RU202316U1 - ULTRASONIC EXTRACTOR - Google Patents
ULTRASONIC EXTRACTOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU202316U1 RU202316U1 RU2020133157U RU2020133157U RU202316U1 RU 202316 U1 RU202316 U1 RU 202316U1 RU 2020133157 U RU2020133157 U RU 2020133157U RU 2020133157 U RU2020133157 U RU 2020133157U RU 202316 U1 RU202316 U1 RU 202316U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working chamber
- container
- liquid medium
- perforated
- pipe
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 9
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 8
- 235000010208 anthocyanin Nutrition 0.000 description 9
- 239000004410 anthocyanin Substances 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 229930002877 anthocyanin Natural products 0.000 description 8
- 150000004636 anthocyanins Chemical class 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- -1 polymethylsiloxane Polymers 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000002597 Solanum melongena Nutrition 0.000 description 2
- 244000061458 Solanum melongena Species 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- ZPUCINDJVBIVPJ-LJISPDSOSA-N cocaine Chemical compound O([C@H]1C[C@@H]2CC[C@@H](N2C)[C@H]1C(=O)OC)C(=O)C1=CC=CC=C1 ZPUCINDJVBIVPJ-LJISPDSOSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 235000013325 dietary fiber Nutrition 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009924 canning Methods 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 235000002864 food coloring agent Nutrition 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 235000014101 wine Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/02—Solvent extraction of solids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к пищевой промышленности, в частности к устройствам для извлечения ценных компонентов из измельченного сырья.Технический результат повышение эффективности работы устройства при его использовании за счет усовершенствования конструкции.Устройство содержит рабочую камеру с боковыми гранями, имеющую нижнее и верхнее отверстие соответственно для подачи и вывода жидкой среды, плоские ультразвуковые преобразователи, расположенные на гранях рабочей камеры, емкость для жидкой среды, в которой установлен датчик концентрации получаемого экстракта, средства подачи жидкой среды в рабочую камеру снизу вверх под давлением и обеспечения циркуляции ее через рабочую камеру и емкость по замкнутой цепи, рабочая камера выполнена в форме прямого параллелепипеда, боковые ребра которого расположены горизонтально, отверстия для подачи жидкой среды в рабочую камеру выполнены в одном, расположенном вертикально основании параллелепипеда, ультразвуковые преобразователи расположены на всех боковых гранях рабочей камеры, контейнер внутри рабочей камеры с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и выполненный в форме полого цилиндра с установленной соосно внутри него перфорированной трубой, сообщающейся с рабочей камерой, при этом внешняя цилиндрическая стенка контейнера выполнена проницаемой для жидкой среды из материала, прозрачного для ультразвука, а труба выполнена из материала, отражающего ультразвук, устройство дополнительно имеет патрубки для подачи измельченного сырья, смешанного с экстрагентом, и сушильного агента внутрь перфорированной трубы, установленные и жестко фиксированные на боковой стенке рабочей камеры и оснащенные регулирующими вентилями, на верхней грани рабочей камеры жестко зафиксирован патрубок для вывода отработанного сушильного агента, оснащенный запорным вентилем, внутри контейнера насыпаны мелющие шары для разбивания комков измельченного сырья, выполненные из инертного к экстрагенту материала, цилиндрическая стенка контейнера выполнена перфорированной для удаления сухого отработанного материала, при этом перфорированные отверстия соответствуют размерам кусочков готового сухого продукта, дно рабочей камеры выполнено с наклоном, а на дне рабочей камеры установлен патрубок с шиберной заслонкой для удаления отработанного материала.The utility model relates to the food industry, in particular to devices for extracting valuable components from crushed raw materials. The technical result is an increase in the efficiency of the device during its use due to the improvement of the design. The device contains a working chamber with side edges, having a lower and an upper opening, respectively, for feeding and output of a liquid medium, flat ultrasonic transducers located on the edges of the working chamber, a container for a liquid medium in which a sensor for the concentration of the extract obtained is installed, means for supplying a liquid medium to the working chamber from the bottom up under pressure and ensuring its circulation through the working chamber and container in a closed circuit , the working chamber is made in the form of a rectangular parallelepiped, the side edges of which are located horizontally, the holes for supplying the liquid medium to the working chamber are made in one vertically located parallelepiped base, ultrasonic transducers are located on all side faces of the working chamber, a container inside the working chamber with the possibility of rotation about a horizontal axis and made in the form of a hollow cylinder with a perforated pipe installed coaxially inside it, communicating with the working chamber, while the outer cylindrical wall of the container is made of a material that is transparent for ultrasound, and the pipe is made of a material that reflects ultrasound, the device additionally has nozzles for supplying crushed raw materials mixed with an extractant and a drying agent inside the perforated pipe, installed and rigidly fixed on the side wall of the working chamber and equipped with control valves on the upper edge of the working chamber a branch pipe for the outlet of the spent drying agent is rigidly fixed, equipped with a shut-off valve, grinding balls are poured inside the container to break up lumps of crushed raw materials, made of material inert to the extractant, the cylindrical wall of the container is made of perforated for the removal of dry waste material, while the perforated holes correspond to the size of the pieces of the finished dry product, the bottom of the working chamber is made with an inclination, and at the bottom of the working chamber there is a branch pipe with a slide gate to remove the waste material.
Description
Полезная модель относится к конструкциям массообменных аппаратов для систем твердое тело - жидкость и может быть использована для проведения процессов извлечения целевого компонента из измельченного растительного сырья в пищевой промышленности.The utility model relates to the design of mass transfer apparatus for solid-liquid systems and can be used to carry out the processes of extracting the target component from ground vegetable raw materials in the food industry.
Известна конструкция ультразвукового экстрактора. Ультразвуковой экстрактор содержит корпус, устройства для загрузки исходного сырья и экстрагента, выгрузки прозкстрагированного сырья и полуфабрикатов экстракта, перемешивающего элемента, устройства возбуждения ультразвуковых колебаний с преобразователями, корпус выполнен из внешнего и герметично вставленного в него внутреннего корпусов, пространство между которыми заполнено звукоизоляционным материалом, устойчивым к воздействию ультразвука, в качестве перемешивающего элемента предусмотрена установка барботирования аргоном, устройство возбуждения ультразвуковых колебаний выполнено из 4-х ультразвуковых генераторов с четырьмя магнитострикционными преобразователями, имеющими излучающие пластины, причем преобразователи установлены на боковых поверхностях с внешней стороны внутреннего корпуса экстрактора в защитных кожухах, а излучающие пластины установлены на боковых поверхностях с внутренней стороны внутреннего корпуса попарно, симметрично друг другу под углом 90°. В качестве звукоизоляционного материала, устойчивого к воздействию ультразвука, служит полиметилсилоксановая жидкость, а излучающие пластины выполнены из пищевой или титановой стали (патент РФ №63240, 2007).The design of an ultrasonic extractor is known. The ultrasonic extractor contains a housing, devices for loading raw materials and an extractant, unloading extracted raw materials and semi-finished products of an extract, a mixing element, a device for exciting ultrasonic vibrations with transducers, the housing is made of an external and hermetically inserted internal housing, the space between which is filled with a sound-insulating material, stable to the effect of ultrasound, an argon bubbling unit is provided as a mixing element, the device for exciting ultrasonic vibrations is made of 4 ultrasonic generators with four magnetostrictive transducers having emitting plates, and the transducers are installed on the side surfaces from the outer side of the inner housing of the extractor in protective casings, and Radiating plates are installed on the side surfaces from the inner side of the inner case in pairs, symmetrically to each other at an angle of 90 °. A polymethylsiloxane liquid is used as a soundproof material resistant to ultrasound, and the emitting plates are made of food grade or titanium steel (RF patent No. 63240, 2007).
Недостатком конструкции является то, что суммарное фиксирующее ультразвуковое излучение в середине цилиндрической части, внутреннего корпуса устройства может значительно отличаться от интенсивности ультразвука на периферии и достигать значительных величин, вследствие барботирования суспензии. Это приводит к деструкции отдельных извлекаемых соединений и снижению качества получаемой продукции.The disadvantage of this design is that the total fixing ultrasonic radiation in the middle of the cylindrical part of the inner body of the device can differ significantly from the ultrasound intensity at the periphery and reach significant values due to bubbling of the suspension. This leads to the destruction of individual recoverable compounds and a decrease in the quality of the resulting product.
Самым близким по технической сути является ультразвуковое устройство, содержащее рабочую камеру с боковыми гранями, имеющую нижнее и верхнее отверстие соответственно для подачи и вывода жидкой среды, плоские ультразвуковые преобразователи, расположенные на гранях рабочей камеры, емкость для жидкой среды, средства подачи жидкой среды в рабочую камеру снизу вверх под давлением и обеспечения циркуляции ее через рабочую камеру и емкость по замкнутой цепи, рабочая камера выполнена в форме прямого параллелепипеда, боковые ребра которого расположены горизонтально, отверстия для подачи жидкой среды в рабочую камеру выполнены в одном, расположенном вертикально основании параллелепипеда, ультразвуковые преобразователи расположены на всех боковых гранях рабочей камеры, а также дополнительно введен разъемный съемный контейнер, расположенный внутри рабочей камеры с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и выполненный в форме полого цилиндра с установленной соосно внутри него перфорированной трубой, сообщающейся с рабочей камерой, при этом внешняя цилиндрическая стенка контейнера выполнена проницаемой для жидкой среды из материала, прозрачного для ультразвука, а труба выполнена из материала, отражающего ультразвук (патент РФ №2221634, 2004).The closest in technical essence is an ultrasonic device containing a working chamber with lateral edges, having a lower and an upper opening, respectively, for supplying and removing a liquid medium, flat ultrasonic transducers located on the edges of the working chamber, a container for a liquid medium, means for supplying a liquid medium to the working chamber from bottom to top under pressure and to ensure its circulation through the working chamber and the container in a closed circuit, the working chamber is made in the form of a rectangular parallelepiped, the side edges of which are located horizontally, the holes for supplying the liquid medium into the working chamber are made in one vertically located parallelepiped base, ultrasonic transducers are located on all lateral faces of the working chamber, and a detachable removable container is additionally introduced, located inside the working chamber with the ability to rotate around a horizontal axis and made in the form of a hollow cylinder with a perforated coaxially installed inside it th pipe communicating with the working chamber, while the outer cylindrical wall of the container is made of a material transparent to ultrasound, permeable to a liquid medium, and the pipe is made of a material that reflects ultrasound (RF patent No. 2221634, 2004).
Недостатком конструкции является то, что для выгрузки из аппарата отработанной твердой фазы разъемный съемный контейнер необходимо извлекать из аппарата, что весьма трудоемко. Этот процесс также осложняется тем, что отработанный материал имеет высокую влажность после длительно взаимодействия с экстрагентом. Если экстрагент представляет ценность с экономической точки зрения (например, этиловый спирт), при такой разгрузке будут наблюдаться значительные его потери. В некоторых технологиях пищевой, фармацевтической промышленности ценность представляет и отработанное растительное сырье (например, пищевые волокна, выжимки фруктов), которое при использовании конструкции ультразвукового устройства по прототипу необходимо будет перерабатывать далее.The disadvantage of the design is that in order to unload the spent solid phase from the apparatus, the detachable removable container must be removed from the apparatus, which is very laborious. This process is also complicated by the fact that the waste material has a high humidity after prolonged interaction with the extractant. If the extractant is valuable from an economic point of view (for example, ethyl alcohol), significant losses will be observed during such unloading. In some technologies of the food and pharmaceutical industries, waste plant raw materials (for example, dietary fiber, fruit pomace) are also valuable, which, when using the design of an ultrasonic device according to the prototype, will need to be further processed.
Техническая задача создание конструкции ультразвукового экстрактора, позволяющей получать остаток твердой фазы отработанного материала после экстрагирования с низкой влажностью.The technical problem is to create a design of an ultrasonic extractor, which makes it possible to obtain the remainder of the solid phase of the waste material after extraction with low humidity.
Технический результат повышение эффективности работы устройства при его использовании за счет усовершенствования конструкции.The technical result is an increase in the efficiency of the device when using it by improving the design.
Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем рабочую камеру с боковыми гранями, имеющую нижнее и верхнее отверстие соответственно для подачи и вывода жидкой среды, плоские ультразвуковые преобразователи, расположенные на гранях рабочей камеры, емкость для жидкой среды, в которой установлен датчик концентрации получаемого экстракта, средства подачи жидкой среды в рабочую камеру снизу вверх под давлением и обеспечения циркуляции ее через рабочую камеру и емкость по замкнутой цепи, рабочая камера выполнена в форме прямого параллелепипеда, боковые ребра которого расположены горизонтально, отверстия для подачи жидкой среды в рабочую камеру выполнены в одном, расположенном вертикально основании параллелепипеда, ультразвуковые преобразователи расположены на всех боковых гранях рабочей камеры, контейнер внутри рабочей камеры с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и выполненный в форме полого цилиндра с установленной соосно внутри него перфорированной трубой, сообщающейся с рабочей камерой, при этом внешняя цилиндрическая стенка контейнера выполнена проницаемой для жидкой среды из материала, прозрачного для ультразвука, а труба выполнена из материала, отражающего ультразвук, дополнительно имеются патрубки для подачи измельченного сырья, смешанного с экстрагентом, и сушильного агента внутрь перфорированной трубы, установленные и жестко фиксированные на боковой стенке рабочей камеры и оснащенные регулирующими вентилями, на верхней грани рабочей камеры жестко зафиксирован патрубок для вывода отработанного сушильного агента, оснащенный запорным вентилем, внутри контейнера насыпаны мелющие шары для разбивания комков измельченного сырья, выполненные из инертного к экстрагенту материала, цилиндрическая стенка контейнера выполнена перфорированной для удаления сухого отработанного материала, при этом перфорированные отверстия соответствуют размерам кусочков готового сухого продукта, дно рабочей камеры выполнено с наклоном, а на дне рабочей камеры установлен патрубок с шиберной заслонкой для удаления отработанного материала.It is achieved by the fact that in the known device containing a working chamber with lateral edges, having a lower and an upper opening, respectively, for supplying and removing a liquid medium, flat ultrasonic transducers located on the edges of the working chamber, a container for a liquid medium in which a concentration sensor of the obtained extract, means for supplying a liquid medium into the working chamber from bottom to top under pressure and ensuring its circulation through the working chamber and container in a closed circuit, the working chamber is made in the form of a rectangular parallelepiped, the side edges of which are located horizontally, the holes for supplying the liquid medium to the working chamber are made in one vertically located base of the parallelepiped, ultrasonic transducers are located on all lateral faces of the working chamber, the container inside the working chamber can rotate around the horizontal axis and is made in the form of a hollow cylinder with a perforated pipe installed coaxially inside it, communicating with a working chamber, while the outer cylindrical wall of the container is made of a material that is transparent to ultrasound, and the pipe is made of a material that reflects ultrasound, there are additionally pipes for feeding crushed raw materials mixed with an extractant and a drying agent inside the perforated pipe , installed and rigidly fixed on the side wall of the working chamber and equipped with control valves, on the upper edge of the working chamber is rigidly fixed a branch pipe for withdrawing the spent drying agent, equipped with a shut-off valve, grinding balls are poured inside the container to break up lumps of crushed raw materials, made of material inert to the extractant , the cylindrical wall of the container is made perforated to remove dry waste material, while the perforated holes correspond to the size of the pieces of the finished dry product, the bottom of the working chamber is made with an inclination, and a p a pipe with a gate valve for waste material removal.
Через патрубок с помощью напорного вентилятора, установленного вне рабочей камеры, внутрь перфорированной трубы нагнетается горячий воздух. Поток воздуха проникает сквозь отверстия в трубе, фильтруется через слой материала и перфорированные стенки контейнера и создает активную гидродинамическую обстановку внутри контейнера при его одновременном вращении. Это обеспечивает интенсивное обезвоживание материала внутри аппарата, минуя стадии его выгрузки во влажном состоянии.Hot air is blown into the perforated pipe through the nozzle using a pressure fan installed outside the working chamber. The air flow penetrates through the holes in the pipe, is filtered through the material layer and the perforated walls of the container and creates an active hydrodynamic environment inside the container while it rotates simultaneously. This ensures intensive dehydration of the material inside the apparatus, bypassing the stage of its unloading in a wet state.
Регулирующий вентиль на патрубке для подачи сушильного агента обеспечивает возможность изменения скорости движения потока газа, что позволяет поддерживать активную гидродинамическую обстановку в аппарате при использовании разного исходного сырья и степени его измельчения.The control valve on the branch pipe for supplying the drying agent provides the ability to change the gas flow rate, which allows maintaining an active hydrodynamic environment in the apparatus when using different feedstock and the degree of its grinding.
Подача измельченного сырья, предварительно смешанного с небольшим количеством экстрагента, через патрубок внутрь контейнера насосом исключает трудоемкую операцию ручного извлечения из аппарата контейнера, нагруженного влажным отработанным материалом. Регулирующий вентиль на патрубке подачи измельченного сырья, предварительно смешанного с небольшим количеством экстрагента, необходим для изменения соотношения гидромодуля (сырье экстрагент).The supply of crushed raw materials, pre-mixed with a small amount of extractant, through a branch pipe inside the container by a pump eliminates the laborious operation of manually removing a container loaded with moist waste material from the apparatus. A regulating valve on the supply pipe of crushed raw materials, premixed with a small amount of extractant, is required to change the ratio of the hydromodule (raw material extractant).
Наличие мелющих шаров обеспечивает измельчение крупных агломератов, образующихся при слипании материала и его сушке, что также интенсифицирует процесс обезвоживания и снижает энергоемкость. Перекатывание шаров внутри контейнера при его вращении обеспечивает также получение измельченного готового сухого продукта с максимальным размером кусочков не более размера отверстий в стенке контейнера.The presence of grinding balls provides crushing of large agglomerates formed during material adhesion and drying, which also intensifies the dehydration process and reduces energy consumption. Rolling balls inside the container during its rotation also ensures the production of a crushed finished dry product with a maximum size of pieces no more than the size of the holes in the wall of the container.
Предлагаемое устройство изображено на чертеже (фиг. 1 общий вид).The proposed device is shown in the drawing (Fig. 1 General view).
Устройство содержит рабочую камеру 1 с боковыми гранями, имеющую нижнее 2 и верхнее 3 отверстия соответственно для подачи и вывода жидкой среды, плоские ультразвуковые преобразователи 4, расположенные на гранях рабочей камеры 1, емкость для жидкой среды 5, средства подачи жидкой среды в рабочую камеру 1 снизу вверх под давлением и обеспечения циркуляции ее через рабочую камеру 1 и емкость 5 по замкнутой цепи, насос 6 для подачи под давлением жидкой среды из емкости 5 в рабочую камеру 1 через нижнее отверстие 2 и обеспечения циркуляции по замкнутой цепи: емкость 5 насос 6 рабочая камера 1 емкость 5, замкнутая цепь циркуляции замыкается с помощью трубопроводов 7, 8, 9, в емкости 5 установлен датчик 10 концентрации получаемого экстракта, рабочая камера 1 выполнена в форме прямого параллелепипеда, боковые ребра которого расположены горизонтально, отверстия 2 и 3 для подачи жидкой среды в рабочую камеру выполнены в одном, расположенном вертикально основании параллелепипеда, ультразвуковые преобразователи 4 расположены на всех боковых гранях рабочей камеры 1, контейнер 11 внутри рабочей камеры 1 с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси выполнен в форме полого цилиндра с установленной соосно внутри него перфорированной трубой 12, сообщающейся с рабочей камерой 1, при этом внешняя цилиндрическая стенка контейнера 11 выполнена проницаемой для жидкой среды из материала, прозрачного для ультразвука, а труба 12 выполнена из материала, отражающего ультразвук, дополнительно имеются патрубки 13, 14 для подачи измельченного сырья, смешанного с экстрагентом, и сушильного агента внутрь перфорированной трубы 12, установленные и жестко фиксированные на боковой стенке рабочей камеры 1 и оснащенные регулирующими вентилями 15 и 16, на верхней грани рабочей камеры 1 жестко зафиксирован патрубок 17 для вывода отработанного сушильного агента, оснащенный запорным вентилем 18, внутри контейнера 11 насыпаны мелющие шары 19 для разбивания комков измельченного сырья, выполненные из инертного к экстрагенту материала, цилиндрическая стенка контейнера 11 выполнена перфорированной для удаления сухого отработанного материала, при этом перфорированные отверстия соответствуют размерам кусочков готового сухого продукта, дно рабочей камеры 1 выполнено с наклоном, а на дне рабочей камеры 1 установлен патрубок 20 с шиберной заслонкой 21 для удаления отработанного материала. Устройство работает следующим образом.The device contains a working chamber 1 with side edges, having lower 2 and upper 3 holes, respectively, for supplying and outputting a liquid medium, flat ultrasonic transducers 4 located on the edges of the working chamber 1, a container for a liquid medium 5, means for supplying a liquid medium to the working chamber 1 from bottom to top under pressure and to ensure its circulation through the working chamber 1 and the container 5 in a closed circuit, pump 6 for supplying the liquid medium under pressure from the container 5 to the working chamber 1 through the
Измельченное исходное сырье, предварительно смешанное с небольшим количеством экстрагента, насосом через патрубок 13 для подачи измельченного сырья, смешанного с экстрагентом, при открывании вентиля 15 подается внутрь перфорированной трубы 12. Емкость для жидкой среды 5 заполняется экстрагентом, в ней устанавливается датчик 10 концентрации получаемого экстракта. Емкость 5 для жидкой среды соединяется герметично через трубопроводы 7, 8 с нижним отверстием 2 рабочей камеры 1 и с насосом 6, через трубопровод 9 с верхним отверстием 3 рабочей камеры 1. После этого при помощи насоса 6 подается экстрагент под напором в рабочую камеру 1 до ее полного наполнения. Контейнер 11 заполняется экстрагентом через перфорацию в его цилиндрической стенке. После этого включают вращение контейнера 11 и питание ультразвуковых преобразователей 4. Осуществляется непрерывная принудительная циркуляция экстрагента по замкнутой цепи емкость 5 насос 6 рабочая камера 1 емкость 5 по трубопроводам 7, 8, 9 до достижения заданного уровня концентрации экстрагента в емкости 5. После ее достижения по сигналу датчика 10 концентрации получаемого экстракта процесс экстрагирования прерывается. Полученный экстракт с помощью насоса 6 удаляется из рабочей камеры 1 в емкость 5. Из емкости 5 сливается готовый экстракт. Вновь включается вращение контейнера 11. Через патрубок 14 при открывании вентиля 16 с помощью вентилятора, установленного за пределами устройства, внутрь перфорированной трубы 12 нагнетается горячий воздух. Поток воздуха проникает сквозь отверстия в перфорированной трубе 12, фильтруется через слой материала и перфорированные стенки контейнера 11. Мелющие шары 19 перекатываются внутри контейнера 11 при его вращении и обеспечивают измельчение крупных агломератов, образующихся при слипании материала и его сушке. Кусочки материала высыхают, измельчаются и через перфорацию в цилиндрической стенке контейнера 11 высыпаются на дно рабочей камеры 1. Слой высушенного материала постепенно накапливается на дне рабочей камеры 1 и периодически удаляется из аппарата через патрубок 20 при открывании шиберной заслонки 21. Введение в цикл работы стадии разгрузки аппарата при такой конструкции не требуется. Отработанный сушильный агент выводится непрерывно через патрубок 17 при открытом запорном вентиле 18. Емкость 5 наполняют новой порцией экстрагента, система замыкается и цикл работы ультразвукового экстрактора повторяется.The crushed feedstock, pre-mixed with a small amount of the extractant, is pumped through the
Примером конкретного исполнения может служить ультразвуковой экстрактор для получения водорастворимых пищевых красителей (антоцианов, Е163) из отходов консервного производства. Исходное сырье измельченная кожура баклажанов, которая механически отделяется от общей массы плодов перед их термической обработкой в технологии производства овощной икры. Кожура измельчается механическим способом до размеров кусочков с эквивалентным диаметром от 3 до 5 мм. Начальная влажность сырья 88%. Экстрагент дистиллированная вода, получаемые продукты раствор антоцианов в воде и сухое отработанное сырье с высоким содержанием пищевых волокон (до 90%). Раствор антоцианов используется в пищевой промышленности для придания цвета кондитерским изделиям, винам, сокам и т.п.An example of a specific embodiment is an ultrasonic extractor for obtaining water-soluble food colors (anthocyanins, E163) from canning waste. The initial raw material is crushed eggplant peel, which is mechanically separated from the total mass of fruits before they are heat-treated in the technology of production of vegetable caviar. The peel is crushed mechanically to pieces with an equivalent diameter of 3 to 5 mm. The initial moisture content of raw materials is 88%. The extractant is distilled water, the resulting products are a solution of anthocyanins in water and dry waste materials with a high content of dietary fiber (up to 90%). Anthocyanin solution is used in the food industry to add color to confectionery, wines, juices, etc.
Ультразвуковой экстрактор является основным узлом экспериментальной технологической линии переработки отходов производства овощной икры из баклажанов. Схема устройства соответствует приведенной на чертеже. Во избежание нежелательных изменений внешнего вида пищевых продуктов, содержащих антоцианы, узлы и детали конструкции, соприкасающиеся с сырьем, экстрагентом, экстрактом, выполнены из неметаллических материалов (фторпласт, пищевой полиэтилен) или из нержавеющей стали.An ultrasonic extractor is the main unit of an experimental technological line for processing waste from the production of vegetable caviar from eggplant. The device diagram corresponds to that shown in the drawing. To avoid undesirable changes in the appearance of food products containing anthocyanins, units and structural parts in contact with raw materials, extractants, and extracts are made of non-metallic materials (fluoroplastic, food grade polyethylene) or stainless steel.
Для создания акустического поля в устройстве используются ультразвуковые преобразователи типа ПМС-32 с частотой ультразвукаTo create an acoustic field, the device uses ultrasonic transducers of the PMS-32 type with an ultrasound frequency
кГц и интенсивностью ультразвукового поля кВт/м2. Сырье и экстрагент подается в определенном количестве для соблюдения объемного соотношения сырье : растворитель равным 1:5. Комплексное воздействие ультразвукового поля и вызванные им кавитационные эффекты интенсифицируют процесс экстракции. Экспериментальные исследования процессов экстракции антоцианов в статических условиях при наложении ультразвука показали, что время воздействия не должно превышать 10 минут во избежание перегрева частиц сырья и деструкции антоцианов. При превышении значения температуры более 80°С высока вероятность разложения антоцианов и потеря их потребительских свойств (обесцвечивание). Но активная гидродинамическая обстановка внутри ультразвукового экстрактора, создаваемая принудительной циркуляцией через рабочую камеру и емкость по замкнутой цепи, одновременным вращением контейнера и перфорированной трубы в нем, фильтрованием потоков экстрагента через отверстия перфорированной стенки контейнера и циркуляционной трубы обеспечивает интенсивный теплоотвод из зоны максимальной плотности энергии ультразвукового поля. Максимальная температура нагрева частиц обрабатываемого материала в ультразвуковом экстракторе не превышает 70°С.kHz and the intensity of the ultrasonic field kW / m 2 . Raw materials and extractant are supplied in a certain amount to comply with the volumetric ratio of raw materials: solvent equal to 1: 5. The complex action of the ultrasonic field and the cavitation effects caused by it intensify the extraction process. Experimental studies of the processes of extraction of anthocyanins under static conditions with the imposition of ultrasound showed that the exposure time should not exceed 10 minutes in order to avoid overheating of the raw material particles and the destruction of anthocyanins. When the temperature exceeds 80 ° C, there is a high probability of decomposition of anthocyanins and the loss of their consumer properties (discoloration). But the active hydrodynamic environment inside the ultrasonic extractor, created by forced circulation through the working chamber and the container in a closed circuit, the simultaneous rotation of the container and the perforated pipe in it, filtering the extractant flows through the holes of the perforated wall of the container and the circulation pipe provides intensive heat removal from the zone of maximum energy density of the ultrasonic field ... The maximum heating temperature of the processed material particles in the ultrasonic extractor does not exceed 70 ° C.
Внешняя цилиндрическая стенка контейнера выполнена из перфорированного листа нержавеющей стали с отверстиями 2 мм, сваренного в виде цилиндра диаметром 300 мм. Перфорированная труба внутри контейнера имеет диаметр 80 мм, длину 400 мм, отверстия диаметром 8 мм. Вместимость контейнера 28 л. Контейнер вращается со скоростью 80 об/мин. Производительность ультразвукового экстрактора по жидкому готовому продукту (экстракту) составляет 0,025 м3/час. Получаемый экстракт имеет концентрацию сухих веществ 3,5 кг/м3 экстракта или в перерасчете на 100 г исходного сырья - 0,15 г антоцианов (процент извлечения = 75).The outer cylindrical wall of the container is made of a perforated stainless steel sheet with holes of 2 mm, welded in the form of a cylinder with a diameter of 300 mm. The perforated pipe inside the container has a diameter of 80 mm, a length of 400 mm, holes with a diameter of 8 mm. Container capacity 28 l. The container rotates at 80 rpm. The productivity of the ultrasonic extractor for the liquid finished product (extract) is 0.025 m 3 / hour. The resulting extract has a dry matter concentration of 3.5 kg / m 3 of the extract or, in terms of 100 g of the feedstock, 0.15 g of anthocyanins (recovery percentage = 75).
Сушка отработанного сырья происходит внутри контейнера в кипящем слое, характеризующимся непрерывным хаотическим движением частиц материала в ограниченном размерами рабочей камеры объеме. Отличительными особенностями кипящего слоя являются интенсивное движение и перемешивание частиц, максимальная поверхность испарения, малое гидравлическое сопротивление слоя, равномерный нагрев материала. Разбивание комков материала, образующихся за счет агломерации кусочков измельченного сырья в процессе сушки, происходит при механическом воздействии на них мелющих шаров. Мелющие шары выполнены из фторпласта, диаметр шара 20 мм, количество 20 шт.Drying of waste materials takes place inside the container in a fluidized bed characterized by continuous chaotic movement of material particles in a volume limited by the dimensions of the working chamber. Distinctive features of the fluidized bed are intensive movement and mixing of particles, maximum evaporation surface, low hydraulic resistance of the bed, uniform heating of the material. The breaking up of lumps of material formed due to the agglomeration of pieces of crushed raw materials during the drying process occurs when they are mechanically exposed to grinding balls. Grinding balls are made of fluoroplastic,
Продолжительность этапа сушки составляет 10-12 минут в зависимости от свойств исходного сырья, конечная влажность сухого отработанного сырья составляет 10%, производительность по сухому продукту - 0,45 кг/час. Дисперсный состав сухого готового продукта частицы с эквивалентным диаметром 1,5-1,7 мм.The duration of the drying stage is 10-12 minutes, depending on the properties of the feedstock, the final moisture content of the dry waste material is 10%, the dry product capacity is 0.45 kg / h. Disperse composition of the dry finished product of particles with an equivalent diameter of 1.5-1.7 mm.
Положительный эффект - предлагаемое устройство по сравнению с известными позволяет не только эффективно проводить процесс экстрагирования из измельченного твердого сырья, но и получать отработанный твердый материал в сухом и измельченном виде. Процесс экстрагирования и сушки происходят в одном аппарате, что значительно повышает технологичность и снижает потери сырья. Влажность готового продукта (сухого отработанного растительного сырья) составляет не более 10%, что позволяет хранить его длительное время и использовать в отдельных технологиях пищевой промышленности.Positive effect - the proposed device, in comparison with the known ones, allows not only to effectively carry out the extraction process from crushed solid raw materials, but also to obtain a spent solid material in dry and crushed form. The extraction and drying process takes place in one apparatus, which significantly increases the manufacturability and reduces the loss of raw materials. The moisture content of the finished product (dry waste vegetable raw materials) is no more than 10%, which allows it to be stored for a long time and used in certain food processing technologies.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133157U RU202316U1 (en) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | ULTRASONIC EXTRACTOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133157U RU202316U1 (en) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | ULTRASONIC EXTRACTOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU202316U1 true RU202316U1 (en) | 2021-02-11 |
Family
ID=74665716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020133157U RU202316U1 (en) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | ULTRASONIC EXTRACTOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU202316U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796825C1 (en) * | 2022-10-21 | 2023-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Ultrasonic extractor |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU135874A1 (en) * | 1960-05-18 | 1960-11-30 | В.Н. Бауман | Apparatus for producing ultra-dispersed process compositions |
| US4071225A (en) * | 1976-03-04 | 1978-01-31 | Holl Research Corporation | Apparatus and processes for the treatment of materials by ultrasonic longitudinal pressure oscillations |
| JPH02211202A (en) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Nippon Shakai Iryo Kenkyusho:Kk | Ultrasonic extractor and extraction of crude drug using the same |
| RU2020961C1 (en) * | 1991-02-25 | 1994-10-15 | Малое государственное предприятие "Медилен" | Method of medicinal preparation activation |
| RU17867U1 (en) * | 2000-12-05 | 2001-05-10 | Государственное унитарное предприятие "Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева" | ULTRASONIC EXTRACTOR |
| RU2221634C2 (en) * | 2002-04-01 | 2004-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт токов высокой частоты им. В.П.Вологдина" | Ultrasonic unit |
| RU63240U1 (en) * | 2006-12-25 | 2007-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Славянский чай" (ООО "Славянский чай") | ULTRASONIC EXTRACTOR |
-
2020
- 2020-10-08 RU RU2020133157U patent/RU202316U1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU135874A1 (en) * | 1960-05-18 | 1960-11-30 | В.Н. Бауман | Apparatus for producing ultra-dispersed process compositions |
| US4071225A (en) * | 1976-03-04 | 1978-01-31 | Holl Research Corporation | Apparatus and processes for the treatment of materials by ultrasonic longitudinal pressure oscillations |
| JPH02211202A (en) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Nippon Shakai Iryo Kenkyusho:Kk | Ultrasonic extractor and extraction of crude drug using the same |
| RU2020961C1 (en) * | 1991-02-25 | 1994-10-15 | Малое государственное предприятие "Медилен" | Method of medicinal preparation activation |
| RU17867U1 (en) * | 2000-12-05 | 2001-05-10 | Государственное унитарное предприятие "Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева" | ULTRASONIC EXTRACTOR |
| RU2221634C2 (en) * | 2002-04-01 | 2004-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт токов высокой частоты им. В.П.Вологдина" | Ultrasonic unit |
| RU63240U1 (en) * | 2006-12-25 | 2007-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Славянский чай" (ООО "Славянский чай") | ULTRASONIC EXTRACTOR |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796825C1 (en) * | 2022-10-21 | 2023-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Ultrasonic extractor |
| RU225428U1 (en) * | 2024-03-21 | 2024-04-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "АГТУ") | ULTRASONIC EXTRACTOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101268815B (en) | Supercritical carbonic anhydride wall-breaking method for melissa powder | |
| RU2591465C2 (en) | Method and device for separation of seeds from fruit pulp/pulp/cake | |
| US5074474A (en) | Method and equipment for producing bioactive suspensions | |
| WO2011022938A1 (en) | Continuous extracting system for material to be processed and method thereof | |
| JPS629317B2 (en) | ||
| RU202316U1 (en) | ULTRASONIC EXTRACTOR | |
| CN2401245Y (en) | Spiral continuous counter-flow ultrasonic wave leaching extraction equipment | |
| JP2009041783A (en) | Treated-object heating drying treatment method and device | |
| KR101822052B1 (en) | Method for processing berries | |
| CN216868959U (en) | Vacuum drying machine is used in production of silane crosslinked cable material | |
| JPH01112972A (en) | Drying apparatus | |
| CN210901229U (en) | Production line of low-caffeine instant tea | |
| CN105124444B (en) | Cereal cooking system | |
| JP4535635B2 (en) | Food waste drying equipment | |
| RU2390364C1 (en) | Method for extraction of biologically active substances of herbal raw material | |
| EP1439760B1 (en) | A process for precooking grains and an equipment for precooking grains | |
| US2374219A (en) | Preservation of liquid foods | |
| US1876820A (en) | Method of obtaining oil and other products from olives | |
| RU181328U1 (en) | EXTRACTOR FOR VEGETABLE RAW MATERIALS | |
| CN222574596U (en) | A pilot production device for extracting wolfberry oil | |
| RU2716414C1 (en) | Extractor for vegetal raw materials | |
| JP3099120B1 (en) | Method for producing aloe juice | |
| RU2810500C1 (en) | Method for obtaining coriander fatty oil and unit for implementing this method | |
| CN215602957U (en) | High-efficient concentrator is used to cold-stored fresh milk | |
| JP2008253925A (en) | High-speed fermentation material manufacturing method |