Установка для экстрагирования всистеме “твердое тело жидкость

О П И С А Н И Е р 11827102ИЗОБРЕТЕН ИЯ цоае Советских Социалистических Ресиублик(61) Дополнительное к авт, свид-ву ено 21,05.79 (21) 2768437/23-26 2) а лз 01 Р 11/02 с присоединением ваяв Государственный комит 23) ите ссс(43) Опубликовано 07.05.8 (45) Дата опубликования Бюллетеньписания 07.05. 3) УДК 66.061.5 088.8)елам изобретении и открытий 2) Авторы изобретени нов, Л, Г. Жданов, Н, П, Ин, М, И. Пейсахов и Н. А. нструкторское бюро медициадского научно-производствеого оборудования для произвенных средств Прогресс М. В. Гвирц, И, А, Гули, Я. Кацман, Б. А. Локси Специальное проектно-к промышленности Ленинг объединения технологичес готовых лекарст(71) Заявител 4) УСТАНОВКА ДЛЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ТВЕРДОЕ ТЕЛО - ЖИДКОСТЬ СИСТЕМ о Изобретение относится к технике экстрагирования в системе твердое тело - жидкость и может быть использовано для извлечения лекарственных или других полезных веществ из растительного сырья в хи мико-фармацевтической или пищевой отраслях промышленности.Из известных установок для экстрагирования наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является уста новка для непрерывной противоточной экстракции 1.В этой установке имеется несколько экстракционных камер, смонтированных на карусели, имеющей привод. Каждая экстрак ционная камера выполнена в виде цилиндрического корпуса с крышкой и откидным днищем для удаления шрота. В днище имеется отверстие для подачи растворителя, а в верхней части корпуса - патрубок для 2 О его удаления, В нижней части установки неподвижно установлены емкости для растворителя, соединенные между собой трубопроводами, Экстракционные камеры сообщаются с емкостями для растворителя через распределительную систему, выполненную в виде двух стационарных и одного поворотного (вместе с экстракционными камерами) желобов, разделенных перегородками на секции (по числу экстракционных камер).После каждой емкости для растворителя установлены насос и нагревательное устройство.Установка снабжена устройством для отгонки растворителя.В этой установке процесс экстракции идет недостаточно интенсивно, так как не обеспечивается равномерный контакт жидкой и твердой фаз из-за отсутствия перемешивания сырья, обусловленного медленным поступлением растворителя в экстракционные камеры только под действием гидростатического давления жидкости. В установке имеют место большие потери растворителя (особенно органического), так как устройство негерметично, причем в желобах из-за больших открытых поверхностей происходит испарение нагретого растворителя.Целью изобретения является интенсификация процесса экстрагирования и герметизация установки для возможности ее работы на органических растворителях.Указанная цель достигается тем, что известная установка для экстрагирования, содержащая экстракционные камеры, укрепленные на карусели, снабженной приво.дом, соединенные друг с другом емкости для растворителя, распределительную систему для последовательного сообщения каждой экстракционной камеры с каждой емкостью для растворителя, нагревательные устройства, устройства для отгонки растворителя, устройство для загрузки сырья и выгрузки шрота, снабжена программным устройством, конденсаторами паров растворителя, установленными над каруселью, и дополнительным распределительным устройством золотникового типа, обеспечивающими попеременное циклическое сообщение экстракционных камер с источниками вакуума и давления, управление параметрами вакуума и давления и поворот карусели после заданного количества циклов, а каждая емкость для растворителя представляет собой герметичный сосуд, снабженный нагревательным устройством, стаканом в нижней части, расположенным вне зоны нагрева, и центральной трубой, нижний конец которой помещен в стакан, а верхний сообщен с распределительным устройством, благодаря чему емкость для растворителя функционирует дополнительно как аккумулятор попеременно вакуума и давления. Распределительное устройство для последовательного сообщения каждой экстракционной камеры с каждой емкостью для растворителя выполнено в виде трех дисков с отверстиями, один из которых, подвижный, укреплен на карусели, а его отверстия сообщены с экстракционными камерами, другой, неподвижный, и его отверстия сообщены с емкостями для растворителя, а средний установлен с возможностью независимого поворота для разобщения экстракционных камер с емкостями для растворителя, причем неподвижный диск самоустанавливающийся. Диски распределительного устройства сжаты при помощи пневмопривода с возможностью уменьшения усилия сжатия в период поворота карусели. Кроме того, установка снабжена двумя сообщающимися сосудами с жидкостью, один из которых подключен к конденсаторам паров растворителя, а другой - к источникам вакуума и давления.На фиг, 1 показана схема установки; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - вид А фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б - Б фиг, 2; на фиг. 5 - разрез В - В фиг. 4; на фиг. 6 - разрез Г - Г фиг. 2,Установка для экстрагирования в системе твердое тело - жидкость состоит из рамы 1, центральной колонны 2, емкости 3 для растворителя, укрепленных на нижней части колонны 2 экстракционных камер 4, укрепленных на подвижной карусели 5, смонтированной на средней части колонны 2, и конденсаторов э паров растворителя, укрепленных на верхней части колонны 2.Установка снабжена распределительным устройством 7 для последовательного сообщения экстракционных камер 4 с емкостями 3 для растворителя и распределительной системой 8 для сообщения экстракционных камер 4 с конденсаторами 6. Распре 5 делительное устройство 7 содержит подвижный диск 9 с отверстиями 10, установленный на карусели 5, неподвижный диск11 с отверстиями 12 и диск 13 с отверстиями 14, установленный между дисками 9 и1 О 11. Диск 13 имеет собственный привод отпневмоцилиндра 15, Диск 11 установлен наосях 16 в кольце 17, которое установленона осях 18 в кольце 19, укрепленном на раме 1,15 Такое выполнение диска 11 обеспечиваетего самоустановку по отношению к диску 13во время работы и снижает требования кточности изготовления распределительнойсистемы,20 Распределительная система 8 состоит изнеподвижного диска 20 с отверстиями 21,установленного на карусели 5, и неподвижного диска 22 с отверстиями 23, установленного на неподвижной колонне 2,25 Механизм прижима дисков распределительной системы 24 выполнен в виде укрепленного на колонне 2 корпуса 25, образующего с диафрагмой 26 воздушную камеру27, связанную трубопроводом 28 с источниЗО ком сжатого воздуха, Каждая емкость 3для растворителя снабжена нагревательнымустройством 29. В нижней части емкости 3для растворителя, вне зоны нагрева, имеется стакан 30, в который помещен нижнийз 5 конец трубы 31.Экстракционные камеры 4 трубопроводами 32 соединены с отверстиями 10 диска 9,а трубопроводами 33 - с отверстиями 21лиска 20.40 Трубы 31 емкостей 3 для растворителятрубопроводами 34 соединены с отверстиями 12 диска 11, а между собой емкости 3для растворителя соединены трубопроводами 35 с вентилями 36. В нижней части ем 45 кости 3 для растворителя имеется кран 37для слива растворителя.Конденсаторы 6 паров растворителя трубопроводами 38 соединены с отверстиями23 диска 22, а трубопроводами 39 и 40 -с одним из сообщающихся сосудов 41, Другой, сообщающийся с ним, сосуд 42 соединентрубопроводами 43 и 44 через клапаны 45и 46 с источниками вакуума и давления.Установка снабжена трубопроводами 47для подачи растворителя в емкости 3 длярастворителя, трубопроводом 48 с вентилями 49 для подачи инертного газа или воздуха, трубопроводами 50 для подачи острого пара и трубопроводом 51, соединяющимконденсатор 6 со сборником 52.Карусель 5 имеет привод от пневмоцилиндра 53.Установка снабжена программным устройством 54, выполненным из стандартныхэлементов электропневмоавтоматики,5Установка для экстрагирования в системе твердое тело - жидкость работает следующим образом, при этом она вводится в режим одним из способов, известных для карусельных экстр акторов с противоточным движением твердой и жидкой фаз.В экстракционных камерах 4 находится сырье, в емкостях 3 - растворитель, где он нагревается нагревательными устройствами 29. Экстракционные камеры 4 подключаются к источнику вакуума через клапан 45, сообщающиеся сосуды 41 и 42, конденсаторы 6 паров растворителя и распределительную систему 8. При этом экстракционные камеры 4 сообщены с емкостями 3 для растворителя через распределительное устройство 7, так как диск 13 распределительного устройства 7 в это время занимает положение, при котором отверстие 10 диска 9 и отверстия 12 диска 11 сообщаются через отверстия 14 диска 13, а в камеру 27 по трубопроводу 28 подается сжатый воздух, который прижимает диски распределительных систем, обеспечивая герметичность установки, Давление в экстракционных камерах 4 понижается, и растворитель под воздействием разности давления в емкостях 3 и камерах 4 турбулентным восходящим потоком устремляется по трубе 31 и трубопроводам 34 и 32 в экстракционные камеры 4, взрыхляя и перемешивая сырье. Кроме того, переход нагретого растворителя в экстракционные камеры 4 с пониженным давлением вызывает мгновенное его вскипание с образованием взвешенного слоя сырья с растворителем.Наличие в нижней части емкостей 3 для растворителя (вне зоны нагрева) стакана 30, в который помещен нижний конец трубы 31, позволяет полностью удалить растворитель из зоны нагрева и таким образом предохранить его от перегрева. После перехода в него растворителя в экстракционные камеры 4 газ под избыточным давлением из емкости 3 для растворителя барботирует через смесь сырья с растворителем в экстракционных камерах 4, что дополнительно интенсифицирует перемешивание жидкой и твердой фаз. В емкости 3 образуется вакуум, равный значению вакуума в экстракционной камере 4. Пары экстрагента, образующиеся в результате кипения растворителя под вакуумом, поступают в конденсаторы 5, где конденсируются на охлаждаемых поверхностях, и экстрагент возвращаеТся в экстракционные камеры 4, что является дополнительным источником поддержания вакуума в системе,При достижении заданных параметров вакуума и заданного времени обработки сырья кипящим растворителем программное устройство 54 отключает экстракционные камеры 4 от источника вакуума, запирая клапан 45, и подключает их к источнику давления через клапан 46. Давление в 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 системе повышается, кипение растворителя мгновенно прекращается, и экстрагечт через слой сырья перемещается под давлением по трубопроводам 32 и 34 и трубе 31 в емкость 3 для растворителя, где он нагревается. После перехода всего растворителя из экстракционных камер 4 в емкость 3 газ или воздух поступает по трубе 31 под давлением и барботирует через слой растворителя в емкости 3, аккумулируя над поверхностью растворителя давление.При достижении заданных параметров давления в экстракционных камерах 4 и температуры растворителя в емкостях 3 программное устройство 54 отключает экстракционные камеры 4 от источника давления и подключает к источнику вакуума. Начинается новый цикл. Далее циклы повторяются до достижения динамического равновесия концентраций экстр агируемого вещества в твердой и жидкой фазах, характеризующего данную ступень экстрагирования.Затем из емкости 3 для растворителя (фиг. 1) сливается готовый экстракт через кран 37. Инертным газом или воздухом, подаваемым по трубопроводу 48 через вентили 49, производят последовательное передавливание растворителя на следующую ступень экстрагирования, а свежий растворитель вводится по трубопроводу 47 в емкость 3. Далее программное устройство 54 включает привод от пневмоцилиндра 53, который поворачивает карусель 5 с экстракционными камерами 4 на одну позицию в направлении, противоположном направлению передавливания экстракта в емкостях 3 для растворителя. При этом экстракционные камеры 4 с истощенным сырьем перемещаются на позицию для отгонки растворителя из шрота, для чего в экстракционную камеру 4 по трубопроводу 50 через отверстия распределительного устройства 7 и трубопроводу 32 подается острый пар, Пары растворителя из экстракционной камеры 4 поступают в конденсатор 6, где конденсируются и по трубопроводу 51 сливаются в сборник 52. Экстракционная камера 4 со шротом, прошедшим отгонку острым паром, перемещается на позицию для выгрузки шрота и загрузки свежего сырья. Экстракционные камеры 4 со свежим сырьем перемещаются на позицию для экстракции. Экстракционные камеры 4 перемещаются на одну позицию соответственно в направлении, противоположном движению экстрагента, и начинается новый цикл обработки сырья растворителем.Одновременно с экстракиией в экстракционных камерах 4, находящихся на разных позициях, происходят отгонка раетворителя, выгрузка шрота н загрузка свежего сырья.7При повороте карусели 5 программное устройство 54 отключает подачу воздуха в камеру 27, усилие сжатия дисков распределительных систем уменьшается, что облегчает поворот карусели 5. 5Сообщающиеся сосуды 41 и 42, установленные между источниками вакуума и давления и конденсаторами 6 паров растворителя, обеспечивают сокращение расхода инертного газа при работе на органических 10 растворителях, так как работают как гидравлический затвор, предотвращая вывод инверторного газа в вакуумную систему.Процесс экстрагирования трудно экстрагируемых видов сырья проводят под вакуу мом, а сырья с растворителем - под давлением в экстракционных камерах 4, которые при этом разобщаются с емкостями 3 для растворителя. Для этого привод от пневмоцилиндра 15 поворачивает диск 13 20 распределительного устройства 7 таким образом, что он перекрывает отверстия 10 диска 9 и отверстия 12 диска 11,Наличие в установке для экстрагирования в системе твердое тело в жидкос рас б пределительных систем золотникового типа обеспечивает ее герметичность, что позволяет использовать для экстракции органические растворители, решает проблему охраны окружающей среды, а именно устра- ЗО няет загрязнение атмосферы парами органических растворителей, улучшает условия работы обслуживающего персонала.Конструктивное выполнение установки обеспечивает интенсификацию процесса З 5 экстрагирования, уменьшение времени экстрагирования, повышение выхода полезных веществ и концентрации готового экстракта за счет воздействия на систему твердое тело - жидкость попеременного вакуума и 4 О давления и автоматического управления параметрами процесса с помощью программного устройства.Наличие в золотниковой распределительной системе среднего диска с самостоятель ным приводом позволяет дополнительно интенсифицировать процесс экстрагирования (что важно при работе с трудно экстрагируемыми видами сырья такими, как корни и корневища лекарственных растений) за счет периодической выдержки сырья в экстракционных камерах под вакуумом и давлением при разобщении последних с емкостями для растворителя, что усиливает воздействие на сырье растворителя. Формула изобретения1. Установка для экстрагирования в системе твердое тело - жидкость, включающая экстракционные камеры, установленные на подвижной карусели, снабженной приводом, емкости для растворителя, соединенные между собой, распределительное устройство, соединяющее экстр акционные камеры с емкостями для растворителя, нагревательные устройства, устройство для отгонки растворителя, устройство для загрузки сырья и выгрузки шрота, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью интенсификации процесса экстрагирования за счет повышения степени перемешивания фаз и улучшения герметизации установки, она снабжена программным устройством, конденсаторами паров растворителя, установленными над каруселью, дополнительным распределительным устройством, соединяющим экстракционные камеры с конденсаторами паров растворителя, источниками вакуума и давления, соединенными с дополнительным распределительным устройством.2, Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что емкость для растворителя выполнена в виде герметичного сосуда, снабженного стаканом, расположенным в его нижней части, н центральной трубой, нижний конец которой расположен в стакане, а верхний соединен с распределительным устройством, а также нагревательным устройством, расположенным на внешней поверхности сосуда.3. Установка по п. 1, отл и ч а ю ща я с я тем, что распределительное устройство выполнено в виде трех дисков с отверстиями, при этом верхний диск, отверстия которого соединены посредством трубопровода с экстракционными камерами, выполнен с возможностью перемещения и соединен с каруселью, нижний диск, отверстия которого соединены посредством трубопровода с емкостью для растворителя, выполнен само. устанавливающимся, а средний диск снабжен пневмоприводом.4. Установка по п. 1, отл ич а ющ а я с я тем, что она снабжена сосудами с жидкостью, сообщающимися между собой, при этом один сосуд соединен посредством трубопроводов с конденсаторами, а другой - с источниками вакуума и давления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США М 3531259, кл, 23-269 рт 1971 (прототип),аказ 1349/15 Изд. Ло 365 Тираж 712НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 пография, п апунов ехред А, Камышникова Коррек Подписно открытий