Устройство для экстракции каротина

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРАКЦИИ - КАРОТИНА, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, выгружной патрубок, греющую рубашку, вал с мешалкой, отличающееся тем, что, с целью увеличения и регулирования степени извлечения b -каротина, обеспечения возможности разделения фаз, вал мешалки выполнен полым, а мешалка снабжена по меньшей мере одним полым диском, имеющим поверхность, проницаемую для жидкой фазы, полость которого сообщена с полостью вала, причем соотношение объема аппарата над верхним диском и объема под ним находится в пределах 3 : 1 - 5 : 1.

Изобретение относится к экстракционным аппаратам для системы "твердое теложидкость" и может быть использовано при извлечении термолабильных и химически нестойких веществ, например -каротина.
Целью изобретения является увеличение и регулирование степени извлечения -каротина и обеспечение возможности разделения фаз.
На чертеже изображен экстрактор для извлечения -каротина.
Экстрактор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем 2 и плоской крышкой 3. Для поддержания заданной температуры экстракции экстрактор снабжен греющей рубашкой 4. Внутри аппарата имеется полый вал 5, соединенный с системой отвода жидкой фазы, в нижней части которого расположены полые диски 6, имеющие поверхность, проницаемую для жидкой фазы, полость которых сообщена с полостью вала. На валу закреплена мешалка - скребок 7, нижняя поверхность которой при вращении вала 5 движется по образующей конуса днища. Аппарат имеет люк для загрузки биомассы 8, патрубок подачи масла 9, люк для выгрузки шрота 10.
Экстрактор работает следующим образом. В аппарат через люк 8 загружается биомасса, на которую через патрубок 9 подается растительное масло. Экстракция ведется под вакуумом при постоянном перемешивании и подогреве. С помощью дисков, расположенных в объеме, занимаемом шротом, производится отделение мисцеллы от шрота. Для увеличения глубины извлечения -каротина на шрот подается новая порция масла и вновь проводится экстракция и отбор мисцеллы.
Шрот выгружается через люк 10 при вращающемся вале 5, при этом за счет центробежной силы осуществляется сброс шрота с дисков при их вращении в нижнюю часть экстрактора. При вращении вала 5 шрот мешалкой-скребком 7, имеющей радиус закругления, направляется к выгружному люку 10.
Положительный эффект достигается за счет создания интенсивных турбулентных потоков жидкости, образующихся при совместном вращении дисков 6 и мешалки-скребка 7, обеспечивается хороший доступ масла к кристаллам -каротина, расположенным внутри клеточной структуры биомассы, что способствует более полному извлечению -каротина. Кроме того, за счет применения вакуума при отборе мисцеллы из шрота уменьшаются потери -каротина при его окислении под действием кислорода воздуха.
В конструкции экстрактора имеется возможность проводить исчерпывающую экстракцию. Количеством циклов подачи новых порций масла регулируется степень извлечения -каротина. При применении разделяющих дисков 6, полость которых сообщена с полостью вала 5, если объем над верхним диском и под ним находится в соотношении 3:1, шрот занимает нижнюю часть экстрактора до уровня верхнего диска. Уменьшение соотношения объемов менее, чем 3:1, приводит к тому, что при выдерживании соотношения фаз биомасса:масло уровень шрота не достигает верхнего диска и при отборе мисцеллы не представляется возможным провести более полный отбор мисцеллы. При увеличении соотношения объемов более, чем 5: 1, уровень шрота расположен значительно выше уровня верхнего диска, возрастает нагрузка на разделяющие диски, что приводит к резкому увеличению времени отбора мисцеллы, а это в свою очередь к увеличению времени температурного воздействия на -каротин и дополнительному его окислению. Если уровень шрота расположен на уровне верхнего диска, при увеличении соотношения объемов более, чем 5:1, уменьшается коэффициент заполнения аппарата и увеличивается металлоемкость конструкции.
Приведенные ниже эксперименты подтверждают указанные выше соотношения.
П р и м е р 1. В экстрактор общим объемом 160 л и с соотношением объемов над верхним диском и под ним 3: 1 (120 л:40 л) загружают биомассу (мицеллиальную массу) в количестве 30 кг, занимающую 60 л объема аппарата и 90 кг нагретого до 100^оС растительного масла, занимающего 94 л объема экстрактора. Таким образом, после загрузки компоненты займут 154 л объема экстрактора. Экстракцию ведут под вакуумом при постоянном перемешивании и подогреве. В процессе экстракции происходит образование суспензии, состоящей из масляного экстракта -каротина и мицеллиальной массы (твердой фазы). После завершения экстракции перемешивание прекращают и снимают вакуум. С помощью вакуума, создаваемого в сборнике мисцелл, производят отбор масляного экстракта -каротина из экстрактора через проницаемую (фильтрующую) поверхность дисков. В процессе отбора жидкой фазы одновременно происходит осаждение твердой фазы в нижней части аппарата. В результате получают 40 кг шрота, занимающего объем 43 л (за счет уменьшения плотности мицеллиальной массы в процессе экстракции), расположенного в нижней части экстрактора на уровне верхнего диска, и 80 кг мисцеллы. Время отбора жидкой фазы составляет 12 мин.
Получаемый шрот масличностью 70% имеет достаточную подвижность для хорошей выгрузки из экстрактора.
П р и м е р 2. В экстрактор общим объемом 160 л и с соотношением объемов над верхним диском и под ним 4:1 (128 л:32 л), аналогично примеру 1, загружают биомассу и масло, проводят экстракцию и отбор мисцеллы. В результате уровень шрота будет выше уровня верхнего фильтрующего диска. Наличие шрота на верхнем диске приводит к увеличению времени отбора мисцеллы до 16 мин.
П р и м е р 3. В экстрактор общим объемом 160 мл и соотношением объемов над верхним диском и под ним 5:1 (примерно 135 л:27 л), аналогично примеру 1, загружают биомассу, проводят экстракцию и отбор мисцеллы. В результате уровень шрота будет расположен значительно выше уровня верхнего фильтрующего диска, что приводит к увеличению времени отбора мисцеллы до 25 мин.
П р и м е р 4. В экстрактор общим объемом 160 л и с соотношением объемов над верхним диском и под ним 6:1 (примерно 138 л:23 л), аналогично примеру 1, загружают биомассу и масло, проводят экстракцию и отбор мисцеллы. В результате объем, занимаемый шротом, почти в два раза выше объема аппарата над верхним диском. Фильтрующие диски при этом глубоко погружены в массу шрота. Это приводит к резкому возрастанию времени отбора мисцеллы до 42 мин.
П р и м е р 5. В экстрактор общим объемом 160 л и с соотношением объемов над верхним диском и под ним 2:1 (примерно 106 л:53 л) загружают биомассу в количестве 30 кг и 90 кг нагретого до 100^оС растительного масла. Ведут экстракцию и отбор масляного экстракта -каротина аналогично примеру 1. В результате получают 40 кг шрота, занимающего объем 43 л, расположенный в нижней части экстрактора, он будет находиться ниже уровня верхнего диска, так как объем под верхним диском составляет 53 л. Между уровнем расположения шрота и уровнем верхнего диска будет оставаться 10 л масляного экстракта -каротина, отобрать который не представляется возможным, так как при понижении уровня мисцеллы ниже уровня верхнего диска через него будет подтягиваться воздух в линию отбора жидкой фазы. За счет этого в сборнике мисцеллы невозможно создать вакуум, достаточный для более полного отбора мисцеллы. При этом также происходит интенсивная аэрация горячего масляного экстракта -каротина воздухом, что приводит к дополнительному его окислению. Таким образом, 10 л масляного экстракта -каротина будет оставаться в составе шрота и уменьшается выход экстракта.
Если в данный экстрактор загружать большее количество биомассы, чтобы шрот находился на уровне верхнего диска, то соответственно необходимо будет пропорционально увеличить количество подаваемого масла, а это в свою очередь потребует увеличения объема под верхним диском.
Изобретение относится к экстракционным аппаратам для системы "твердое тело - жидкость" и может быть использовано для извлечения термолабильных и химически нестойких веществ, например b -каротина. Целью изобретения является увеличение и регулирование степени извлечения b -каротина и обеспечение возможности разделения фаз. Цель достигается тем, что вал экстрактора выполнен полым и на нижнем конце вала расположен по меньшей мере один полый диск, имеющий поверхность, проницаемую для жидкой фазы, полость которого сообщена с полостью вала. 1 ил.