195124. lajstromszámú szabadalom • Berendezés növényi anyagok ellenáramú extrahálására
195124 1 A találmány tárgya olyan egycsigás lejtő-teknős ellenáramú extrakciós berendezés (extraktor) növényi anyagok hasznos komponenseinek kivonására, melynek melegítési rendszere és extrahálási hatékonysága előnyösebb az eddig ismert egycsigás lejtő-teknős megoldásoknál. A növényi anyagok hasznos komponenseinek ellenáramú extrahálására ismert berendezések a csigás lejtő-teknős extraktorok. Ilyen extraktor a dán DDS cég — cukoriparban széleskörben alkalmazott — nagyteljesítményű (2000—2500 t cukorrépa/nap) kétcsigás lejtő-teknős diffúzió-berendezése, a cukorrépából a cukor kivonására (lenyerésre). Ez a berendezés kb. 12—15° lejtésű vályúból áll, melyben egymás mellett két párhuzamos tengelyre szerelt, laposvasból készült csigaszerkezet forog egymással szemben a vályú egész hosszában. A cukorrépaszeletet a berendezés alsó végén adagolják a vályúba, a nyomóvizet a berendezés felső részében vezetik be, és így a nyomóvíz a gravitáció hatására halad végig a diffúzörön. A DDS diffúzört a vályú alján köpenyekkel melegítik. Hátránya a berendezésnek a nagy horizontális helyigénye, továbbá hogy a léáramot lassító apró, törmelékes szeletre érzékeny. Ez a típusú berendezés csak nagy extrahálási teljesítményigény esetén gazdaságos. Kisebb — főleg nagylaboratóriumi — extrahálási teljesítményigény esetén a növényi anyagokból a hasznos komponensek ellenáramú kivonására előnyösebb ismert készülékek (extraktorok) az egycsigás lejtő-teknős berendezések. Előnyük, hogy szerkezeti megoldásuk egyszerű és olcsón kivitelezhetők. Ilyen ismert készülék a dán DDS céd 1—2 t/nap teljesítményű egycsigás lejtő-teknős extraktora almának vizes extrahálására. Ennél a készüléknél a szállítócsigát tartalmazó teknő dőlésszöge szabályozható, a szállítócsiga az alsó homlokfal közelében betöltött szeletelt almát a felső homlokfal felé szállítja, ahol az extrahált almaszeletet egy kihordó mű kikanalazza. Az extraháló folyadékot, pl. forró vizet, a teknő felső részén vezetik a majdnem teljesen extrahált szeletre. A folyadék gravitáció hatására áramlik a mozgó almaszelet-tömeg közötti hézagokba, és fokozatosan feldúsul oldott anyagokkal, majd az alsó homlokfalon távozik, mint diffúziós almaié. A növényi szövetekből általában csak akkor indul meg a hasznos anyagok diffúziója a környező extraháló folyadékba, amikor a szövetet alkotó sejteket olyan nagy hőmérsékletre melegítik, hogy megindul a termoplazmolízis, és ezzel az eddigi szemipermeabilis membránok holopermeabilissá válnak. Ez szabja meg az extraháló berendezés iránt azt a követelményt, hogy a növényi szövetet minél gyorsabban kell felmelegíte-2 2 ni a kívánt hőmérsékletre. Az extrakció alaptörvényei szabják meg a másik két követelményt, nevezetesen azt, hogy legyen minél tökéletesebb az extraháló folyadék és a kivonandó növényi szelet érintkezése, valamint, hogy legyen minél előnyösebb az ellenáram a szelet és a folyadék között. A hagyományos egycsigás lejtő-teknős extraktor nem valósítja meg kielégítően ezeket a követelményeket. Ennél ugyanis a szelet hőmérsékletét az extraktor teknő alsó, hengeres felületén kiképzett fütőköpenyen keresztül szabályozzák, és a hő a köpenyről részben konvekcióval, részben vezetéssel terjed a növényi szelet és extraháló folyadék elegyében. Ha a köpeny fűtése nem elég intenzív, az extrahálandó szelet túl későn éri el a plazmolízis hőmérsékletét, mely hőmérséklet eléréséig a hasznos anyagok diffúziója igen lassú. Ha a fűtés tál erős, akkor a fütőfelületek közelében helyi túlmelegedés következik be, az extrahálandó szelet szétfő, megpuhul, összeesik, ezáltal eltűnnek az egyes szeletek közötti hézagok, és így erősen csökken az extraháló folyadék érintkezése az extrahálandó szelettel, kisebb lesz az érintkező fajlagos felület. A lejtő-teknős extraktorok melegítésének tökéletesítésére több megoldást dolgoztak ki. így a 81 857 számú lengyel szabadalmi leírás olyan megoldást ismertet, melynél a fűtőköpenybe vezetett fűtőgőz nyomását a szelettömeg hőmérséklete automatikusan szabályozza. A 91 371 számú lengyel szabadalmi leírás szerint a — célnak megfelelően kiképzett — betápláló garatban a diffúziós lé (extraktum) egy részét külön melegítőn át vezetik a friss szeletre. Ezeknek a továbbfejlesztett egycsigás lejtő-teknős ellenáramú extrakciós berendezéseknek is hátrányuk, hogy a csigájuk aszimmetrikusan szállít, a szeletet a forgás irányába eső oldalon tömöríti és az ellenkező oldalon lazítja, így megzavarja az ellenáram hatását. A csiga szállítási hatékonyságát a növényi szelettömegnek a falhoz való súrlódása szabja meg. Az extraktornak a szelet betáplálása felőli oldalán, a növényi szövet plazmolízise előtt, valamint annak a kezdeti szakaszában a szelettömeg nem síkos, így a teknő falához való súrlódása jelentős. A huzamosabb ideig tartó súrlódás és a teknő fala közelében uralkodó nagyobb hőmérséklet hatására a teknő falaival éri ítkező réteg fokozatosan síkossá válik. A síkosabb szeletet a csiga mindinkább tömöríti a teknő egyik oldalán. A találmány feladata, hogy az ismert egycsigás ellenáramú lejtő-teknős extraktorok hibáinak kiküszöbölésével olyan egycsigás ellenáramú lejtő-teknős extrakciós berendezést hozzon létre, mely az eddigieknél gyorsabban melegíti fel a növényi szövetet a kívánt hőmérsékletre, javítja az extraháló folyadék és a növényi szelet érintkezését, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
