрагується речовини в рідкій фазі від поверхні розділу і розподілу по масі екстрагента.
Екстракція рідинна - спосіб поділу та вилучення компонентів суміші шляхом їх переведення з однієї рідкої фази в іншу (зазвичай органічну), що містить екстрагент.
Екстракт - лікарська форма, одержувана витягом (витяжкою) діючого компонента з лікарської сировини з допомогою екстрагента, по вигляду якого екстракти поділяють:
Водні
Спиртові
Ефірні
Існують наступні способи екстракції:
По температурному режиму:
Надкритична екстракція
докритичний екстракція
- СО2;
- ультразвукова.
За типом розчинника:
Екстракція водою;
Екстракція маслом;
Екстракція гліцерином.
Екстракція органічними розчинниками (ацетон, бензин, гексан, дихлоретан, діетиловий ефір, ізопропанол, хлористий етил, етанол).
У різних галузях харчової промисловості для екстрагування корисних компонентів з твердих тіл широко застосовують екстрактори різних конструкцій періодичного і безперервної дії. До екстракторів періодичної дії відносяться настою чани, екстрактори з рециркуляцією, численні екстракційні установки, віброекстрактори, екстрактори, що працюють під вакуумом. До екстракторів безперервної дії - колонні (одноколонние, двоколонні, многоколонном), похилі і горизонтальні, (шнекові та лопатеві), ротаційні корпусу з обертанням навколо горизонтальної осі (Одноходовий і двоходові) або вертикальної осі, зрошувальні (стрічкові, ковшові, лопатеві, шнекові), апарати з киплячим і віброкиплячому шаром [4].
Розглянемо типові екстрактори [3].
Екстрактори східчастого (батарейного) типу відносяться до екстрактора періодичного дії. Вони складаються з окремих ємностей (дифузорів), з'єднаних між собою комунікаціями, за якими в кожен дифузор можуть підводитися екстракт, підігрітий до певної температури, і вода чи інша екстракційна рідина. У кожен дифузор через верхній отвір завантажується матеріал, що підлягає екстрагуванню, а через нижнє вивантажується відпрацьований матеріал. Верхнє і нижнє отвори герметично закриваються кришками.
До істотних недоліків дифузійних батарей відносяться: складність пристрою, трудність ремонту і обслуговування, великі витрати робочої сили при експлуатації.
У цукровій, масложирової, сокоекстрактний, ферментної, виноробної та інших галузях харчовій промисловості застосовують і відчувають різні типи екстракторів безперервної дії з повною автоматизацією технологічного процесу. Найбільшого поширення набули екстрактори одно-, двох-і многоколонном; похилі (шнекові та лопатеві); ротаційні; горизонтальні (шнекові та лопатеві); зрошувальні (стрічкові, ковшові шнекові). Знаходяться в стадії випробування екстрактори з киплячим і віброкиплячому шаром.
Одноколонние екстрактори з транспортуючими пристроями шнеків і лопатей застосовують у тих галузях харчової промисловості, де екстрагуються матеріал мало відрізняється по обсягом від навколишнього його екстрагуючу рідини.
Одноколонний екстрактор типу КДА застосовується в цукровій промисловості.
Металомісткість одноколонних апаратів невелика і в них більш повно, порівняно з іншими типами апаратів використовується робочий об'єм. Порівняно велике навантаження одиниці об'єму апарату матеріалом сприяє зменшенню перемішування його по висоті колони. Але крім переваг одноколонние апарати мають наступні недоліки:
- наявність попередньої теплової обробки матеріалу вимагає додаткової установки ошпарівателей, що займають додаткову виробничу площу;
- застосування ошпарівателей зі складними пристроями, що перемішують і відцентрових насосів призводить до значного подрібнення матеріалу, що не дозволяє екстрагувати в таких апаратах тонкоподрібнений матеріали.
многоколонной апарат складається з шести вертикальних колон, з'єднаних угорі та внизу перехідними колінами. Перетин колон може бути круглим або овальним. Нижні коліна мають башмаки, які є опорами для апарату. Транспортує пристрій складається з двох ланцюгів , до яких прикріплені решітки на відстані 400 мм один від одного, утворюючи, таким чином, окремі камери для матеріалу в колонах апарату. Ланцюги наводяться в рух від пари приводних зірочок, розташованих у верхній частині шостій колони. Зірочки приводяться в обертальний рух від приводу.
До переваг даного типу апаратів необхідно віднести строгий противоток фаз на всьому шляху екстрагування.
Однак в виробничих умовах виявлено цілу низку недоліків:
1) необхідність у великій висоті будівлі для установки апарата;
2) наявність занадто довгою ланцюгової транспортної системи призводить до подовження ланцюгів, що вимагає частого їх натягу (до ланцюга призводить до тривалих зупинок апарату);
3) нерівномірність навантаження камер матеріалом, особливо їх перевантаження, що призводить до прогину каркаса сит в період проходження ними верхніх і нижніх сполучних черевиків (відбувається внаслідок непаралельності розташування суміжних несучих решіток в цих місцях);
4) недостатність гідростатичного напору для фільтрації рідини через матеріали, що призводить до зниження продуктивності апарату;
5) більша порівняно з іншими конструкціями металоємність.
До екстрактори безперервної дії відноситься також шнековий горизонтальний екстрактор. Екстрактор складається з горизонтального циліндричного корпусу і вертикальної колони. У корпусі встановлено транспортирующее пристрій , представляє собою порожнистий вал з перфорованими витками, на яких укріплені лопаті-розпушувачи. На початку горизонтального корпусу встановлений ситовий пояс для відділення екстракту.
До переваг цього апарата можна віднести незначні L вимоги до якості екстрагуються матеріалів і забезпечення автоматичності роботи, яка полягає в тому, що при припиненні обертання корпусу апарату припиняється рух матеріалу та екстракту. У кожній камері концентрація екстракту залишається постійною і не відбувається перемішування екстракту по всій довжині апарату, забезпечується точне дозування екстракту по відношенню до маси матеріалу.
До конструктивним недоліків відносяться громіздкість, велика металоємність, малий коефіцієнт використання конструктивної обсягу, швидке зношення внутрішніх пристроїв апарату і внутрішньої частини корпусу внаслідок хімічної корозії та фізичних впливів, великі витрати на поточний і капітальний ремонти.
Опис розроблюваної установки
<...
