Екстрагування

Екстракційні апарати класифікують залежно від таких ознак:

- режим роботи – апарати періодичної і безперервної дії;

- вид процесу – протитечійні, прямотечійні, з комбінованим процесом;

- вид циркуляції – з одноразовим проходженням фаз і рециркуляцією екстрагенту;

- складність конструкції – екстракційні установки, до складу яких входять кілька машин і апаратів, і власне апарати, в яких усі стадії процесу екстрагування проходять в одній місткості, обладнаній всіма необхідними пристроями;

- конструкція основних складових частин – ротаційні, колонні (одно- і багатоколонні) установки, апарати похилого типу (одно- та двошнекові);

- конструкція пристроїв для пересування твердої фази – лопатеві, шнекові, ковшові, ланцюгові, стрічкові;

- тиск в екстракторах – атмосферні, вакуумні та ті, що працюють під тиском;

- гідродинамічний характер процесу – з нерухомим шаром твердих ча­стинок, з рухомим об'ємом сокостружкової суміші, з киплячим шаром твердої фази та зрошувальні.

Розглянемо схематичну будову та принцип дії найпоширеніших у різних виробництвах екстракторів.

Екстрактори періодичної дії

Ці апарати застосовують у лікеро-горілчаному, сокоекстрактному, крохмале-патоковому, ферментному та фармацевтичному виробництвах. Вони являють собою циліндричні місткості відкритого або закритого типу з плоскими чи конічними днищами, в яких здійснюється періодичний процес екстрагування методом настоювання. В таких апаратах шар сировини з різним розміром частинок лежить на сітчастій перегородці з розмірами отворів, які менші за розміри частинок. Цей шар заливають екстрагентом. Через певний час, коли концентрація цільової речовини у твердих частинках та екстрагенті наближається до прийнятих меж, екстракт відбирають крізь сито.

Щоб інтенсифікувати процес масовіддачі, настоювану масу перемішують, використовуючи для цього механічні, пневматичні та гідравлічні пристрої.

Рис. 1 Схеми екстракторів:

а – з нерухомим шаром твердих частинок для настоювання маси; б – з мішалкою;

в – з циркуляційним контуром

Екстрактори таких типів бувають відкритими і закритими. Їх оснащують люками для вивантаження відходів і необхідними регулювальними та контролювальними приладами. Перемішування настоюваної суміші в них призводить до небажаного подрібнення частинок рослинної сировини, зростання гідравлічного опору шару частинок. Фільтраційна здатність такого шару при постійному напорі Н знижується.

Сучасні конструкції екстракторів дають можливість вести процес під тиском, значення якого може перевищувати значення напору Н у кілька разів.

Екстрактори безперервної дії

Їх виготовляють у вигляді окремих апаратів або багатоапаратних комплексів, які називають установками, і застосовують у великотоннажних виробництвах,

Ротаційні екстракційні у с т а н о в к и . До складу установки входить циліндричний барабан 1, який двома бандажами спирається на чотири чи вісім роликів і за допомогою зубчастого вінця на барабані та шестерні, закріпленої на редукторі приводу, обертається навколо горизонтальної осі.

Рис. 2. Схема ротаційної дифузійної установки

Призначення циліндричного барабана – забезпечити протитечійне переміщення води та бурякової стружки.

Переваги таких установок полягають у забезпеченні чіткої протитечійності фаз у барабані та стабільності матеріальних потоків.

До недоліків з технологічного боку належить рециркуляція значних об'ємів соку на ділянці попередньої теплової обробки стружки, що призводить до погіршення його якості, надлишкових витрат теплової та електричної енергії.

Конструктивні недоліки – це малий коефіцієнт використання об'єму барабана і багатоапаратність, що збільшує витрати металу на одиницю продук­тивності та потребує значних площ і об'ємів будівель для їх установки.

На рис. 3 показано схему двошнекового похилого апарата для одержання розчинної кави та кавових напоїв. Він має подібну до попереднього апарата конструкцію – похилий корпус і двошнекову транспортну систему, але, оскільки кава екстрагується при температурах понад 100°С, корпус його 1 виготовляють герметичним. Екстрагент подають у верхню частину апарата, екстракт виводять з нижньої частини після проходження ним сита. За годину апарати такого типу здатні переробити 200 кг обсмажених та подрібнених кавових зерен.