Непрерывное противоточное экстрагирование. 
Экстракторы непрерывного действия

Растительный материал при помощи транспортных устройств: шнеков, ковшей, дисков, лент, скребков или пружинно-лопастных механизмов перемещается навстречу движущемуся экстрагенту. Сырье, непрерывно поступающее в экстракционный аппарат, движется противотоком к экстрагенту. При этом свежее сырье контактирует с выходящим, насыщенным экстрактивными веществами, который еще более насыщается, так как в сырье концентрация еще выше. Истощенное сырье экстрагируется свежем экстрагентом, который еще полнее извлекает оставшиеся экстрактивные вещества. С точки зрения теории экстрагирования этот способ наиболее эффективен, так как в каждый момент процесса и в любом поперечном сечении по длине (или высоте) аппарата имеет место разность концентраций БАВ в сырье и экстрагенте, что позволяет с наибольшим выходом и наименьшими затратами проводить процесс. Кроме того, непрерывные процессы поддаются автоматизации, что позволяет исключить трудоемкие работы по загрузке и выгрузки сырья из перколяторов.

Экстрагирование проводится в экстракторах различной конструкции: шнековом горизонтальном или вертикальном, дисковом, пружинно-лопастном и др. Шнековый горизонтальный экстрактор имеет загрузочный бункер 1, в который подается измельченный растительный материал. Далее материал движется с помощью шнека 2, выполненного из листового перфорированного кислотоустойчивого материала, к противоположному концу корпуса, где с помощью наклонного шнека 3 освобождается от экстрагента и выгружается. Навстречу сырью через патрубок 4 подается экстрагент, который движется через отверстия перфорации и зазоры корпуса шнека к патрубку 5. Степень истощения сырья регулируется скоростью подачи экстрагента и сырья, длиной корпуса экстрактора.

Шнековый вертикальный экстрактор (рис. 1) состоит из трех основных частей: загрузочной колонны 1, поперечного соединяющего шнека 2 и экстракционной колонны 3.

Загрузочная колонна, в которой также протекает процесс экстрагирования, представляет собой вертикальный цилиндр с вращающимся внутри него шнековым валом.

Перья шнека имеют отверстия. Горизонтальный вал служит для передачи твердого материала (сырья) в экстракционную колонну, имеющую вид вертикального цилиндра, внутри которого вращается шнековый вал.

Экстрагируемое сырье постоянно загружается через люк, и движением шнека регулируется его подача вниз. Горизонтальным шнеком материал подается в экстракционную колонну, предназначенную для материала, и в ней он поднимается вверх шнековым валом. В верхней части материал (шрот) отжимается от излишков извлекателя и, лишенный экстрактивных веществ, выталкивается из экстрактора. В верхнюю часть экстракционной колонны непрерывно подается экстрагент, который движется навстречу материалу. При этом извлекатель постоянно насыщается экстрактивными веществами и в виде концентрированной вытяжки непрерывно вытекает из верхней части загрузочной колонны.

Рис. 1. Шнековый экстрактор непрерывного действия: 1, 2, 3 — загрузочная, горизонтальная и экстракц. колонны; 4−6 — шнеки; 7 — разделит. Сито

Дисковый экстрактор состоит из двух труб 1, расположенных под углом и соединенных внизу камерой 2. Трубы снабжены паровыми рубашками 3. Верхние концы труб входят в корыто 4 с установленными в нем двумя вращающимися звездочками 5, через которые проходит трос 6. На трое насажены дырчатые (перфорированные) диски 7. Трос с дисками проходит через наклонные трубы и нижнюю камеру со звездочкой 5. Звездочки приводятся в движение электродвигателем. Перед началом работы экстрактор через патрубок 8 заполняется экстрагентом, трос с дисками приводится в движение и одновременно из бункера 9 на диски движущегося троса подается сырье. Сырье опускается от места загрузки вниз, проходит через нижнюю камеру, поднимается по второй трубе вверх, выгружается в корыто 4 и далее в сборник 10. Одновременно через патрубок 8 с определенной скоростью подают экстрагент. Насыщенное извлечение вытекает из экстрактора через патрубок 11, снабженный фильтрующей сеткой, и собирается в сборнике 12.

Пружинно-лопастной экстрактор (рис. 2) состоит из корпуса 1, разделенного на секции. В каждой секции имеется вал 2 с барабаном 3, на котором закреплены два ряда пружинных лопастей 4. Каждый вал приводится в движение. В днище аппарата находится камера подогрева 5. Извлечения собираются в камере 6 и выводятся через штуцер 7. Измельченный, подготовленный материал из бункера 8 с помощью питателя 9 поступает в первую секцию экстрактора, где находится экстрагент. Здесь сырье при помощи пружинных лопастей погружается в экстрагент и передается дальше, прижимаясь к стенке секции, где происходит частичное отделение экстрагента. При выходе лопастей из секции они выпрямляются и перебрасывают влажное сырье в соседнюю секцию. Так сырье переходит во 2-ю, 3-ю и все последующие секции до транспортера 10. Экстрагент из патрубка 11 поступает на истощенный материал, движущийся по транспортеру, после чего поступает в последнюю секцию, движется противотоком сырью и собирается в камере 6. Испытания экстрактора на различном растительном сырье (корень солодки, валерианы, горицвет, полынь) показали, что истощение сырья в нем заканчивается за 75−120 мин и может быть проведено и широком диапазоне температур.

Рис. 3. Схема пружинно-лопастного экстрактора

Преимущество работы экстрактора состоит в том, что на сырье осуществляется механическое воздействие, значительно увеличивающее выход экстрактивных веществ. К недостаткам следует отнести многочисленность вращающихся валов аппарата, создающих неудобство в обслуживании и повышающих расход электроэнергии. Это тоже горизонтальный экстрактор непрерывного действия. Вращающийся барабан диаметром в 1−1,5 м и длиной 10 м, разделен перегородками на 44 изолированные секции. В каждой перегородке имеется по 3 эллиптических отверстия, расположенных эксцентрично и несколько смещенных относительно отверстий соседней перегородки. У каждого отверстия имеются индивидуальные сетки-карманы, расположенные, допустим, только с левой стороны. Измельченный, отсеянный от пыли сухой растительный материал поступает из бункера в первую секцию с экстрагентом. При вращении барабана (½ оборота в минуту) сырье захватывается сетками-карманами, вынимается из экстрагента, при подъеме переливается через отверстие в соседнюю ІІ-секцию, падает в экстрагент, истощается и такими же карманами вылавливается из жидкости и переводится в ІІІ-ю, затем в IV и т. д. секцию.

Экстрагент, естественно, идет навстречу сырью, вначале контактирует с истощенным сырьем, находящимся в хвостовом последнем 44-ом секторе, затем через эллиптические отверстия переливается в соседний сосуд, обрабатывает новую порцию сырья и так добирается до 1-й камеры (головной секции), где встречается с совершенно неистощенным материалом, донасыщается до предела и сливается через штуцер в сборник готового продукта — первичной вытяжки. Незначительное смещение отверстий по отношению друг друга образуют спиралевидный канал по оси экстрактора, не позволяющий чистому экстрагенту непосредственно поступать из хвостового сектора в головные. Производительность такого экстрактора — 350 л/час. Например, такой экстрактор используется на ОХФЗ предприятием «Биостимулятор» для получения экстракта плодов шиповника.

Достоинства — общие для всех. Отличие — в принципе перемещения материала и конструкционные особенности.

Дисковой экстракционный диффузор А.Г. Натрадзе-М.Д. Рязанцева с успехом используется для получения экстрактов, природных веществ. В настоящее время с помощью этого экстрактора проводят экстракцию сантонина из цитварного семени, недавно получали кофеин из отходов чайного производства. Аппарат представляет собой две трубы диаметром 110,5 см и длиной 3,7 м, расположенные под острым углом (30°). Трубы снабжены паровой рубашкой. Внизу они соединены между собой камерой, в которой расположена ведущая звездочка, несущая трос с насаженными на расстоянии 12 см перфорированными дисками диаметром-10 см. Этот бесконечный трос проходит через обе трубы экстрактора, захватывает дисками растительный материал, увлекая его в трубу, проталкивает через нее и в конце выбрасывает в разгрузочный люк.

Извлекатель поступает в противоположную часть аппарата, проходит через материал, отверстия в дисках и выходит в качестве мисцеллы через сливной патрубок. Экстракцию можно вести при нагревании, что и делают при получении сантонина, кофеина. Трубы прогревают глухим паром (под давлением).

Рис. 4. Ленточный экстрактор непрерывного действия: 1 — корпус; 2 — бункер; 3 — ленточный транспортер; 4 — воронка; 5 — насосы