МАСЛОЭКСТРАКЦИОННОЕ ПРОИЗВОДСТВО

ТИПЫ ИСПАРИТЕЛЕЙ И ПОКАЗАТЕЛИ ИХ РАБОТЫ

В зависимости от способа удаления растворителя из смочен­ного шрота конструкции испарителей можно разбить на три группы:

Прямого действия, в которых теплоноситель не­посредственно соприкасается с обрабатываемым шротом;

Непрямого дейст­вия, в которых теплоноситель непосредственно не соприка­сается со шротом, а все по­требное тепло передается шроту через стенки аппарата;

Смешанного дейст­вия, в которых часть тепла от теплоносителя к шроту пе­редается через стенки аппара­та, а часть — путем непосред­ственного контакта между теплоносителем и шротом.

Испарители прямого дейст­вия. В этой группе испарите­лей в качестве теплоносителя используется острый перегре­тый водяной пар или перегре­тые пары растворителя.

Испаритель Бонотто [50]. Непрерывно действующий

Рис. 47. Испаритель Бонотто.

Испаритель прямого действия Бонотто (рис. 47) представляет собой башню с конусным дном. Внутри башни расположен вер­
тикальный шнек 1, перемещающий шрот снизу вверх от питаю­щего транспортера 2 до разгрузочного приспособления 3. Рас­творитель из шрота отгоняется острым водяным паром, подавае­мым по трубкам 4,. Испаряющийся растворитель из коллектора 5 направляется в конденсатор. Конструктор'этого испарителя видит преимущество своего аппарата в том, что в отличие от шнековых испарителей, перемещающих шрот лопастными вала­ми, которые сильно измельчают обрабатываемый материал, в башенном испарителе шрот не подвергается измельчению, и по­этому готовый продукт не ПЫЛИТ. Кроме того, с помощью воздей­ствия острого пара в таком испарителе можно разрушать ток­сичные вещества (рапсового, клещевинного и хлопкового семе­ни). Устройство аппарата позволяет для отгонки растворителя в случае необходимости применять перегретые пары самого рас­творителя.

8—рабочие барабаны; ^-^перегреватель; 3—питательный бункер;

4, 13—вентиляторы; 5, //—шлюзовые затворы; 6, 9—газовые колпаки;

7, /2—электродвигатели с редукторами; 10—сепаратор.

Испаритель Лесли [156]. При использовании острого перегретого водяного пара для отгонки растворителя из шрота в испарителях прямого действия происходит изменение цвета шрота и значительная денатурация его белкового комплекса, поэтому в последние годы проводятся опытные работы по при­менению в испарителях в качестве теплоносителя перегретых паров растворителя, подлежащего удалению. Испаритель Лесли, использующий этот принцип (рис. 48), дал возможность с неко­торыми технологическими ограничениями получить соевый шрот с таким содержанием растворймых белков, какое было в исход­ных соевых семенах. Так как при продувке перегретых паров через обрабатываемый шрот с потоком газов увлекаются я мелкие твердые частицы, то необходимо ограничивать линейную скорость пара внутри аппарата. В условиях практически при­менимой скорости потока пара отгонка растворителя из смочен­ного шрота происходит в течение пяти минут или несколько дольше. Такая продолжительность. теплового воздействия на шрот не особенно увеличива­ет денатурацию белков при от­гонке углеводородных раство­рителей и при температуре шрота, не превышающей 77°.

Испаритель Белтера (рис. 49). Отгонка летучей жидкой фазы из смоченных материалов распылением при­меняется в настоящее время во многих производствах. Смо­ченный материал специальны­ми приспособлениями распы­ляется в камере, через кото­рую протекает в газообраз­ном состоянии тепло - и влаго - носитель. Благодаря большой поверхности испарения, обра­зующейся при распылении, происходит интенсивный теп­ло- и массообмен с теплоноси­телем и распыленные частицы быстро отдают свою жидкую фазу.

Белтер и другие [157] приводят показатели обработки в испарителе соевого шрота, содержавшего при поступлении 35,4% гексана и 9,0% влаги, в зависимости от режима (табл. 19).

Как видно из приведенных данных, остаток растворителя в шроте, выходящем из аппарата, колебался от 0,2 до 0,75% от его веса, т. е. полной отгонки растворителя. из шрота не дости­галось. Снижение содержания растворимых белков весьма не­значительно. Согласно сообщению авторов, от 30 до 50% (весо­вых)' паров гексана, циркулирующих в системе, оставались в неконденсированном виде. Естественно, что эти пары оказывали влияние на остаточное содержание растворителя в готовом шроте.

Рис. 49. Испаритель Белтера I—испарительная труба: 2—сепара тор; 3—перегреватель; 4, 6—латруб 5—вентилятор; 7—шлюзовой за твор.

Ки

Согласно наблюдениям Чу, Лейн и Конклина [158], скорость испарения жидкости в ее перегретые пары более высокая, чем

Таблица 19

В атмосферу. Опыты показали, что растворитель может быть отогнан из смоченного шрота в течение нескольких секунд без изменения степени растворимости его белков. Так же очевидно, что благодаря снижению времени испарения шрот мог нагре­ваться в присутствии паров растворителя до температуры более высокой, чем при обычных способах отгонки.

Бекксель [159]! и другие в своей работе установили, что тем­пературный коэффициент скорости реакции для денатурации сое­вых белков составляет 3,5 на каждые 10° повышения темпера­туры отходящего шрота. Принимая эту закономерность и ранее установленные оптимальные условия обработки шрота, вычис­лили, что при температуре 104° разгружаемого шрота общая продолжительность отгонки растворителя должна быть не более 9 секунд, если нужно получить шрот с минимальной степенью денатурации белков.

Испарители непрямого действия. В этих иопарителях тепло­носитель непосредственно не соприкасается со шротом, а по­требное тепло передается шроту через стенки. Как самостоя­тельные аппараты для окончательной обработки шрота для кормовых целей в маслоэкстракционном производстве они не нашли себе применения. Однако во всех промышленных уста­новках для обработки шрота после экстракции испарители не­прямого действия входят составной и при том обязательной частью. Поэтому их устройству и работе будет уделено место при ознакомлении с испарителями третьей группы.

Испарители смешанного действия. Эту группу испарителей в конструктивном отношении можно разбить на две подгруппы: шнековые и чанные. Из шнековых испарителей рассмотрим две, наиболее типичные конструкции: испарители с последователь­ным и испарители с параллельным отводом паров раствори­теля. Испарителями с последовательным отводом паров раство­рителя комплектуются наиболее многочисленные экстракцион­ные установки: Гильдебрандта, Де-Смета, «Дисолекс», Олье, Лурги и другие. Наиболее типичными в этой группе являются шнековые испарители Гильдебрандта.

Рис. 50. Шнековый испаритель Гильдебрандта; /—испарительные шнекн; 2, 4—шлюзовые затворы; 3~загрузочный патрубок; 5, 6—пат­рубки для глухого пара; 7—патрубок для предохранительного клапана; в—лопастные ва­лы; 9— кронштейны; /О—приводные звездочки; //-^перепускные патрубки; /2—люкн-лазы;

13-еухне шротоловущки; 14—лубрикатор для консистентной смазки.

Шнековый испаритель Гильдебрандта (рис. 50) двухступенчатый. Первая — верхняя — ступень испари­тельных шнеков служит дЛя предварительной отгонки рас­творителя под атмосферным давлением с помощью глухого пара, а вторая — нижняя — для окончательной отгонки рас­творителя и дезодорации шрота. На этой ступени отгонка осу­ществляется при небольшом разрежении (.15—20 мм вод. ст.) при совместном воздействии глухого и острого пара. Обогре­вание испарительных шнеков производится глухим паром с давлением до 5 ати. Поверхность нагрева всего шнекового испарителя 52,5 ж2. Привод верхних шнеков каждой секции осуществляется от электродвигателей мощностью по 8 кет (960 об/мин.) через редукторы с передаточным числом 960 :38. Нижние шнеки и шлюзовые затворы приводятся во вращение от верхних с помощью цепных передач. Лопастные валы делают 38 об/мин., а вал шлюзового затвора 19 об/мин.' Острый пар подается внутрь испарительных шнеков через патрубки, рас­положенные в торцовых крышках испарителей. Шрот из экс­трактора подается в верхний испарительный шнек, где обогре­вается глухим паром. Часть растворителя и влаги при этом испаряется и отводится в первую шротоловушку, где вследствие падения скорости газового потока происходит выпадение частиц шрота, уносимого парами из испарительных шнеков. Пройдя первую ступень, шрот попадает во вторую, где с помощью глу­хого .и острого пара, подаваемого внутрь шнеков, раствори­тель испаряется полностью. Пары бензина и воды из этой секции уходят через вторую шротоловушку в конденсатор. Гото­вый шрот через шлюзовой затвор направляется в транспортер, а оттуда на увлажнитель или в шротоохладительную колонку. Выходящий из нормально работающего экстрактора шрот со­держит (суммарна) бензина и влаги от 24 до 40%. Обработку шрота в шнековом испарителе проводят, чтобы отогнать из шрота бензин и получить хорошо дезодорированный однородный продукт, лишенный запаха растворителя и отвечающий техниче­ским условиям ГОСТа. Для полного использования мощности испарителя необходимо, чтобы давление пара в рубашках было 5 ати, а - в линиях острого пара 0,2—0,4 ати; температуру грею­щего пара следует поддерживать в пределах 180—220°. При правильной организации работы шнекового испарителя с про­изводительностью до 4,5 т/час шрота температура выходящего шрота, определяемая термометром, установленным в течке меж­ду шлюзовым затвором и шнеком готового шрота, должна быть 95—100°. При обработке в испарителе по указанному режиму подсолнечных шротов, полученных из жмыхов, выработанных по различным схемам, снижение содержания растворимых бел­ков, по нашим определениям, происходит в пределах, показан­ных в табл. 20.

Как видно из приведенных данных, снижение содержания растворимых белков в результате обработки смоченного шрота в испарителе невелико. Обработка в тех же условиях хлопко-

Таблица 20

Вого шрота сказывается как на снижении содержания белковых веществ, так и свободного госсипола (табл. 21).

Таблица 21

В таких же пределах, как и для подсолнечных и хлопковых шротов, денатурируются в испарителях белковые вещества дру­гих масличных семян: арахиса, сои и т. п.

Шнековый испаритель Олье одноступенча­тый (рис. 51). В качестве теплоносителя в нем используется не

Только водяной пар, но и воздух, циркулирующий в замкнутой системе. По данным фирмы, обработка шрота в испарителе их конструкции происходит при невысокой температуре, что устра­няет влияние тепла на денатурирование белковых веществ и на изменение цвета шрота.

Двухступенчатый шнековый испаритель с параллельным отводом паров растворителя Больмана (рис. 52), помимо испарительных шнеков, имеет специальную барабанную сушилку для шрота, устанавливаемую на выходе его из ґюследних испарительных шнеков.

Поверхность нагрева одного шнека 5,63 м2, одной секции — 33,7 м2, а всего испарителя — 67,4 м2. Лопастные валы каждого испарителя приводятся от электродвигателя мощностью 9,5 кет при 1450 об/мин. через циклопередачу (у одного 1 :41 и вто­рого 1 :51). Число оборотов вала соответственно у одного испа­рителя составляет 28 и у другого 36 ;в минуту. Шротосушилка составляет неотъемлемую часть шнекового испарителя. Корпус ее представляет собой барабан с паровой рубашкой поверх­ностью нагрева 15 м2. Внутри барабана имеется вращающийся каркас с лопастями, насаженный на диски. Каркас снабжен двумя стальными полуосями, которые покоятся на выносных роликовых подшипниках. Непосредственно к каркасу на траверсах крепится змеевик глухого пара с поверхностью на­грева 15 м2. Каркас и змеевик приводятся во вращение от элек­тродвигателя мощностью 9 кет при 950 об/мин. Число оборотов с 955 до 14 в минуту изменяется с помощью редуктора, с кото­рым вал сушилки связан цепной передачей.

Шнековый испаритель и сушилка для шрота работают при следующих оборотах в минуту: разгрузочных шнеков экстрак­тора — 15; питательных шнеков — 90 и 102; лопастных шнеков испарителя — 28 и 36; сушилки — 14; шлюзового затвора су­шилки — 9.

Паровые рубашки обогреваются насыщенным паром давле­нием до 6 ати. Острый пар давлением 0,3 ати подается только в два нижние барабана испарителя. Острый пар в верхние ба­рабаны не подается. Подача острого пара в верхние барабаны вообще нежелательна, так как пар, прорываясь в этих случаях в экстрактор, замачивает экстрагируемый материал. При произ­водительности шнекового испарителя 3,9 т (обензиненного) шро­та в час отгонка растворителя проходит хорошо и выходящий из сушилки шрот при температуре 106—116° не содержит бен­зина.

Сравнивая работу шнекового испарителя с параллельным отводом паров и сопоставляя его со шнековым испарителем с последовательным отводом паров, видим, что система парал­лельного отвода паров бензина и воды из каждого барабана испарителя в общий канал служит причиной оседания и накоп­ления паров тяжелых погонов бензина в зоне окончательной

Обработки шрота. При этом наблюдается повышенная загазовка участка «а выходе готового продукта.

Чанные испарители (тостеры). Отгонка растворителя из шрота в шнековых и пневматических испарителях, происхо­дящая во взвешенном или пол у взвешенном состоянии при ин­тенсивном его перемешивании лопастями шнековых івалов, обус­ловливает сильное измельчение шрота и образование большого количества шротовой пыли. Большое пылевыделение при транс­портировке шрота является источником значительных его потерь, загрязнения помещений и воздушного бассейна, заводской тер­ритории. Помимо этого, наличие мучнистых частиц в шроте не­желательно и при использовании его в качестве кормового про­дукта. Указанные недостатки обработки шрота вызвали необхо­димость кондиционирования шрота по влажности и структуре.

В американской практике кондиционирование шрота осуще­ствлялось обычно в чанных жаровнях, устанавливаемых после шнековых испарителей. Делаются попытки кондиционировать шрот и в шнековых транспортерах. Однако кондиционирование шрота в чанных жаровнях значительна эффективней благодаря более равномерному распределению влаги и хорошему агреги­рованию мелких частиц под влиянием увлажнения острым па­ром и спокойному перемешиванию шрота мешалками жаровен. Кроме этого, томление шрота в самопропаривающихся слоях чанов жаровни повышает, как указывают американские авторы, вкусовые качества шрота, отчего поедаемость и усвояемость его животными значительно лучше, чем шротов, не томленных в жа­ровне. Кондиционирование шрота в жаровнях обычно проводит­ся при температуре 80—90°, не выше, а потому заметной дена­турации белковых веществ не происходит. Для повышения пи­тательности шрота и придания ему структуры, не содержащей большого количества мучнистых фракций, на некоторых амери­канских заводах fl60] практикуется добавление к шроту на по­следних стадиях обработки фузов, получаемых после гидрата­ции сырых масел.

Соображения, изложенные выше, побудили машинострои­тельные фирмы объединить отгонку растворителя из шрота и его кондиционирование в одном чанном испарителе, что позволило упростить технологическую схему и удешевить стоимость экс­тракционной установки.

В настоящее время чанные испарители (тостеры) выпускают фирмы «Кеннеди», «Френч», «Мейер» и другие. На рис. 53 изоб­ражен чанный испаритель Мейера.

, Он представляет собой четырехчанную вертикальную колон­ную жаровню, имеющую паровой обогрев днища 1 и обечаек 2. Внутри жаровни расположен вал 3 с мешалками 11, под которы­ми имеются паровспрыски 4. На участке до третьей мешалкя вал делается полым для подачи острого пара под ножи жаров­ни. Вал жаровни приводится в движение от электродвигателя через редуктор. Чаны в днищах снабжены автоматическими пе­репускными клапанами 5 для товара, отверстиями 6 для отвода паров и линиями 7 для подачи пара в рубашки. Люки-лазы 8 служат для чистки, а также для отбора проб обрабатываемого шрота. Шрот из экстрактора поступает по шнеку 9, а готовый продукт выходит по шнеку 10. Пары растворителя отводятся из каждого чана в коллектор 12, а оттуда на конденсатор.

Чанные испарители, позволяющие легко проводить более сложные, чем только отгонка растворителя, операции по кон­диционированию шрота, заслуживают внимания. В СССР в настоящий момент запроектирован и изготовляется чанный испаритель, входящий в комплект экстракционной установки с тарельчатым экстрактором.