Экстрактор масла своими руками

Обновлено: 06.07.2024

Экстракционный способ извлечения масел является наиболее экономичным, обеспечивает максимальное обезжиривание масличного сырья, позволяет получить высокое качество масла и обезжиренного остатка — шрота.

При переработке низкомасличного сырья (семян сон и других) применяют прямую экстракцию масла (рис. 9.2).

Для обезжиривания большинства высокомасличных семян масло предварительно выделяют прессованием, а затем направляют на последующее, окончательное извлечение его путем экстракции (рис. 9.3). Так перерабатывают семена подсолнечника, хлопчатника, льна, арахиса н др.

В основе процесса экстракции. лежит способность растительных масел растворяться в органических растворителях. Экстракция масла из масличного материала растворителем происходит посредством диффузии: молекулярной и конвективной. Движущей силой диффузии является разность концентрации масла внутри масличного материала и вне сто. При смешпваппц экстрагируемого материала с растворителем происходит - смачивание растворителем поверхности частиц материала, заполнение всех пор структуры мезги. При этом растворяется масло, находящееся в свободном состоянии на поверхности разрушенных частиц масличного материала. Далее растворитель проникает через клеточные оболочки и растворяет масло в неразрушенных и деформированных клетках. Образующийся раствор масла в растворителе, называемый мисцеллой, под действием разности концен-

Траций движется к поверхности экстрагируемого материала, вы ходит на его поверхность и переходит в растворитель.

Скорость экстракции зависит от состояния масличного мате риала, его температуры и влажности. Наиболее быстро проходит экстракция свободного масла, тогда как из неразрушенных клеток масло экстрагируется медленно. Поэтому при подготовке масличного материала следует максимально разрушить его клеточную структуру и высвободить масло. Для обеспечения хорошего продвижения растворителя через масличный материал необходимо, чтобы размер частиц разрушенных клеток был от 0,5 до 1 мм и была определенная форма частиц — лепесток, крупка, гранулы.

Повышение температуры процесса значительно ускоряет экс тракцию. Увеличение влажности экстрагируемого материала за-

Медляет процесс экстракции. Оптимальная влажность при переработке семян подсолнечника не более 8—10%, хлопчатника —

Раствор масла в органическом растворителе является молекулярным раствором. Вещества, сопутствующие жирам, переходят при экстракции в мисцеллу и образуют коллоидные растворы. Таким образом, мисцелла представляет собой и молекулярный, и коллоидный раствор.

Растворители, применяемые для экстракции растительных масел. Растворители масел должны удовлетворять ряду требований и обладать следующими свойствами: 1) хорошо растворять масло, смешиваться с ним в любых соотношениях, не растворять других компонентов экстрагируемого материала; 2) иметь однородный состав; 3) полностью удаляться из масла и шрота; 4) не вступать в химические реакции с масличным материалом; 5) не оказывать разрушающего действия на аппаратуру; 6) быть безвредными для человека, быть пожаро - и'взрывобезопасными.

Растворителей, обладающих всеми перечисленными свойствами, в настоящее время не существует. В промышленности для экстракции растительных масел применяют бензины различных марок. Достоинствами бензина являются нейтральность по отношению к экстрагируемому материалу и аппаратуре, хорошая способность растворять масло. Однако бензин легко воспламеняется, взрывоопасен, токсичен, вдыхание паров бензина может вызвать отравление. Поэтому для работы с бензином должны быть созданы специальные условия в соответствии с санитарными нормами и правилами работы с огне - и взрывоопасными веществами.

Экстракционные бензины относятся к алифатическим углеводородам и представляют собой смесь предельных, непредельных и небольшого количества ароматических углеводородов. Они имеют температуру кипения от 63 до 95 °С.

Бензины, содержащие ароматические углеводороды, хорошо растворяют не только масло, но и жиронодобиые вещества (фос - фолипиды, пигменты, воски), которые ухудшают качество масла. Кроме того, применение бензина с интервалом температур кипения 70—95 °С вызывает необходимость поддерживать высокую температуру при отгонке растворителя из мисцеллы и шрота, что несколько снижает качество получаемого масла и шрота.

При использовании бензина с низкой температурой кипения (63—75 °С), содержащего значительно меньшее количество ароматических углеводородов, можно улучшить качество готового масла, снизить в нем содержание сопутствующих примесей.

Подготовка масличного материала к экстракции. Масличное сырье, поступающее на экстракцию, должно иметь определенную структуру, которая дает возможность извлечь наибольшее количество масла.

Режимы обработки сырья перед экстракцией зависят от применяемой схемы извлечения масла (прямая экстракция или экстракция с предварительным отжимом масла на форпрессах), а также от вида сырья.

Подготовка форпрессового жмыха для окончательного извлечения масла экстракционным способом. Первоначально жмых измельчают на молотковых или дисковых дробилках, разрушая целые клетки масличного материала и структуры, образовавшиеся в процессе прессования.

Затем проводят влатотепловую обработку жмыховой крупки в чанных жаровнях для увеличения пластичности масличного сырья. Влажность масличного материала из семян подсолнечника доводят до 8—9%, температуру — До 50 СС. Кондиционированная по влажности и температуре жмыховая крупка поступает на двухпарные плющильные вальцовые станки, где она приобретает форму лепестка толщиной 0,25—0,5 мм. Получение жмыхового лепестка применяют при подготовке к экстракции форпрессового жмыха из семян подсолнечника, льна, арахиса и др. Хлопковый жмых поступает на экстракцию в виде крупки, поэтому стадия его лепесткования исключается.

Подготовка семян сои к прямой экстракции. Семена сои относятся к низкомасличным культурам, поэтому более эффективно извлекать масло из них путем прямой экст - | ракции. Семена сои очищают от посторонних примесей, прово - 1 дят их влаготепловую обработку и дробят на однопарных риф - 1 леных вальцовых станках. Полученную дробленку сепарируют и | очищенные ядра подают в шнек-инактиватор. где влажность ядер доводится до 15%, а температура — до 80—90 °С. Затем в чанной жаровне происходит влаготепловая обработка дробленого ядра, его влажность снижается до 8—9,5%, температура — до 60—70 СС. Подготовленное ядро подается на двухпарные плющильные вальцовые станки, где формируется лепесток толщиной 0,3 мм.

Переработка семян сои с получением пищевого шрота требует тщательной очистки их от сорных и металлических примесей, а также удаления оболочки и зародыша, которые снижают пищевую ценность шрота.

Основные способы экстракции. Используют различные непрерывные способы экстракции, в основе которых лежит метод последовательного обезжиривания. При этом используется принцип противотока, когда растворитель движется навстречу масличному материалу.

Применяют два способа экстракции: способ погружения масличного материала в противоточно движущийся растворитель и способ многоступенчатого противоточного орошения движущегося масличного материала растворителем или мисцеллой. Находит применение смешанный способ экстракции, в котором на разных стадиях используется и способ погружения, и способ многоступенчатого орошения.

Способ погружения масличного материала в растворитель лежит в основе конструкции вертикальных шнековых экстракторов. Масличный материал в виде лепестка или крупки подается в загрузочную колонну, захватывается витками шнека и перемещается вниз. Затем горизонтальным шнеком он подается к вертикальному шнеку экстракционной колонны, продвигается вверх и удаляется в виде шрота. Навстречу обезжиренному масличному материалу поступает чистый растворитель, он промывает шрот и стекает вниз в экстракционную колонку, обезжиривая материал. Пройдя горизонтальный цилиндр, растворитель (мис - целла) поднимается по загрузочной колонне, при этом в мисцел - ле увеличивается концентрация масла. Мисцелла выводится через верхнюю часть загрузочной колонны. Движение растворителя в экстракторе происходит за счет разности уровней мис - целлы на входе и на выходе экстрактора. Концентрация мис- целлы составляет 15—20%. Масличность получаемого шрота не более 1%. Продолжительность экстракции 45—60 мин.

Экстракторы, работающие по принципу погружения, имеют простую конструкцию и высокий коэффициент использования объема аппарата (до 95—98%). Конструкция аппарата предусматривает предотвращение образования взрывоопасных смесей воздуха и паров растворителя. Однако получаемая в этих аппаратах мисцелла имеет малую концентрацию, что вызывает большие затраты на удаление растворителя. Кроме того, такие экстракторы очень высоки.

Способ многоступенчатого орошения применяется в ленточных экстракторах. На ленту горизонтального транспортера подается масличный материал в форме лепестка или крупки. Высота слоя материала на ленте экстрактора регулируется от 0,8 до 1,4 м. Лента транспортера составлена из стальных перфорированных пластин, затянутых специальной металлической сеткой.

При движении ленты экстрактора находящийся на ней масличный материал смачивается вначале концентрированной мис - целлой, а затем проходит восемь ступеней орошения мисцеллой убывающей концентрации. После орошения мисцелла накапливается в сборнике под соответствующей ступенью экстракции, откуда насосом подается на орошение экстрагируемого материала в этой же ступени. Последним этапом экстракции является окончательное обезжиривание масличного материала путем орошения его чистым растворителем. При подаче чистого растворителя избыток мисцеллы низкой концентрации перетекает в сборник с мисцеллой более высокой концентрации и т. д. Шрот выводится из экстрактора; масличность шрота составляет не более 1%..

Концентрация масла в мисцелле — 25—35%, продолжительность экстракции 140—190 мин.

В экстракторах, работающих по принципу многоступенчатого орошения, можно получать более концентрированные и чистые мисцеллы. Однако коэффициент использования объема экстрактора низок (до 45%), в нем возможно образование взрывоопасных смесей воздуха и паров растворителя.

Очистка мисцеллы. В процессе экстракции масла из масличного сырья получают мисцеллу и обезжиренный остаток (шрот). Для выделения масла производят выпаривание растворителя из мисцеллы. Из шрота также отгоняется растворитель. Полученные пары растворителя конденсируют и проводят их рекуперацию для перевода растворителя в жидкое состояние.

Выходящая из экстрактора мисцелла может содержать от 15 до 35% масла, растворенного в экстрагенте, а также некоторые примеси. Обработку мисцеллы проводят в две стадии: очистка мисцеллы; отгонка растворителя — дистилляция мисцеллы.

Экстракционная мисцелла содержит твердые частицы шрота в количестве 0,4—1%. Присутствие твердых примесей существенно осложняет процесс отгонки растворителя из мисцеллы и снижает качество готового масла. Для очистки мисцеллы используют отстаивание и фильтрование. Отстаивание мисцеллы проводят в декантаторах некоторых вертикальных шнековых экстракторов.

Широко используется очистка мисцеллы от твердых примесей путем фильтрования. Слой осадка образуется на фильтрующей перегородке из бельтинга, капрона, нейлона. В начальный период фильтрования твердые частицы накапливаются на поверхности фильтрующей перегородки. Дальнейшее фильтрование мисцеллы проходит через слой осадка, который задерживает твердые примеси. Эти фильтры нуждаются в периодической очистке фильтрующей поверхности от слоя осадка. Очищенная мисцелла должна содержать не более 0,02% отстоя.

Дистилляция мисцеллы. Разделение мисцеллы на масло и растворитель осуществляют путем отгонки ^легколетучего растворителя от нелетучего масла. При дистилляции необходимо достигнуть быстрого и полного удаления растворителя из масла при возможно более низких температурах.

Однако при отгонке растворителя возрастает температура кипения мисцеллы одновременно с увеличением ее концентрации. Поэтому вначале отгонку растворителя проводят путем выпаривания при атмосферном давлении, затем для снижения температуры дистилляции растворитель отгоняют под вакуумом. Но даже в условиях глубокого разрежения не удается полностью удалить растворитель из масла, так как для этого требуется поддерживать высокую температуру, что может привести к разложению масла. Существенное ускорение процесса дистилляции

И снижение температуры происходит при применении отгонки- растворителя острым водяным паром при атмосферном давлении или под вакуумом.

Дистилляция мисцеллы может осуществляться тремя способами: распылением мисцеллы, в пленке мисцеллы и в слое мисцеллы. Обычно применяют ступенчатую дистилляцию мисцеллы, когда растворитель отгоняют в несколько стадий в аппаратах различных конструкций. Широко используют трехступенчатую дистилляцию мисцеллы, которую осуществляют в двух пленочных предварительных дистилляторах, работающих при атмосферном давлении, и в окончательном дистилляторе, работающем под вакуумом. Очищенная мисцелла подогревается до температуры 70—75 °С и подается в трубчатый пленочный дистиллятор первой ступени, где мисцелла концентрируется до 55—60%. Затем мисцелла с температурой 60—85 °С подается в аналогичный по конструкции дистиллятор второй ступени. Полученная высококонцентрированная мисцелла. содержащая 90—95% масла, нагревается до 110—115 °С и подается на распыление в окончательный дистиллятор, работающий под вакуумом.

В окончательном дистилляторе интенсивно удаляются пары растворителя из мисцеллы последовательно тремя способами: распылением, в пленке и в слое. Обработку мисцеллы проводят острым перегретым водяным паром, что позволяет наиболее полно удалить растворитель и одновременно дезодорировать масло. Продолжительность окончательной дистилляции 4—5 мин; температура после дистилляции 105—110 °С.

Отгонка растворителя из шрота. Обезжиренный в процессе экстракции шрот может содержать от 25 до 40% растворителя и воды. Растворитель находится в шроте в связанном состоянии в виде мисцеллы. Его удаляют путем отгонки. От режима отгонки зависит полнота удаления растворителя, а также пищевая и кормовая ценность получаемого шрота.

Отгонка растворителя из шрота в перемешиваемом слое проводится в чанных испарителях (тостерах), в которых шрот обрабатывают острым паром при перемешивании. При необходимости шрот перед отгонкой растворителя увлажняют. В процессе пропаривания шрота можно создавать условия для влаготеп - ловой обработки, при которых обезвреживаются токсические 'вещества, содержащиеся в хлопковом, соевом и арахисовом шротах. В результате такой обработки повышается пищевая и кормовая ценность шротов. Продолжительность отгонки растворителя из шрота 55—60 мин. Температура шрота при выходе из испарителя 100—105 °С, влажность — 8—10%. Остаточное содержание растворителя в шроте не выше 0,05%.

После удаления растворителя в чанном испарителе шрот охлаждают до температуры не выше 40 °С. Для закладки на хранение шрот из семян подсолнечника должен иметь влажность не

Более 7—9%, температуру —не более 40 °С, содержание растворителя — не более 0,1 %.

В маслодобывающей промышленности используют обогащение шрота липидами и его последующее гранулирование. При •обогащении к шроту добавляют отходы рафинации масел — со - апсток или гидратационный фуз, что значительно повышает кормовую ценность шрота. Затем обогащенный шрот гранулируют. Гранулированный шрот имеет целый ряд преимуществ: он не образует пыли при транспортировке, занимает меньший объ - ■ ем, имеет высокое содержание питательных веществ и усвояемость, удобен при составлении кормов для животных.

Обогащение шрота липидами и гранулирование заключается в подготовке эмульсии липидов с водой, смешивании шрота с эмульсией, прогревании, прессовании и охлаждении гранул. Шрот поступает в жаровню, где перемешивается с эмульсией, содержащей 35—40% липидов и 60—65% воды; температура ли - пидной эмульсии 50—60 °С. В жаровне смесь подогревается до 80 °С и поступает в прбсс-гранулятор. Гранулированный шрот проходит охладитель и направляется на хранение. После обработки подсолнечный гранулированный шрот должен содержать 3—3,5% липидов и 9—1]% влаги.

Регенерация и рекуперация паров растворителя. Растворитель, удаленный из мисцеллы и шрота при выпаривании и при обработке перегретым паром, извлекается из смеси паров растворителя и воды с воздухом и повторно используется для экстракции масла.

Выделение растворителя из смеси его высококонцентрированных паров с парами воды называется регенерацией. Регенерацию растворителя осуществляют путем конденсации (охлаждением смеси паров), при этом получают жидкую смесь растворителя и воды.

Разделение жидкой смеси растворителя и воды основано на разности их. плотностей и проводится в водоотделителях. В них смесь бензина и воды отстаивается, растворитель всплывает вверх и отводится через верхний патрубок, а вода выводится снизу. Содержание бензина в воде, отходящей из водоотделителя, не должно превышать 0,01%.

Получение растворителя из паровоздушной смеси, содержащей 15—20% по объему паров рстворителя, называется рекуперацией. Рекуперацию паров растворителя проводят путем конденсации при глубоком охлаждении, адсорбции на твердых носителях, абсорбции на жидких средах.

РАФИНАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

Растительные масла, полученные прессовым или экстракционным способами, содержат большое количество примесей и без предварительной очистки не могут использоваться в пищу
и для дальнейшей переработ - Сырое масло

Ки. Состав примесей зависит \

Удалении мехинических примесей-. отстииВание, фильпіроВаї центрифугирование

Эксперты испытали семь устройств для замены моторного масла через отверстие измерительного щупа и дают рекомендации.

Зачем это надо — менять масло через дырочку?

Назначение испытанных нами устройств часто вызывает недоумение. Зачем, дескать, выдумывать какие-то извращенные способы замены масла через трубку щупа, вовсе для этого не предназначенную? Ведь есть же специальные сливные отверстия, предусмотренные конструкторами автомобилей.

Между тем обоснование имеется. Классическая замена моторного масла предусматривает использование подъемника или эстакады: не лазить же в двадцать первом веке под машину! На СТО всё это имеется, а вот на даче или даже в гараже — далеко не всегда.

Но если масляный фильтр на вашем автомобиле доступен сверху, то рассматриваемые устройства помогут поменять масло без ныряния под машину. Кроме того, ими есть смысл пользоваться при промежуточных заменах масла, когда смена масляного фильтра необязательна. Наконец, такие приспособления пригодятся тем, кто пользуется не только автомобилем, но и катером, у которого поддон мотора расположен очень близко к днищу.

В нашей экспертизе представлены устройства трех различных типов: шприцевые, вакуумные и электрические помпы. Важно, что вакуумные приспособления всасывают масло внутрь, не нуждаясь в емкости для отработанного продукта. А вот электрическим и шприцевым устройствам без дополнительного ведра не обойтись.

Что проверяли

Основное требование к подобным изделиям — удобство пользования. Нам пришлось перемерить размеры шлангов, оценить их термостойкость (ведь масло бывает горячим!), померить разрежение и измерить время, требуемое для откачки фиксированного объема жидкости на примере масла 0W‑40, разогретого до 60˚С.

Как водится, в ходе испытаний выявились многие особенности, о которых поначалу не задумываешься. Так, все три шприца оказались укомплектованными толстыми шлангами, которые в отверстие трубки измерителя уровня масла никогда не пролезут. Зачем же было заявлять о возможности откачки масла из мотора? Чтобы воспользоваться такими шприцами, придется немного поколхозить, подбирая трубку нужного диаметра.

Шиберный насос Golden Snail работать отказался, хотя явных неисправностей не видно. Виноваты излишне большие зазоры: крутить — крутится, а вот создавать разрежение — не может.

Это еще не все. Объем шприца не удается полностью реализовать из-за паразитного объема всасывающего шланга. Какого именно объема? А это зависит от вас. Точнее — от того, какой шланг подберете! При этом очень важно проверить его термостойкость в горячей, а лучше — в кипящей воде. При попытке подобрать что-то подобное из подручных средств мы нарвались на шланг, который при нагреве втрое укоротился и, главное, втрое увеличился в диаметре! Как так? Зачем нам такая заглушка для отверстия щупа? Ведь ее будет очень сложно вынуть, а часть при этом может остаться в поддоне двигателя.

Эти устройства помогут поменять моторное масло без ныряния под автомобиль

Цена ~ 1030 ₽
Объем 500 мл

Алюминиевый корпус, хорошие клапаны, удобная рукоятка, высокое разрежение, большой диаметр шлангов. А вот шланга отсоса масла почему-то в комплекте нет.

Вердикт: без правильного шланга бесполезен

Цена ~ 600 ₽
Объем 500 мл

Корпус стальной. Качество внутренней поверхности трубы невысокое, что сказывается на величине разрежения. Верхняя крышка заворачивается всего на один виток резьбы. Шлангов, пригодных для маслоотсоса, в комплекте нет.

Вердикт: не рекомендуем

Цена ~ 930 ₽
Объем 500 мл

Алюминиевый корпус, хорошие клапаны, удобная рукоятка, высокое разрежение, большой диаметр шлангов. Нет шланга отсоса масла.

Вердикт: без шланга — полуфабрикат

Цена ~ 3850 ₽
Объем 9 л

Вердикт: отлично работает!

Цена ~ 3450 ₽
Объем 6 л

Сферическая камера рассчитана на 6 литров. Сверху — вакуумный насос. Откачка — через металлический рукав с пластиковой оплеткой (оболочка троса Боудена). Поэтому сечение мало. Откачивает долго, зато не требует больших усилий.

Вердикт: вполне рабочий насос

Цена ~ 2150 ₽

Питается от аккумуляторной батареи автомобиля витым кабелем длиной около 1,8 м с крокодилами. Но даже после смачивания шестерен создаваемое насосом разрежение не превысило 10 мм ртутного столба. Перекачивать масло изделие отказалось. При разборке повреждений не обнаружено, но сочетание больших зазоров с низким качеством изготовления привели насос к краху. Даже если на входе — чистое масло, то на выходе выплевывается нечто серого цвета, будто с графитом.

Вердикт: покупать нельзя

Цена ~ 2050 ₽

Вердикт: можно пользоваться

Наши рекомендации

Результаты нашей экспертизы относятся к конкретной выборке изделий и не могут служить основанием для суждений обо всей одноименной продукции.

Прессовым способом невозможно добиться полного обезжиривания мезги. Единственным методом, позволяющим обеспечить практически полное извлечение масла, является экстракционный способ. Общая схема экстракционного процесса представлена ниже:

Обработку форпрессового жмыха, если при выходе из пресса ему не придана форма гранул, ведут в следующей последовательности: первое (грубое) дробление ракушки, второе (более тонкое) дробление на валковых или других дробилках. После второго дробления получается крупка. Для превращения в лепесток крупку подвергают увлажнению и подогреву, благодаря чему повышается ее пластичность. Затем крупка поступает на плющильную вальцовку, на которой получают лепестки форпрессового жмыха толщиной 0,25--0,50 мм.

В качестве растворителей для экстракции масла применяют бензин марки А и Б и гексан. И бензин и гексан химически инертны и не коррозируют аппаратуру, но они пожаро- и взрывоопасны и токсичны, поэтому работа 1 экстракционных цехов строго регламентируется соответствующими нормами и правилами.

Экстракция является в своей физической основе диффузионным процессом, закон диффузии нам известен. Экстракция растительных масел может быть выполнена тремя способами: погружением экстрагируемого материала в противоточно движущийся растворитель; ступенчатым орошением растворителем противоточно перемещающегося обрабатываемого материала; смешанным способом, при котором материал, смоченный мисцеллой (стадия замачивания), затем окончательно обезжиривается путем ступенчатой промывки (стадия орошения) мисцеллой и чистым растворителем.

До настоящего времени в производственных условиях существует два принципиально различных способа экстракции: метод настаивания и метод последовательного обезжиривания.

По первому методу материал загружается в экстрактор и заливается порцией растворителя. Через определенный промежуток времени растворитель путем непосредственного растворения, а также за счет диффузии извлекает определенные количества масла. Полученная мисцелла сливается из экстрактора, и в него вновь загружается новая порция растворителя. И так несколько раз до полного извлечения масла. Недостатки метода заключаются в следующем: очень высокий расход растворителя, получение больших количеств мисцеллы, низкая концентрация мисцеллы. Экстракция настаиванием - устаревший метод, но еще применяется в отдельных случаях при экстрагировании небольших количеств жиров.

По второму методу экстракция осуществляется по принципу противотока. На свежий экстрагируемый материал действуют концентрированной мисцеллой, а на предельно обезжиренный материал - чистым растворителем, т. е. навстречу потоку экстрагируемого материала движется растворитель. При данном методе расход растворителя значительно уменьшается, сокращается время процесса экстракции, мисцелла получается сравнительно высокой концентрации.

Метод наиболее распространен в промышленности и встречается в двух вариантах:

экстракция погружением: экстрагируемый материал погружается в проти-воточно движущийся растворитель. Создаются условия абсолютного противотока: и растворитель и экстрагируемый материал непрерывно передвигаются относительно друг друга. Метод имеет целый ряд преимуществ - высокая скорость экстракции, простота конструкции экстрактора, высокий коэффициент использования геометрического объема (до 98 %), исключена возможность образования в аппаратах взрывоопасных смесей воздуха и растворителя. Недостатки: сравнительно низкая концентрация конечных мисцелл (15.20 %), высокое содержание в них примесей, значительные габариты экстракторов по высоте;

экстракция ступенчатым орошением: непрерывно перемещается только растворитель, а экстрагируемый материал остается в покое в одной и той же перемещающейся емкости или на движущейся ленте. Мисцеллы получают повышенной концентрации 35.40 %, они чистые, т.к. фильтруются через слой экстрагируемого материала. Недостатки: большая длительность экстракции, невысокий коэффициент использования геометрического объема (н/б 45 %) аппарата, возможность образования взрывоопасной смеси паров растворителя и воздуха внутри аппарата.

По способу погружения работает вертикальный шнековый экстрактор НД - 1250 (рис. 1).

Конструкция аппарата состоит из экстракционной колонны 1, загрузочной колонны с декантатором 2 и горизонтального шнека 5. Внутри колонн установлены рабочие шнеки, поверхность винтов которых перфорирована, чтобы быть проницаемой для растворителя. Диаметры отверстий в витках шнеков: 10 мм в экстракционной колонне и горизонтальном шнеке и 8 мм в загрузочной колонне.

Экстракционный материал загружается в верхнюю коническую часть колонны 2 и с помощью распределительного зонта образует фильтрующий слой. Шнек колонны 2 направляет материал вниз к передаточному шнеку 5, который обеспечивает продвижение материала к вертикальному шнеку колонны 1. С помощью вертикального шнека колонны экстракционный материал поднимается вверх до выгрузных отверстий и сбрасывателем 7 выводится из экстрактора. В загрузочной колонне предусмотрена установка форсунок для гидроразмыва запрессовок экстрагируемого материала растворителем, подаваемым внутрь колонны под избыточным давлением.

Чистый растворитель подается в экстракционную колонну 1 через форсунки 6 противотоком навстречу материалу. По закону сообщающихся сосудов растворитель заполняет колонну 2, двигаясь в ней снизу вверх. По всей экстракционной трассе растворитель извлекает масло из экстракционного материала. Образующаяся мисцелла в верхней части колонны 2 (декантаторе) фильтруется через слой поступающего на экстракцию материала, частично отстаивается и выводится через патрубки 3 (их 3 штуки). В днище экстракционной колонны расположен донный фильтр-цедилка для аварийного слива мисцеллы из экстрактора.

По способу ступенчатого многократного орошения экстрагируемого материала растворителем работает ленточный экстрактор МЭЗ (рис. 2).

Экстрактор непрерывного действия, в котором экстрагируемый материал неподвижно находится на ленте транспортера. Невысокий коэффициент использования объема экстрактора 25 %), а также большая длительность экстракции, сложная система прокачки растворителя, значительное количество насосов характеризуют основные недостатки данного аппарата.

Рис. 2 Ленточный экстрактор МЭЗ

высококалорийный растительный масло

Экстрактор представляет собой прямоугольную коробку, внутри которой расположен горизонтальный сетчатый транспортер 3. Он состоит из рамок, к которым крепятся стальные перфорированные листы, сверху обтянутые металлической плетеной сеткой с ячейками 0,8 х 0,8 мм. Рабочей является только верхняя ветвь транспортера. Она условно разбита на 8 зон орошения, поэтому под рабочей частью установлено 8 сборников для рециркуляционной мисцеллы 4. Также имеются два сборника, предназначенные для сбора мисцеллы, промывающей ленту экстрактора, и для мисцеллы, перетекающей из последнего рециркуляционного сборника.

Нижняя ветвь ленты нерабочая, здесь происходит очистка сетки ленты щетками и промывка мисцеллой.

Подача мисцеллы из одной зоны орошения в другую осуществляется двумя блок-насосами 5.

Перед подачей на орошение мисцелла подогревается в теплообменнике 6. Экстрагируемый материал поступает в загрузочный бункер 2 и перемещается по ленточному транспортеру 3. Сначала материал орошается мисцеллой убывающей концентрации, а затем чистым растворителем, которые подаются через форсунки 1. Мисцелла или растворитель фильтруются через слой материала, экстрагируют из него масло и в виде мисцеллы более высокой концентрации стекают в соответствующий сборник 4, расположенный под этой зоной. Чтобы во время экстракции растворитель не проходил через слой материала по одним и тем же каналам, поверхность материала рыхлится на глубину 100 мм специальными подвесными рыхлителями.

Расположенные внизу коммуникации обеспечивают сбор мисцеллы, их частичный возврат на орошение и транспортировку на дистилляцию.

для подсолнечника, хлопчатника - 1,0;

Концентрация мисцеллы н/б, % - 25. 30.

Отстой в мисцелле, н/б, % - 0,03.

Экстракторы подобного типа различной конструкции отличаются только способом транспортировки материала: ковши с дырчатым днищем

В схеме движения растворителя и мисцеллы в экстракторах предусмотрено смачивание свежего материала мисцеллой при поступлении его на движущееся устройство, орошение мисцеллой убывающей концентрации в несколько ступеней рециркуляции, орошение материала чистым растворителем и сток растворителя из обезжиренного материала.

Наиболее совершенным типом экстрактора в настоящее время является роторный карусельный экстрактор (рис. 3).

Это карусельный противоточный аппарат, работающий по принципу многоступенчатого орошения экстрагируемого материала растворителем в режиме затопленного слоя.

Рис. 3 Роторный карусельный экстрактор

Состоит из корпуса, ротора, разделенного на 18 секций, перфорированного днища, распределителя мисцеллы и мисцеллосборников. Ротор экстрактора 9 состоит из наружной 6 и внутренней 8 обечаек, образующих кольцевое пространство, разделенное радиальными перегородками 7 на секции или камеры, с помощью которых при вращении ротора перемещается экстрагируемый материал.

Днище секций ротора общее, неподвижное, щелевое для прохода мис-целлы. Нижняя часть экстрактора разделена вертикальными радиальными перегородками и образует мисцеллосборники. Для каждой ступени орошения - свой мисцеллосборник, днища у них имеют уклон 120 к наружной стенке и патрубки для вывода мисцеллы к рециркуляционным насосам, которые собирают мисцеллу и распределяют ее на орошение.

Экстрагируемый материал загружается в секции ротора, располагается в виде слоя высотой 1. 1,6 м. По мере медленного вращения ротора (один оборот совершается за 35. 208 мин) материал орошается мисцеллой возрастающей концентрации. За полный оборот ротора проходит полный цикл экстракции. Днище имеет секторный вырез, через который шрот в конце цикла выводится из экстрактора. Следующий за этим вырезом участок днища является сплошным и перфорации не имеет. После того, как камера освободится от шрота, пройдет неперфорированный участок, экстрактор вновь заполняется свежим материалом. Мисцелла подогревается в теплообменниках типа труба в трубе до температуры 55. 60оС.

Режим экстракции дискретный: сначала орошение материала, затем сток мисцеллы. Готовая мисцелла не выводится сразу из экстрактора, а для дополнительной фильтрации от мелких частиц подается в третью секцию, затем чистая концентрированная выводится на дальнейшую переработку.

Собственно экстракция проводится в горизонтальном экстракторе 1, который снабжен многолопастной мешалкой, она перемешивает и перемещает материал вдоль экстрактора справа налево. Экстракция ведется по способу погружения. В экстракторе материал находится 30.. .45 мин при температуре около 50 оС, при этом извлекается до 90 % масла. Из экстрактора 1 все содержимое, т. е. смесь твердой и жидкой фазы, передается герметичным шнеком 2 в горизонтальный тарельчатый вакуум-фильтр 3. Здесь мисцелла фильтруется и отделяется от твердой фазы с одновременным окончательным обезжириванием материала. Окончательное обезжиривание обеспечивается трехступенчатой проти-воточной промывкой материала мисцеллой убывающей концентрации, а в заключение - чистым растворителем. Окончательно обезжиренный материал переходит в разгрузочный шнек 8. Конструкция вакуум-фильтра напоминает роторный экстрактор. Под корпусом вакуум-фильтра расположены пять сблокированных вакуум-мисцеллосборников 6а - 6д.

Процесс экстракции масла с применением растворителя обеспечивает практически полное извлечение масла из подготовленного соответствующим образом масличного материала, чаще всего прошедшего предварительное обезжиривание прессованием. Вследствие относительно низких температур, как на стадии экстракции, так и на других стадиях экстракционного производства, создаются предпосылки сохранения качества продуктов (масла и шрота).

Для различных масличных материалов надо обеспечивать масличность шрота около 1 %. Одним из показателей интенсивности процесса является продолжительность процесса, которая в различных аппаратах колеблется от одного до нескольких часов.

Ниже описаны колонные шнековые, ленточные и роторные карусельные экстракторы.

Экстрактор вертикальный шнековый НД-1250 (рис. 19.8) состоит из трех колонн: двух вертикальных (загрузочной 3 и экстракционной 12) и горизонтальной, представляющей собой передаточный шнек 2. В обеих вертикальных колоннах также размещены шнеки 4. На загрузочной колонне расположен декантатор 6, предназначенный для очистки мисцеллы, отходящей из экстрактора, путем отстаивания. В верхней части экстракционной колонны расположен механизм сбрасывателя 9 отходящего из экстрактора шрота. Шнеки всех трех колонн имеют индивидуальные приводы 1, 7, 8.

Колонны экстрактора состоят из царг с внутренним диаметром 1250 мм, которые собираются на фланцах. Наружный диаметр шнеков в загрузочной колонне составляет 1242 мм, а в экстракционной колонне и передаточном горизонтальном шнеке – 1220 мм, так как в них для предотвращения проворачивания материала вместе со шнеками на внутренней поверхности царг имеются направляющие планки 14, 15.

На верхней царге экстракционной колонны расположены патрубок 10 для выхода шрота, смотровые окна 11, люк-паз 13.

Рис. 19.8. Вертикальный шнековый экстрактор НД-1250

Декантатор представляет собой цилиндр диаметром 2,2 м с конусообразным основанием, нижний диаметр которого имеет фланец для соединения с верхней царгой загрузочной колонны. Верхняя крышка декантатора имеет горловину со съемной крышкой, по центру которой приварена центральная течка с наклонной питающей течкой, имеющей отверстие для входа экстрагируемого материала. На крышке декантатора также расположено смотровое окно, патрубки для выхода паровоздушной смеси.Торцы всех трех колонн экстрактора закрыты крышками, через центр которых проходят валы диаметром 120 мм (места прохода валов уплотнены). К валам приварены витки шнеков. Толщина перьев шнеков – 10 мм. В загрузочной колонне число витков шнека, находящихся в зоне растворителя, составляет 9,5 шт. При этом шаг верхнего шнека – 460 мм, а шаг остальных витков – 560 мм. В передаточном горизонтальном шнеке – 3,5 витка, а в экстракционной колонне – 27,5 витка. В этих колоннах шаг шнековых витков постоянный и одинаковый – 450 мм. Поверхность перьев шнеков перфорирована круглыми отверстиями с раззенковкой, расположенной на той стороне пера шнека, которая не соприкасается с экстрагируемым материалом. Диаметр отверстий на перьях шнека загрузочной колонны 8 мм, а на перьях передаточного горизонтального шнека и экстракционной колонны – 10 мм.

Экстрагируемый материал в виде лепестка (возможна подготовка материала в виде крупки или гранул) поступает в загрузочную колонну экстрактора по наклонной и центральной питающим течкам через горловину. Материал движется по течкам и в горловине, образовав опускающийся слой, соприкасается с поверхностью мисцеллы в декантаторе. При этом частицы материала смачиваются и осаждаются, образуя фильтрующий слой в конической части декантатора. Направляющие пластины 5 в конической части декантатора препятствуют проворачиванию слоя материала и тем самым способствуют захвату его шнеком. Шнековый вал загрузочной колонны, как и другие шнеки экстрактора, вращается по часовой стрелке и может совершать один оборот за 42…240 с (привод загрузочной колонны снабжен вариатором). Продолжительность одного оборота передаточного горизонтального шнека – 61 с, а шнекового вала экстракционной колонны – 72 с. Материал, транспортируемый шнеками, вначале опускается вниз в загрузочной колонне, затем движется горизонтально в передаточном шнеке и поднимается вверх в экстракционной колонне. В верхней части экстракционной колонны проэкстрагированный материал поднимается выше уровня бензина. При этом из насыщенной массы происходит сток жидкой фазы, и шрот выходит из экстрактора с содержанием бензина 20…40 %.

Экстрагирование масличного материала в шнековом экстракторе происходит в противотоке. Растворитель (бензин) насосом подается в верхнюю часть экстракционной колонны через форсунки и опускается вниз сплошным потоком, заполняя весь свободный объем колонны, включая пространство между частицами экстрагируемого материала. Потоком текущей жидкой фазы навстречу транспортируемому материалу заполняется свободный объем передаточного горизонтального шнека и загрузочной колонны. На всем пути по трем колоннам экстрактора жидкая фаза последовательно насыщается извлекаемым маслом, и получаемая при этом мисцелла имеет наибольшую концентрацию на выходе из экстрактора. Патрубки в декантаторе для отвода мисцеллы из экстрактора расположены в экстракционной колонне ниже форсунок, по которым подается растворитель в экстрактор. Это позволяет иметь избыточный гидростатический напор для обеспечения течения жидкой фазы по трем колоннам экстрактора от входа к выходу (реализуется принцип сообщающихся сосудов). Мисцелла, поступающая снизу в декантатор, вначале фильтруется через опускающийся слой жмыха, а затем отстаивается в расширенной части декантатора. В результате этого мисцелла, выходящая из экстрактора, имеет содержание частиц экстрагируемого материала 0,4…1,0 %.

при переработке семян подсолнечника………………………… 500

по схеме форпрессования – экстракция в

расчете на семена при переработке сои

по схеме прямой экстракции сырого лепестка………………. 160

форпрессование – экстракция жмыхового лепестка……….. 250

по схеме форпрессование – экстракция жмыховой

Продолжительность одного оборота шнекового вала, с……… 61

Число шнековых витков:

экстракционной колонны……………………………………………. 27,5

Толщина витка шнека, мм………………………………………………… 10

Диаметр колонн (внутренний), мм…………………………………….. 1250

Установленная мощность электродвигателей приводов, кВт:

экстракционной колонны……………………………………………. 5,0

Габаритные размеры, мм…………………………………………………… 5838×2535×13340

Ленточный экстрактор МЭЗ-350 (рис. 19.9) работает по способу орошения. Основным рабочим органом экстрактора является горизонтальный сетчатый ленточный транспортер 5. Лента состоит из двух параллельно расположенных бесконечных цепей, к щекам которых крепятся болтами поперечно 58 рамок. Рамки имеют размеры 2400´600 мм и для обеспечения жесткости снабжены продольными и поперечными ребрами. Сверху на рамки укладывают подкладочные листы с перфорацией (отверстия размером 8´8 или 20´20 мм), затянутые сверху специальной плетеной сеткой.

Цепи ленты надеты на звездочки ведущего 3 и ведомого 13 валов, расстояние между осями которых 15 м, поэтому длина верхней рабочей ветви транспортера 14,4 м. Для исключения провисания и смещения ленты между звездочками на пальцах цепей имеются ролики, которые катятся по направляющим. При этом с одной стороны одна направляющая гладкая, а с другой – направляющая имеет треугольное сечение. Соответственно ролики также с одной стороны гладкие, а с другой имеют треугольную проточку. Проточка на роликах и треугольный выступ на направляющей обеспечивают отсутствие бокового смещения ленточного транспортера.

Вал с двумя ведущими звездочками жестко закреплен в хвостовой части аппарата, приводится во вращение в подшипниках от электродвигателя через вариатор, редуктор, цепную передачу и храповой механизм. Вариатор позволяет изменять бесступенчато скорость движения ленты в пределах от 2,5 до 5 м/ч. Движение ленты происходит непрерывно из-за включения в кинематическую схему привода храпового механизма. Вал с двумя ведомыми звездочками имеет подвижные подшипники, расположен в головной части экстрактора, где предусмотрено приспособление для натяжения цепей транспортера. Ленточный транспортер в экстракторе установлен не строго горизонтально. Ось ведущих звездочек расположена на 150 мм выше оси ведомых звездочек. Это препятствует стеканию бензина по поверхности слоя материала в выводной бункер 2.

Особенностью экстрактора ленточного типа является использование в рабочем процессе (транспортирование слоя экстрагируемого материала) только верхней ветви ленточного транспортера. Нижняя ветвь транспортера нерабочая, и в этой зоне лента подвергается вспомогательным операциям (очистке круглой щеткой и промывке частью мисцеллы из дозировочного бачка).

Под верхней ветвью ленты расположены десять мисцеллосборников, восемь из которых соединены с соответствующими насосами, которые объединены в два четырехкорпусных насоса 14, 16. Каждый из восьми центробежных отдельных насосов питает мисцеллой соответствующую форсунку 6.

Для обеспечения равномерного распределения орошающей мисцеллы по слою экстрагируемого материала, получения хорошей проницаемости слоя, устранения скопления растворителя на верхней поверхности слоя экстрагируемого материала к крышке экстрактора на цепях подвешены грабельные рыхлители 7, которые прочесывают верхний слой материала.

Все рабочие органы экстрактора заключены в корпус экстрактора 4, который выполнен из листовой стали и швеллеров в виде коробчатой конструкции. В верхней части корпуса расположен загрузочный бункер 10, над которым имеется шлюзовой затвор 9 с индивидуальным электроприводом. Загрузочный бункер экстрактора имеет два ограничителя 11, 12 (верхний и нижний) флажкового типа. При этом также обеспечивается создание слоя материала, играющего роль затвора, препятствующего прорыву паров растворителя за пределы объема экстрактора. В нижней части загрузочного бункера расположен вертикальный регулировочный шибер 8, снабженный указателем, при помощи которого устанавливается определенная высота (0,8…1,4 м) слоя материала.

В хвостовой части экстрактора снизу имеется разгрузочный бункер, который имеет сужающееся боковое сечение с расположенным в самом низу двусторонним лопастным шнеком 1 и шлюзовыми затворами. Корпус экстрактора установлен на опорах 15.

Экстрактор работает следующим образом. Экстрагируемый материал, подготовленный в виде лепестка, а также, возможно, в виде крупки, подается транспортером и после прохождения электромагнита через шлюзовой затвор поступает в загрузочный бункер, где автоматически поддерживается слой материала, опирающийся на ленту.

При движении ленты вместе с ней из загрузочного бункера транспортируется слой материала, высота которого регулируется шибером. На всем пути движения материала в рабочей зоне экстрактора на верхней ветви ленты происходит орошение слоя материала из восьми оросителей мисцеллой, концентрация которой последовательно увеличивается в противотоке. Свежий материал орошается крепкой мисцеллой, а материал в конце пути на ленте орошается чистым растворителем.

Рис. 19.9. Ленточный экстрактор МЭЗ-350

Мисцелла или растворитель, фильтруясь через слой материала, экстрагирует из него масло. Пройдя через слой материала и сетчатую ленту, мисцелла стекает в соответствующий мисцеллосборник, откуда откачивается и вновь подается на орошение.

При принятой схеме циркуляции мисцеллы на ступени (из мисцеллосборника насосом мисцелла подается в ороситель, расположенный над этим же мисцеллосборником) противоточное движение мисцеллы осуществляется переливом ее в смежный мисцеллосборник. Направление движения мисцеллы к месту загрузки материала, путем ее перелива, обеспечивается соответствующим снижением уровня переливной щели в последовательности мисцеллосборников. В хвостовой части экстрактора проэкстрагированный материал после зоны стока разрыхляется разгрузочным разрыхлителем и сбрасывается в разгрузочный бункер. Здесь материал двусторонним лопастным шнеком подается на два шлюзовых затвора и выводится из экстрактора. Мисцелла при фильтрации через высокий слой материала очищается от взвесей и не нуждается в специальной очистке на фильтрах после выхода из экстрактора.

Техническая характеристика экстрактора МЭЗ-350

Производительность экстрактора по семенам, т/сут:

подсолнечника и хлопчатника………………………………………. 380

Продолжительность экстракции, мин……………………………………… 140…200

Число оросителей для циркуляции мисцеллы, шт……………………. 16

Расход подаваемого в экстрактор растворителя, м 3 /ч……………….. 5…6

Масличность шрота при переработке, %:

подсолнечника и хлопчатника………………………………………. 1,0

Концентрация мисцеллы при переработке, %:

подсолнечника и хлопчатника………………………………………. 25…30

Установленная мощность электродвигателей приводов, кВт:

шлюзового затвора загрузочного бункера……………………… 0,6

разгрузочного шнека и шлюзового затвора……………………. 1,5

Габаритные размеры, мм………………………………………………………… 1845´3950´9750

В карусельных экстракторах реализуется принцип многоступенчатого орошения слоя маслосодержащего материала с фильтрацией рециркулируюшей мисцеллы через слой экстрагируемого материала.

Двухъярусный роторный карусельный экстрактор (рис. 19.10) представляет собой аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса 2 и двух вращающихся роторов (верхнего 8 и нижнего 3), имеющих собственные валы 14 и 18. У каждого ротора внешняя 15, 20 и внутренняя 16, 19 обечайки образуют кольцевое пространство, которое разделено вертикальными радиальными перегородками 4, 13 на 18 камер. В поперечном сечении эти перегородки имеют сужающуюся книзу форму, что способствует перегрузке материала на нижний ярус или разгрузочный бункер без зависания в камере. Привод обоих роторов общий, причем вращение они получают через зубчато-цепные передачи 5 и 9, которые, в свою очередь, получают вращение через валы с шарнирами.

На обоих ярусах экстрактора – по два днища: верхнее 1, 7 – зеерное (щелевое) и нижнее 6, 21 – сплошное, имеющее уклон 12° к внешнему периметру экстрактора. На каждом сплошном нижнем днище расположены вертикальные радиальные перегородки, выгораживающие камеры для сбора мисцеллы (мисцеллосборники) и направляющие ее к рециркуляционным насосам.

Загрузка исходного экстрагируемого материала происходит через загрузочный бункер 11 двумя параллельно расположенными шнеками 10 разной длины, что обеспечивает равномерность загрузки камер экстрактора. Загрузочные шнеки имеют индивидуальные приводы.

Рис. 19.10. Двухъярусный роторный карусельный экстрактор

На верхнем ярусе материал перемещается радиальными лопатками ротора по неподвижному зеерному днищу и проходит восемь ступеней орошения мисцеллой, подаваемой рециркуляционными насосами через орошающие трубы 12 (разбрызгиватели). Система рециркуляции мисцеллы обеспечивает общее противоточное движение экстрагируемого материала и мисцеллы, т.е. по направлению к месту ввода материала растет концентрация рециркулируемой мисцеллы.

Совершив практически полный круг по верхнему ярусу, экстрагируемый материал через шахту перегрузки 17 пересыпается из разгружаемой камеры верхнего яруса в загружаемую камеру нижнего яруса. На нижнем ярусе материал также перемещается радиальными лопатками нижнего ротора и проходит еще восемь ступеней орошения мисцеллой понижающейся концентрации. Непосредственно перед выходом из экстрактора материал на последней ступени орошается чистым растворителем и проходит зону стока растворителя. Материал выгружают через разгрузочный шнек 22, который имеет индивидуальный привод.

Чистый растворитель перед подачей в экстрактор подвергают сепарации от воды в водоосадителе и нагревают в теплообменнике до рабочей температуры 50…60 °С. Орошение материала как на нижнем, так и на верхнем ярусе производится с помощью рециркуляционных насосов через разбрызгиватели, и смещение разбрызгивателей по отношению к связанным с ними соответствующими мисцелло-сборниками способствует общему противоточному движению материала и мисцеллы. Этому же способствует то, что перегородки, разделяющие мисцеллосборники нижнего и верхнего ярусов экстрактора, имеют вырезы, высота которых по отношению к смежным перегородкам обеспечивает перетекание мисцеллы из камеры в камеру, образуя противоточный поток по отношению к движению материала.

Для отвода мисцеллы на рециркуляцию из мисцеллосборников обоих ярусов экстрактора имеются соответствующие патрубки. В нижней части экстрактора имеется патрубок, через который мисцелла отводится с нижнего яруса экстрактора и с помощью насоса подается в орошающие трубы верхнего яруса.

В связи с тем, что в загружаемом материале содержится много мелких частиц, которые попадают в фильтрующуюся часть через слой мисцеллы, выводить ее из экстрактора на данной ступени нецелесообразно. Данная мисцелла из последнего мисцеллосборника подается насосом через разбрызгиватель на материал в третьей по ходу его движения камере. После фильтрации через слой материала на третьей ступени конечная мисцелла отводится из экстрактора.

Читайте также: