Конструкции экстракторов

В пищевой промышленности получили широкое распространение непрерывно-действующие аппараты, в основном противоточного и комбинированного действия, которые бывают вертикального, горизонтального или наклонного исполнения. В данных аппаратах применяются шнековые, ленточные, ковшовые и ряд других рабочих органов.

Ленточные экстракторы (рис.3.38.) применяются для экстракции масла из семян подсолнечника. Твердая фаза — раздробленные семена перемещаются по ленте тонким слоем, а экстрагент — бензин подается сверху с помощью насосов и орошает находящийся на ленте материал. Процесс осуществляется по сложной комбинированной схеме движения потоков твердого материала и экстрагента: поперечный ток на каждом участке и противоток в целом в экстракторе. Конструкция экстрактора не обеспечивает эффективного взаимодействия твердой фазы с экстрагентом, экстракция протекает с невысокой скоростью. Для полного извлечения масла требуется несколько ступеней экстракции.

Рис.3.38. Ленточный экстрактор: 1—корпус; 2—сопла;

3—загрузочная шахта; 4—транспортирующее устройство; 5 — насосы

Секционный аппарат. Секционный аппарат (рис.3.39.) представляет собой наклонный U-образный корпус 1, разделенный вертикальными перегородками 6 на последовательно расположенные секции. К перегородке крепится перфорированный направляющий сектор 9, образующий с корпусом и перегородкой дренажно-отжимный канал, который завершается разгрузочным окном. В окне установлена тормозящая перегородка 3, фиксированная пружиной, усилие на которой регулируется.

На горизонтальном валу 7 установлены перемешивающие лопасти 4 и рычаги, на которых укреплены перегрузочные ковши 12. Боковая и задняя стенки ковшей имеют перфорацию.

Для подачи сырья из одной секции в другую к перегородке крепится наклонная направляющая 8, которая с целью индивидуального регулирования производительности каждой секции может поворачиваться.

Аппарат снабжен паровой рубашкой 13 для поддержания заданной температуры, дозатором 2 и контрольно-измерительными приборами (ротаметром, термометрами и др.).

Экстрактор работает следующим образом. Сырье с помощью дозатора подается в первую секцию. С этого момента возникает контакт фаз. В каждой секции сырье лопастями 4 перемещается вдоль оси аппарата в зону действия перегрузочных ковшей, захватывается ими и поднимается выше уровня жидкости. При этом происходит свободный сток жидкости через перфорацию в ковше и направляющем секторе 9 обратно в секцию. При дальнейшем движении ковша материал отжимается между ним и тормозящей перегородкой. Затем ковш преодолевает сопротивление термозящей перегородки 3 и материал попадает на наклонную направляющую 5, по которой поступает в следующую секцию.

Рис.3.39. Секционный экстрактор: 1 — U-образный корпус; 2 — дозатор;

3 — тормозящие перегородки; 4 — перемешивающие лопасти; 5—ножи;

6—перегородки; 7—вал; 8 — направляющие; 9 — направляющая сектор;

10 — хвостовики; 11 — переточные отверстия; 12 — перегрузочные ковши; 13 — -паровая рубашка

К задней стенке ковша прикрепляется хвостовик 10, о который ударяется возвращающаяся в исходное положение тормозящая перегородка. При этом происходит встряхивание ковша и полное отделение от него твердой фазы. В каждой следующей секции цикл контактирования фаз, отжима и перегрузки повторяется. Из последней секции подвергшийся экстрагированию материал выгружается аналогичным образом.

Экстрагент (вода) подается в последнюю секцию и через переточные отверстия11 в перегородке 6 попадает в предыдущую секцию, так как благодаря наклону корпуса уровень жидкости в каждой последующей секции выше, чем в предыдущей. Аналогичным образом экстрагент переходит далее из секции в секцию, двигаясь навстречу твердой фазе, а экстракт, имеющий максимальную концентрацию, отводится из первой секции. Переточные отверстия в перегородке очищаются ножами 5.

Секционирование и отжатие жидкости в каждой секции существенно снижает степень продольного перемешивания как твердой, так и жидкой фаз. Отжатие на каждой ступени способствует улучшению массообмена на последующей ступени и несколько увеличивает перенос внутри материала. Все это делает аппарат высокоэффективным.

Ковшовые экстракторы. По конструкции делятся на вертикальные и горизонтальные. У экстракторов этого типа имеются ковши с перфорированным днищем, закрепленные на непрерывно движущейся ленте. У вертикальных ковшовых экстракторов (рис.3.40.) материал загружается сверху, в верхний ковш опускающегося ряда и орошается растворителем, частично обогащенным экстрагирующим веществом после прохождения через поднимающийся ряд ковшей. Проходя через частицы в ковше и перфорированное дно, экстрагент поступает в следующий ковш. Таким образом, в опускающемся ряду ковшей имеет место прямоточный процесс.

Верхний ковш поднимающегося ряда ковшей орошается сверху чистым растворителем, следовательно, в этом ряду имеет место противоточный процесс.

Жидкость, прошедшая через последний ковш этого ряда, собирается на дне аппарата и направляется в верхний ковш опускающегося ряда.

Горизонтальные ковшовые экстракторы работают по тому же принципу, что и ленточные: группа ковшей одновременно орошается жидкостью, которая собирается под ковшами и направляется на орошение соседней группы ковшей, расположенной в направлении, противоположном движению транспортера. В отличие от ленточного экстрактора в ковшовом горизонтальном экстракторе используются обе его ветви.

Хотя ковшовые экстракторы и более производительны, чем ленточные, они в полной мере имеют те же недостатки: нарушение противотока, большие габариты, плохое использование объема аппарата.

Двухшнековые наклонные аппараты (рис.3. 41.). Аппарат этого типа представляет собой корытообразный, наклонно установленный корпус с рубашками на внешней поверхности для обогрева аппарата паром.

Внутри корпуса, имеющего в поперечном сечении w-образную форму, расположены два вращающихся навстречу друг другу шнека, опирающихся на ряд равномерно расположенных по длине аппарата подшипников. Витки шнеков частично заходят один за другой, чем предотвращается вращение частиц вместе со шнеками. Перед нижней торцевой стенкой аппарата находится сито, которое вместе со стенкой образует камеру для отделения экстрагента. Сито очищается вращающимися скребками. Над головной частью аппарата находится приемный бункер, одна из стенок которого является продолжением нижней торцевой стенки аппарата. Шнеки приводятся во вращение двумя специальными приводами, установленными у нижней и верхней торцевых стенок аппарата. Для удаления частиц из аппарата в верхней части аппарата имеется колесо с черпаками. Растворитель в аппарат подается специальными поворотными патрубками с соплами в верхней части аппарата над последними витками шнеков.

Двухшнековые наклонные аппараты имеют наименьшую из всех широко применяемых в промышленности типов экстракторов металлоемкость, занимают наименьший объем здания, имеют меньший расход энергии и меньшую стоимость всей установки в сравнении с другими аппаратами такой же производительности. Конструкция их достаточно проста и доступна для эксплуатации и ремонта. Недостатками аппаратов этого типа являются рециркуляция частиц и экстрагента по длине аппарата, значительное дробление твердых частиц и трудности в создании необходимого температурного режима в аппарате, особенно в аппаратах больших размеров.

Рис.3.41. Наклонный двухшнековый диффузионный аппарат: 1, 8—электродвигатели; 2—приемный бункер; 3 — крышка; 4 — опора; 5 — перегородка; 6, 9 — лопасти; 7 — выгружной шнек; 10 — шнек;11 — греющая камера; 12 — сито; 13 — штуцер для вывода диффузионного сока; 14 - ребро

Контрольные вопросы

1. Назначение и сущность процесса экстракции. Каково отличие процесса экстракции от экстрагирования ?

2. Какие вы знаете методы экстракции?

3. Классификация аппаратов для экстракции.

4. Какие стадии являются наиболее важными при экстрагировании ?

5. Какие факторы влияют на величину коэффициента диффузии и коэффициента массоотдачи?

6. Методы интенсификации экстракционного процесса.

7. Какие вы знаете аппараты для экстрагирования?