Колонный экстрактор

(72) А.П. Захарычев, Т.В. Ивахненко, А,Н. фексон, В.Н. Жучков, С.В. Кан, А.М. Волчек и Л.А. Волошина (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 430868, кл. В 01 Р 11/02, 1969.2, Авторское свидетельство СССР Н 85514 кл. 12 е 1/01, 1973. (54)(57 у КОЛОННЫЙ ЭКСТРАКТОР, содер" жащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, внутри которого расположены зоны смешения и расслаивания, вал, установленный асимметрично оси корпуса, с закрепленными на нем дисковыми мешалками, штуцеры ввода и вывода фаз, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени извлечения из твердой фазы экстрагируемых веществ и уменьшения механического уноса ее с экстрагентом, каждая зона расслаивания снабжена насадкой, выполненной из полос, две из которых, расположенные ближе к оси корпуса, соединены между собой под углом 90- 120 , остальные установлены эквидиостантно и огибают вал по незамкнутым дугам при этом отношение радиусов полос к радиусу дисковой мешалки находится в пределах 1,1:1-4: 1, а расстояние между насадками по высоте аппарата одинаково.1 1101252 40 Изобретение относится к микробиологической промышленности, в част"ности к аппаратам для экстракционнойочистки биомассы дрожжей и другихмикроорганизмов от липидов или продуктов метаболизма,Известен колонный экстрактор длясистем твердое тело - жидкость, содержащий вертикальный цилиндрическийкорпус, разделенный по высоте на сек Оции коническими тарелками, установленный по оси корпуса вал с лопастными мешалками, устройства для загрузки и выгрузки твердого материала,штуцеров для ввода и вывода растворителя. Корпус экстрактора снабженпо высоте аппарата сепарирующимиустройствами, выполненными в видепакетов усеченных конусов, и цилиндрическими смесительными камерами, 3)образованными вертикальными гильзами,расположенными по высоте экстрактора,в которых установлены мешалки, а навалу по высоте аппарата укреплены отжимные шнеки, перемещающие твердыйматериал с конической тарелки в смесительную камеру иНедостатком данного аппарата является то, что перемешивающее устройства и отжимные шнеки расположены наодном валу и имеют одинаковую скоростьвращения, Технологические же требования к работе мешалок и отжимных шнековразличны. Необходимость интенсивногоперемешивания суспензии требует низ 35кой скорости вращения. Эта несогласованность не обеспечивает достижениевысокой степени извлечения экстрагируемых веществ и низкого уноса биомассы с мисцеллой. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является колонный экстрактор, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса, секци онированного по высоте горизонтальными перегородками, штуцерами для ввода и вывода контактирующих твердой и жидкой фаз, вертикального вала с дисковыми мешалками, расположенными на равном расстоянии от двух соседних секцнонирующих перегородок. При этом цилиндрический корпус экстрактора функционально разделен на две частисмесительную и отстойную полуцилинд-. 55 рической вертикальной перегородкой, проходящей по всей высоте корпуса. Вертикально расположенный вал с дисъковыми мешалками, находящийся, в смесительной части аппарата и горизонтальные секционирующие перегородки смещены по отношению оси корпуса. Отстойная зона, т.е. зона расслаивания фаз аппарата, разделена на полу- кольцевые отстойные подзоны с помощью вертикальных полуцилиндров, не доходящих до крышки аппарата. Высота полуцилиндра, расположенного ближе к стенке корпуса, меньше высоты предыдущего.Аппарат работает следующим образом, Сухую биомассу дрожжей подают в смесительную часть аппарата через штуцер в верхней части корпуса, а растворитель подают противотоком через штуцер внизу аппарата. При вращении вала с дисками происходит перемешивание биомассы с растворителем, Для уменьшения продольного перемешивания в аппарате предусмотрены секционирующие горизонтальные перегородки. Далее суспензия попадает в зону расслаивания контактирующих фаз. Под действием силы тяжести твердая фаза, проходя между полукольцевыми перегородками, опускается в нижнюю часть аппарата и удаляется через штуцер в днище экстрактора. Иисцелла удаляется через штуцер, находящийся в крышке аппарата 2 .Известный аппарат предназначен для системы жидкость - жидкость и может быть использован только для обработки мелкодисперсной твердой фазы при ее концентрации, достигающей 4-63. Поскольку концентрация твердой фазы в аппарате незначительна, то процесс экстракции идет неин-тенсивно. Кроме того, при этом наблюдается значительный укос твердых частиц с мисцеллой, достигающий 10- 15 Х. При этом степень извлечения равна 857.Целью изобретения является повышение степени извлечения экстрагируемых веществ из твердой фазы и уменьшение ее механического уноса с экстрагентом. Указанная цель достигается тем, что в колонном экстракторе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, внутри которого расположены зоны Смещения и расслаивания, вал, установленный асимметрично оси корпуса, с закрепленными на нем рисковыми3 11012 мешалками; штуцеры ввода и вывода фаз, каждая зона расслаивания снабжена насадкой, выполненной из полос, две из которых, расположенные ближе к оси корпуса, соединены между собой под углом 90-120 , остальные усмановолены. эквидистантно и огибают вал по незамкнутым дугам, при этом отношение радиусов полос к радиусу дисковой мешалки находится в пределах 1,1,1 1 О до 4:1, а расстояние между насадками по вь 1 соте аппарата .одинаково.На фиг, 1 изображен колонный экстрактор, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. 15Зкстрактор выполнен в. виде вертикального цилиндрического корпуса 1, функционально разделенного на зоны смешения 2 и расслаивания 3 взаимодействующих фаз, снабженного крышкой 4 и коническим днищем 5. Асимметрично оси корпуса 1 аппарата в зоне смешения контактирующих Фаз установлен вал 6 с расположенными на нем дисковыми мешалками 7. 25Зона расслаивания контактирующихВ фаз аппарата снабжена насадкой, выполненной из полос 8, две из которых 9 и 10, расположенные у диска, соединены между собой под углом 90-120,З 0 причем элементы 8 расположены в зоне расслаивания по вертикали на одина- . ковом расстоянии один от другого.В табл 1 представлена зависимость степени извлечения от величины угла между образующими, которая подтверждает необходимость указанных пределов между образующими.Как видно из табл. 1, если угол между образующими равен 90-120 о, то наблюдается минимальный унос твердой40 фазы с мисцеллой, равный 5-77. при достаточно высокой степени извлечения вдо 85-957.Остальные пластины выполнены из эквидистантно расположенных полос,45 огибающих вал по незамкнутым дугам, при этом отношение средних радиусов огибающих полос к радиусу перемешивающего диска должно изменяться в пределах 1,1-1-4:1В табл. 2 приведена зависимость уноса и степени извлечения экстрагируемых веществ от соотношений радиусов пластин и диска, подтвержда-. 55 ющая необходимость указанных соотношений радиусов пластин и диска для угла между образующими 120 ф,52 4Как видно из табл. 2 наименьшийунос твердой фазы находится при отношениях радиусов, равных 1,1 " 4: 1,при этом степень извлечения достигает 85-953, что является достаточновысокой величиной,Колонный экстрактор работаетследующим образом.Исходный материал (например, биомассу дрожжей) подают в верхнюю часть корпуса 1 экстрактора через штуцер 11 в зону смешения контактирующих Фаз, где расположен вал 6 с дисковыми мешалками 7, В нижнюю часть корпуса 1 экстрактора в эту же зону противотокрм к исходному материалу через штуцер 12 подают под" напором экстрагент (например, изопропанол, гексан и др.). Восходящий поток экстрагента проходит через насадку 8, 9 и 10, разбивается на отдельные потоки, при этом уменьшается их турбулентность, а следовательно, уменьшается унос мелких частиц твердой Фазы, При вращении вала 6 с дисковыми мешалками 7 достигается равномерное распределение твердой фазы по сечению корпуса 1 аппарата, заполненного экстрагентом. В процессе работы экстрактора твердая фаза под действием силы тяжести движется сверху вниз, а экстрагент, насыщаясь извлекаемыми веществами, снизу вверх. Концентрирование твердой фазы (в частности суспензии) в жидкой происходит в зоне разделения фаз. Сгущенная суспензия выходит через штуцер 13, расположенный в днище аппарата. Осветленная таким образом мисцелла выводится через штуцер 14, Образовавшиеся при экстракции пары и газы выводятна конденсацию через штуцер 15, расположенный в крьппке аппарата.Унос твердой фазы из экстракторане превьппает 53, степень извлечения- в пределах 85-95 Х.Уменьшение уноса твердой фазы с мисцеллой помимо снижения потерь целевого продукта приводит к стабилизации и эффективной работе узла регенерации .растворителя.Кроме того, увеличение движущейся силы процесса приводит к увеличению степени извлечения экстрагируемых веществ из биомассы.1 01252 Таблица 1 Степеньизвлечения,Х Средняя величинауноса твердойфазы с мисцеллой,Х 80 90 120 130 Таблица 2т Унос твердойфазы с мисцеллой, 7. Степеньизвлечения,7 Радиус Радиусы полос насадки переме- по порядку от перемешивающе-. шивающего диска Соотноаение. ка, мм2 3 4 9,0-10,06,0-7,0 150 190 230270 (1,1-1,9): 210 300 380 490 (1,5-3,5)ф 1 250 350 450 550 (1,8-3,9): 1 80 140 140 90 5,0-7,0 85-95 140 85 440 510 580,650 (3, 14-4,6): 1 8,0-9,0 140 Угол междУобразующимисечений первых полос Интервал изменений отноаенийрадиуса полосы к радиусудиска 1,1;1;1,4:1;6:1:1;1,9:1 1,1:1;1,25:1;1,43:1;1,64: 1,5:1;2,14 ф 1271135 г 1,8 Ф2,5 Ф 1;332 Ъ3,9:Ф 10,0-11,0 7,0-8,0 5,0-7,0 11,0-14,0