УСТРОЙСТВО ЭКСТРАКЦИОННЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

В пищевой промышленности растворение и выщелачивание про­водят периодическим и непрерывным способами соответственно в перколяторах и диффузионных аппаратах различной конструкции в прямотоке и противотоке,

Перколятор(рис. 8) представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем и крышкой. В днище расположена решетка, на которую через верхний люк загружается слой измельченного твердого мате­риала. После выщелачивания мате­риал выгружается через нижний отки­дывающийся люк.

Перколяторы соединяют последо­вательно в батареи. Число перколяторов в батарее составляет от 4 до 15. Растворитель прокачивается насосом снизу вверх последовательно через все перколяторы. Батарея работает по принципу противотока. В любой момент времени один из аппаратов, в котором достигнута заданная степень извлечения, отключается на раз­грузку отработанного материала и загрузку свежего. Материал выгружается из перколятора самотеком под давлением. В целом вся уста­новка работает непрерывно.

1 — крышка; 2, 5 — штуцера для растворителя; 3 — корпус; 4 — решетка; 6 — откидывающийся люк; 7 — твердый материал

Рисунок 8 - Перколятор

Аппараты с псевдоожиженным слоем позволяют повысить эффективность выщелачивания и растворения.

Аппарат представляет собой колонну, в нижней части которой расположена распределительная решетка. На эту решетку загру­жается измельченный твердый материал, а растворитель подается под решетку. Скорость растворителя выбирают такой, чтобы соз­дать перепад давления в слое твердого материала, достаточный для его псевдоожижения. Такие аппараты могут работать в полунепрерывном и непрерывном режимах.

Диффузионные аппараты непрерывного действияполучили широкое распространение в сахарной промышленности для извлече­ния сахара из свекловичной стружки.

Наклонный двухшнековый диффузион­ный аппарат (рис. 9) установлен под углом 8...11º к гори­зонту. В верхней части аппарата расположены бункер для загрузки свекловичной стружки и шнеки для удаления жома из аппарата.

1,8-— электродвигатели; 2 — при­емный бункер; 3 — крышка; 4 — опора; 5 — перегородка; 6, 9 — лопасти; 7 — выгрузной шнек; 10 — шнек; 11 — греющая камера; 12 — сито; 13 — штуцер для вывоза диффузионного сока; 14 — ребро; 15 — изоляция; 16 — контрлопасть.

Рисунок 9 – Наклонный двухшнековьш диффузионный ап­парат

Внутри аппарата стружка перемещается двумя параллельно расположенными шнеками снизу вверх. Шнеки образуются лопастями, расположенными по винтовой линии. Лопасти каждого шнека захо­дят в межлопастное пространство другого. Такое устройство шне­ков способствует равномерному перемещению стружки по длине аппарата и предотвращает возможность вращения свекловичной стружки вместе с лопастями. Для этой же цели установлены контрлопасти и перегородки на нижней части крышек.

Удаляют жом из аппарата в верхней его части разгрузочными шнеками. Лучшему удалению жома способствуют также лопасти. Разгрузочные шнеки смонтированы под прямым углом к транспор­тирующим шнекам и вращаются в противоположном направлении. Для подогрева массы в нижней части корпуса аппарата установлены подогревательные камеры.

Цилиндрический одноколонный диффу­зионный аппарат — цилиндрический корпус, внутри кото­рого вращается шнек. Шнек подвешен к верхней опоре. На внутрен­ней поверхности корпуса установлены контрлопасти, которые рас­положены в других плоскостях, чтобы не мешать вращению шнека. Лопасти шнека и контрлопасти разрыхляют стружку и перемещают ее снизу вверх.

Нижняя часть аппарата оборудована устройством для отвода диффузионного сока. Оно состоит из горизонтального щелеобраз-ного сита и дополнительной фильтрующей поверхности, располо­женной в контрлопастях и в двух вращающихся ситоочистительных лопастях.

Лопастный вал сопряжен с нижним коротким валом при помощи центрирующего валика. На нижнем валу находится распределитель свекловичной стружки. Ошпаренная стружка с соком поступает от насоса по трубе в распределитель и равномерно распределяется по поверхности горизонтального сита.

Для удаления жома из аппарата в верхней его части имеется выгрузочное устройство. Оно состоит из шнека, окон, вырезанных в верхней царге для выхода жома, и сегментных снимателей, распо­ложенных у каждого окна. Ниже окон в желобе имеется ротацион­ный скребковый конвейер, отводящий жом из аппарата.

Недостатки одноколонных аппаратов: необходимость предвари­тельного ошпаривания свекловичной стружки, которое требует дополнительной установки ошпаривателей, а также подача стружки центробежными насосами, что приводит к значительному измельче­нию свекловичной стружки и не позволяет обессахаривать тонкоиз-мельченную стружку; обессахаривание в аппаратах стружки длиной 10—15 м в 100 г приводит к увеличению продолжительности процес­са, а последнее ухудшает технологические качества диффузионного сока.

Двухколонный диффузионный аппарат (рис. 10) представляет собой U-образный корпус прямоугольного сечения, который при помощи опор устанавливается на фундамен­те. Корпус аппарата состоит из отдельных царг и укреплен ребрами жесткости.

Стружка перемещается в аппарате при помощи двух пластинча­тых цепей, к которым прикреплены транспортирующие рамки. Цепи с рамками приводятся в движение от привода. Для окончатель­ной очистки рам от жома во время нахождения их в вертикальном положении установлен рамкоочиститель ударного типа. Жом с рам сползает в бункер и затем удаляется шнеком.

1,5 — штуцера; 2 — ротационный забрасыватель; 3 — барабан; 4 – корпус; 6 — цепь; 7 — рамка

Рисунок 10 - Двухколонный диффузионный аппарат

Для подачи стружки в аппарат предназначены грабельный кон­вейер и забрасыватель стружки. Через соплавнутрь аппарата подается подогретый сок.

Диффузионный сок отбирается из аппарата через саморегенери­рующиеся сита с коническими отверстиями, установленные в каме­ре, и патрубок. Барометрическая вода поступает в аппарат через верхний ряд сопел, жомопрессовая — через нижний.

Стружка, поступившая в аппарат, перемещается к месту выгрузки ее из аппарата. Барометрическую и жомопрессовую воду подают в верхнюю часть второй колонны противотоком свеклович­ной стружке. Диффузионный сок направляют в производство, а жом — на прессы или в жомохранилище. На некоторых заводах барометрическая и жомопрессовая вода предварительно поступает в один большой сборник для перемешивания и затем в подогрева­тель для подогрева смеси.

В рассматриваемой конструкции аппарата свекловичная стружка ошпаривается внутри аппарата и дополнительной установки ошпа-ривателя не требуется. Сок, предназначенный для ошпаривания, подогревается до определенной температуры в подогревателях.

Имеются конструкции аппаратов, в которых твердый материал перемещается ковшами.

Применение цепных транспортирующих устройств с рамками или ковшами приводит к уплотнению массы твердого материала на рамках или в ковшах, что ухудшает процесс экстрагирования. В диффузионных аппаратах с лопастными валами и контрлопастями происходит значительное измельчение стружки, которое затрудняет фильтрование диффузионного сока в аппарате и тем самым снижает скорость экстракции. В результате применения крупной свеклович­ной стружки также снижается скорость экстракции из-за увеличе­ния внутридиффузионного сопротивления.

Диффузионные аппараты с взвешенным слоем лишены этих недостатков, В двухколонном аппарате (рис. 11), разработанном проф. С. М. Гребенюком, свекловичная стружка находится во взвешенном состоянии. Движущей силой для перемещения содержимого в аппарате является разность давлений над материалом в первой и второй колоннах. При движении поршне­вого транспортирующего устройства вверх под ним создается разре­жение. Свекловичная стружка поступает в верхнюю часть первой колонны, которая до определенного уровня заполнена диффузион­ным соком. Уровень сока поддерживается при помощи уровнемера. Таким образом, свекловичная стружка поступает в диффузионный сок и равномерно распределяется в объеме аппарата.

1 —загрузочная воронка; 2 — ситовый пояс: 3, 4 — подогревательные камеры; 5 — задерживающие решетки; 6 — уровнемер; 7 — транспортирующее устройство'. 8 — шнековое устройство; 9 — при­вод; 10 — разгрузочный желоб

Рисунок 11 – Двухколонный диффузионный аппарат с взвешенным слоем

Свекловичная стружка перемещается с помощью поршня транс­портирующего устройства. При движении поршня вниз он входит в массу жома и жидкости, которая поступает через открытые кла­паны поршня. Чтобы масса в аппарате не перемещалась в направле­нии движения поршня, под ним установлена задерживающая решет­ка. В нижнем положении поршень делает выстой. В это время кла­паны поршня закрываются. После выстоя поршень перемещается вверх, а масса — в направлении движения поршня. В это же время в левой колонне масса перемещается вниз на такое же расстояние. Задерживающие решетки обеспечивают фильтрование диффузион­ного сока. Вследствие периодического движения поршня стружечная масса в аппарате находится во взвешенном состоянии. Порция жома, захваченная поршнем, поступает на решетку, где жомовая вода отделяется и отводится через сито под поршень, а жом шнековым устройствомнаправляется в разгрузочный желоб.

Ленточные экстракторы(рис. 12) применяют 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 лейте 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.

1 - корпус; 2 — сопла; 3 — загрузочная шахта, 4 — транспортирующее устройство; 5 — насосы

Рисунок 12 – Ленточный экстрактор

Контрольные вопросы

1. В чем сущность процесса экстракции? Какие ком­поненты участвуют в процессе экстракции?

2. В каких аппаратах проводят процессы экстракции?

3. Каким зако­нам массопередачи подчиняются процессы экстракции?

4. Какие конструкции экстракторов применяются в пищевой промышленности?

5. Какие преимуще­ства имеют экстракторы с перемешивающими устройствами по сравнению с гравита­ционными?

6. В чем заключается принцип действия центробежных экстракторов? Какие преимущества имеют центробежные экстракторы по сравнению с другими типами экстракторов?

литература

1. Кавецкий, Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии / Г.Д. Кавецкий, Б.В. Васильев. - М.: Колос, 2007. - 555с.

2. Плаксин, Д. С. Процессы и аппараты пищевых производств / Д.С. Плаксин. - М.: Информагротех, 2006. - 735с.