BG4354U1 - Инсталация за непрекъсната екстракция на масла и вторични метаболити от растителни суровини - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася до инсталация за непрекъсната екстракция на масла и вторични метаболити от растителни суровини, която се състои от въздуходувка (2), снабдена със сферичен кран (1) и свързана с тръбен нагревател за въздух (3), който е свързан със смесител (4). На горната страна на смесителя (4) е монтиран първи роторен дозатор (5), като смесителят (4) е свързан и с вихрова камера (6), която е свързана с циклоннен сепаратор (7). В долната част на циклонния сепаратор (7) е монтиран втори роторен дозатор (8), като изхода в горната част на циклонния сепаратор (7) е свързан с горната част на вентури скрубер (8), свързан в долната си част с центробежен капкоуловител (10), свързан с буферен съд за охлаждаща течност (11), свързан с вентури скрубера (9). Центробежният капкоуловител (10) в горната си част е свързан с електростатичен кондензатор (12), под който е монтиран съд за маслена течност (13).

Description

Област на техниката

Полезният модел се отнася до инсталация за непрекъсната екстракция на масла и вторични метаболити от растителни суровини на коноп (канабис), хмел, лавандула, роза, мента, борови връхчета, евкалипт, множество билки, медицински, ароматни растения и други органични суровини. Инсталацията се състои от устройство за изпаряване на веществата от растителната суровина, устройство за охлаждане на изпарените вещества и устройство за кондензация на изпарените вещества, която протича в електростатичен кондензатор или серия от последователно или паралелно свързани електростатични кондензатори.

Предшестващо състояние на техниката

До момента са известни различни инсталации и съоръжения за обработване на масла от растителни суровини, при които се използват екстрактори, работещи с разтворители, с пара или с въглероден диоксид при високи налягания. Тези технологии изключително енергоемки, взривоопасни, свързани със сложно проектиране на фабрики и съответно свързани с редица разрешителни, големи разходи и дълги срокове за изпълнение.

Същност на полезния модел

Задачата на полезния модел е да създаде инсталация за непрекъсната екстракция на масла и вторични метаболити от растителни суровини с голям капацитет на преработка, но с нисък разход на електроенергия. Инсталацията работи без запалими разтворители или съдова с високо налягане, произвежда концентрирани екстракти от растителни суровини и извлича от растителна биомаса вещества в отделни фракции.

Инсталацията за непрекъсната екстракция на масла и вторични метаболити от растителни суровини се състои от следните елементи:

- Сферичен кран

- Въздуходувка

- Нагревател за въздух

- Смесител

- Първи роторен дозатор

- Вихрова камера

- Циклонен сепаратор

- Втори роторен дозатор

- Вентури скрубер

- Центробежен капкоуловител

- Буферен съд за охлаждаща течност

- Електростатичен кондензатор

- Съд за маслена течност

Връзките между отделните елементи са следните: Въздуходувка, която е свързана със сферичен кран за регулация на дебита и тръбен нагревател за въздух, които генерират и дозират точно зададени обеми нагорещен въздушен поток.

Въздушният поток в инсталацията може да бъде задвижван чрез създаване на положително налягане, като при този случаи въздуходувката е свързана към инсталацията в началото й от където чрез продухване придвижва суровината и парите до изхода на системата. (фигура 1).

Въздушният поток в инсталацията може да се задвижва и чрез създаване на отрицателно налягане от въздуходувката, която в този случай е свързана в края на инсталацията, така че при създаване на вакуум от въздуходувката, биомасата и парите да бъдат засмуквани към изхода на системата.(фиг. 2) Налягането в инсталацията е близко до атмосферното. Въздушният поток се загрява от тръбен нагревател за въздух в диапазона между 65 и 265^o C, в зависимост от точката на кипене на желаните за изпаряване вещества, съдържащи се в растителната суровина. Въздушният поток минава през смесител (тръба на Вентури), която в стеснението си засмуква и ускорява смляната растителна суровина, захранвана от роторен дозатор свързан в горната част на смесителя. Нагретият наситен с растителна суровина въздушен поток се отвежда от смесителя и се насочва по тръбен път до вихрова камера, която представлява затворен съд с плитка цилиндрична форма, в който смляната суровина се въвежда тангенциално, носена от въздушния поток и се отвежда през централен отвор в дъното на съда. Вихровата камера служи като реактор (изпарител). Може да се използват две или повече на брой вихрови камери, свързани последователно, за да се удължи времето на престой и да се постигне максимална ефективност при изпаряването на веществата от смляната растителната суровина, където тя се завихря в камерата или камерите, при температура от 65 до 265 ^oC (в зависимост от температурата на кипене на желаните вещества). Нагретият поток, маслените пари и обработената суровина се отвеждат от вихровата камера и се въвеждат в циклонен сепаратор посредством тангенциален вход в горната му част, който от своя страна е снабден с два изхода, единият е разположен в долната част, като на него е монтиран роторен дозатор за отвеждане на отработената суровина, а срещуположно на него в горната част е разположен изход за обогатен с масла въздушен поток. Очистеният от суровина и обогатен с маслени пари въздушен поток се отвежда през горния изход на циклонния сепаратор и се въвежда във вентури скрубер, където преминаващия въздушен поток наситен с маслени пари се охлажда, чрез впръскване на течност от дюза или чрез създаване на тънък филм течност по гърловината му. Вентури скрубер е свързан в долната си част с центробежен капкоуловител, представляващ вертикално разположен цилиндричен съд, в който въздушния поток наситен с маслени пари се разделя от капките вода и най-фините частици благодарение на центробежните сили, като отделените капки се оттичат гравитачно, през отвор в дъното му до буферен съд. Събраната течност е богата на водоразтворими вещества. В горната част на капкоуловителя е обособен отвор за отвеждане на наситения с маслени пари въздушен поток към електростатичния кондензатор. Електростатичния кондензатор е конструиран от паралелно свързани тръбни електроди, подобно на кожухотръбен топлообменник, като в центровете им се намират електроди с обратен поляритет, които отдават заряд към вътрешността на тръбните електроди. Напрежението в междуелектродното пространство може да бъде от 10 000 V до 70 000 V. Външните стени на тръбните електроди могат да се загряват и охлаждат посредством нагреватели, водна риза или маслена риза. Преминаващият през електростатичното поле въздушен поток е обогатен с маслени пари, които са под формата на микронни и субмикронни по размер капки. Капките се зареждат от централния електрод и се насочват към вътрешната част на стените на тръбните електроди, където кондензират и отдават заряда, като образуват тънък слой маслена или водно-маслена течност, която се оттича в съда за маслена течност намиращ се под електростатичния кондензатор. Работната температурата на електростатичния кондензатор може да се променя, така че да се осигури оптимална температура за кондензация. Събраната в съда под електростатичния кондензатор маслена или маслено водна течност е екстрактът извлечен от органичната растителна суровина.

В други модификации на инсталацията задвижването на въздушния поток се осъществява от въздуходувка, центробежен вентилатор или други видове помпи за въздух. Дебита на въздушният поток се регулират чрез сферичен кран, бътерфлай клапа или чрез електронен регулатор на задвижващото въздуха устройство, а температурата на въздушният поток чрез въздухотръбен нагревател, или всякакъв вид електрически нагревател или топлообменник на пара или с топлообменно масло. Растителната суровина се захранва от роторен дозатор, шнеков дозатор или гравитачно през смесител. Смесителя може да бъде премахнат от системата, така че роторен или шнеков дозатор да са директно свързани към инсталацията с Т връзка и да захранват въздушният поток, който бива отвеждан вместо във вихрова камера във вихров сушилен циклон или в повече от един последователно свързани вихрови сушилни циклона, които поддържат различни температури, докато нагрятия въздушен поток и входящите частички растителна суровина преминават последователно през един или повече сушилни циклона, като от последния суровината се отвежда от инсталацията чрез роторен дозатор, чрез шнек, стационарен съд под циклона, или може да бъде отведена чрез пневмотранспорт. Също така вихровата камера може да бъде заменена с различни модификации на пневматични сушилни или сушилни с кипящ слой, като основното количество обработена суровина се отвежда, а изходящите обогатени с масла въздушни потоци се очистват от остатъчната суровина чрез циклони сепаратори и разделени паралелно на един или повече въздушни потока с различни температури и обогатени с различни вещества. Въздушният или въздушните потоци, обогатени с пари на различни вещества преминават през един или повече от един паралелно свързани вентури скрубери и центробежени капкоуловители, след което биват отведени за последваща кондензация в един или повече от един паралелно свързани електростатични кондензатори, които се оттичат в една или повече фракции от вещества в един или повече съдове за маслена течност. Възможно е и веществата да се разделят на различни фракции в отделни, последователно свързани, терморегулируеми електростатични кондензатори.

Предимства на полезния модел

1. Получените екстракти от тази инсталация са с висока концентрация на активни вещества, вторични метаболити и масла, но с минимално количество баластни вещества, което значително намалява броя на процесите, за да се стигне до пречистен дестилат от канабиноиди или от други вещества.

2. Инсталацията заема значително по-малко площ спрямо етанолова или СО2 технология за екстракция със същия капацитет на преработка. Инсталацията би могла да се монтира в транспортен контейнер, специално пригоден да извършва мобилна преработка в склада за съхранение на растителната биомаса.

3. Инсталацията изразходва в пъти по малко електроенергия от етанолова или СО2 технология за екстракция със същия капацитет на преработка.

4. Инсталацията използва загрят въздух като агент за екстракция вместо лесно запалими разтворители или екстракция с СО2 при критични и свръх критични налягания

5. Тази инсталация може да извлича и разделя вещества от растителната суровина в различни фракции

6. Инсталацията ефикасно извлича канабиноиди и терпени от растителна суровина на Каннабис сатива (коноп, медицински канабис), Горчиви вещества (хумулен и лупулен) от хмел, както и множество етерични масла и други вещества добивани от органична растителна суровина.

7. Процесът на екстракция със загрят въздух има висока ефективност при извличането на веществата от растителната биомаса.

Пояснение на приложената фигура

На фигура 1 е представена инсталация за непрекъсната екстракция на масла и вторични метаболити от растителни сровини.

- Сферичен кран

- Въздуходувка

- Нагревател за въздух

- Смесител

- Първи роторен дозатор

- Вихрова камера

- Циклонен сепаратор

- Втори роторен дозатор

- Вентури скрубер

- Центробежен капкоуловител

- Буферен съд за охлаждаща течност

- Електростатичен кондензатор

- Съд за маслена течност

Примери за изпълнение на полезния модел

Въздушен поток е генериран от въздуходувка 2, нагряван от нагревател за въздух 3 и контролиран чрез сферичен кран 1. Въведеният чрез първи роторен дозатор 5 смлян индустриален коноп се смесва в смесителя 4 с нагретият въздушен поток, след което се насочва към вихровата камера 6. Наситеният със смлян коноп въздушен поток преминава през вихрова камера 6 където се изпаряват веществата от конопените растителни частички при температура между 165 до 265 ^oC след което обогатеният с канабиноиди и терпени въздушен поток се насочва към циклонен сепаратор 7, където бива пречистен от обработената конопена суровина, която бива отведена през долната му част посредством втори роторен дозатор 8. Очистеният от растителна суровина и обогатен с канабиноиди и терпени въздушен поток се отвежда от горната част на циклона към вентури скрубер 9, където обогатения с канабиноиди и терпени въздушен поток се охлажда с вода и се насочва към центробежен капкоуловител 10, където се очиства от капките охлаждаща течност, която се оттича през отвор в дъното на центробежния капкоуловител 10 към буферен съд за охлаждаща течност 11. Очистеният от капки охлаждаща течност и обогатен с маслени пари въздушен поток се отвежда през горния изход на центробежния капкоуловител 10 и постъпва в електростатичния кондензатор 12 през отвор в горната му част. Електростатичният кондензатор 12 поддържа температури в диапазона между 60 и 70^oC. Преминаващият през електростатичния кондензатор 12 въздушен поток, се разделя от канабиноидите и терпените, под въздействието на електростатичните сили, като веществата кондензират по вътрешността на тръбните електроди в електростатичния кондензатор 12 и образуват тънък слой маслена или водно-маслена течност, която се оттича вертикално по посока на въздушния поток в колекторния съд за маслена течност 13, който се намира под електростатичния кондензатор 12. Събраната течност във филтъра представлява концентриран екстракт, съдържащ пълен спектър от канабиноиди и множество терпени.

Приложение на полезния модел

Инсталацията за непрекъсната екстракция на масла от растителна суровина е приложима във фармацевтичната, козметичната и хранително-вкусовата индустрия.

Claims (1)

1. Инсталация за непрекъсната екстракция на масла и вторични метаболити от растителни суровини, характеризираща се с това, че се състои от въздуходувка (2), снабдена със сферичен кран (1) и свързана с тръбен нагревател за въздух (3), който е свързан със смесител (4), като на горната страна на смесителя (4) е монтиран първи роторен дозатор (5), като смесителят (4) е свързан и с вихрова камера (6), която е свързана с циклоннен сепаратор (7), а в долната част на циклонния сепаратор (7) е монтиран втори роторен дозатор (8), като изхода в горната част на циклонния сепаратор (7) е свързан с горната част на вентури скрубер (8), свързан в долната си част с центробежен капкоуловител (10), свързан с буферен съд за охлаждаща течност (11), който е свързан с вентури скрубера (9), като центробежният капкоуловител (10) в горната си част е свързан с електростатичен кондензатор (12), под който е монтиран съд за маслена течност (13)