Оборудование для получения эфирных масел отгонкой с водяным паром

Рисунок 23. Ферментационный аппарат

На крышке аппарата установлен привод 3 мешалки 8. Он состоит из электродвигателя, базирующегося на кронштейне, и клиноременной передачи. В аппарате вследствие агрессивности среды (солевой раствор) возможна значительная коррозия металла, поэтому все внутренние части покрываются бакелитовым или другим антикоррозионным лаком. Единовременно в аппарат загружается 2-2,5 т розы и рассол (подогретый до 50°С) в количестве, обеспечивающем соотношение между массами загруженного сырья и рассола 1: 2 (кг/кг).

Наиболее интенсивно мешалка используется при загрузке цветков для обеспечения их быстрого погружения. Смесь выгру­жается с помощью центробежного насоса 5ф-12, который пере­ходным патрубком соединяется с выгрузным штуцером фермен­татора.

Процесс отгонки эфирного масла из цветочно-травянистого и цветочного сырья заключается в том, что через слой измельчен­ного сырья пропускается насыщенный водяной пар, который нагревает частички сырья и испаряет эфирное масло с их поверхности. Этот процесс значительно сложнее процесса перегонки паром эфирного масла, предварительно выделенного из сырья и находящегося в жидком состоянии. Эфирное масло в измельчен­ном сырье лишь частично находится на поверхности (на срезах). Основная его часть расположена во вместилищах внутри частиц сырья и изолирована от водяного пара оболочками клеток, в кото­рые оно заключено. При отгонке конденсат пара, образующийся при работе аппарата, диффундирует через деформированные под влиянием тепла и влаги клеточные стенки к вместилищам эфир­ного масла. Этот процесс обеспечивает постепенный вывод эфир­ного масла на поверхность клеток, откуда оно испаряется при соприкосновении с паром.

Образованную смесь паров эфирного масла и воды конденси­руют и из полученного дистиллята выделяют эфирное масло сначала методом отстаивания, затем перегонкой дистиллята или адсорбцией масла из дистиллята на активном угле.

Процесс отгонки эфирного масла из цветочно-травянистого и цветочного сырья можно рассматривать как процесс перегонки двух взаимно нерастворимых жидкостей. В данном случае такими жидкостями являются вода и эфирное масло, которые рассматри­ваются как один компонент (условно).

Применяя одно из положений теории пере­гонки (правило фаз), можно установить, что в процессе отгонки из сырья эфирного масла изменяется только содержание его в сырье, а температура процесса остается неиз­менной. Это весьма важный вывод, так как он свидетельствует о том, что, сколько бы пара мы ни подавали в перегонный аппа­рат, температура внутри него сохраняется постоянной. Важно также отметить и то, что эфирное масло в смеси с водой (в дан­ном случае с паром) кипит при температуре ниже температуры кипения воды.

Основные компоненты эфирных масел кипят в интервале тем­ператур 198-253°С, а при перегонке их с водяным паром темпе­ратура паровой фазы близка к 100°С (несколько ниже). Эта осо­бенность процесса способствует сохранению качества эфирных масел при извлечении их методом отгонки с паром (однако и при температуре 100°С качество масел несколько ухудшается). Рассмотренные теоретические положения относятся к случаю перегонки смеси воды с жидким эфирным маслом.

При отгонке эфирного масла из растений водяного пара затрачивается значительно больше того количества, которое необходимо для испарения заранее выделен­ного из растений масла. Вследствие этого парциальное давление паров эфирного масла при отгонке его непосредственно из расте­ний обычно невелико, что определяет и низкую температуру кипе­ния эфирных масел (ниже 100°С) при отгонке его непосредст­венно из растений.

Отгонка эфирномасличного сырья с паром в зависимости от вида сырья производится двумя способами: подачей водяного пара в сырье без залива его водой и при предварительном сме­шивании сырья с водой. При переработке цветочно-травянистого сырья (лаванды, шалфея, мяты, герани, базилика) отгонка эфир­ного масла проводится без воды в перегонных аппаратах, в кото­рые пар подводится извне. Отгонка эфирного масла из цветков розы проводится путем нагревания содержащихся в аппарате воды и сырья острым паром, который конденсируется и вызывает кипение загруженной в аппарат воды. В этом случае водяные пары, контактирующие с цветками и испаряющие содержащееся в них масло, частично образуются внутри перегонного аппарата.

Аппараты для отгонки эфирного масла в зависимости от вида сырья выделяются в три группы: для переработки зернового сырья, цветочно-травянистого и цветочного сырья.

Принципиальная аппаратурная схема перегонного цеха

Перегонный цех, осуществляющий обработки цветочно-травянистого и цветочного сырья, имеет оборудование для проведения большого количества технологических процессов: хранения и измельчения сырья, отгонки масла и перегонки дистиллята для извлечения вторичного эфирного масла (таких культур, как лаванда, шалфей, мята, базилик, герань), оборудование для адсорбции розового эфирного масла активированным углем и, наконец, экстракцион­ное и дистилляционное оборудование для извлечения розового эфирного масла из адсорбента.

При переработке зернового сырья в аппаратурную схему цеха (рис. 24) входит зернохранилище 1 и сепараторы 17 для очистки сырья, что является основным отличием от аппаратурной схемы перера­ботки цветочно-травянистого сырья. В основном принципиальные схемы переработки этих групп сырья совпадают. Сырье измель­чается на специальных машинах-измельчителях 16, после которых оно подается на перегонные аппараты 2. На перегонных аппара­тах эфирное масло отгоняется с помощью острого пара. Пары, содержащие воду и эфирное масло, конденсируются и охлажда­ются на холодильниках 3. Далее следует операция выделения части эфирного масла из полученного дистиллята на приемниках-разделителях 4. В этом аппарате происходит расслаивание дис­тиллята.

Масло, как более легкий продукт, сливается в верхней части разделителя и накапливается в сборнике 14 (первичное масло), а дистиллят с растворенным в нем маслом накапливается в сборнике 13 и направляется на перегонную колонну (когобатор) 5. В этом аппарате происходит укрепление исходного дистиллята. Вторичный дистиллят направляется на отстаивание в приемник-разделитель. В сборнике 12 накапливается вторичное эфирное масло. Обработанный дистиллят, содержащий незначи­тельное количество эфирного масла (следы), удаляется из когобационной колонны, а также из приемника-разделителя вторич­ного дистиллята.

Рисунок 24. Принципиальная аппаратурная схема перегонного цеха

Часть вторичного дистиллята возвращается на повторную когобацию.

При переработке розы аппаратурная схема значительно отли­чается от описанной, так как роза проходит дополнительную операцию перед отгонкой эфирного масла – ферментацию и не подвергается измельчению. Эфирное масло из дистиллята извле­кается методом адсорбции активированным углем. Цветки посту­пают в аппараты 15, где смешиваются с солевым раствором и ферментируются. Эта операция позволяет сохранить цветки и увеличить содержание эфирного масла в них. На перегонный аппа­рат 2, который конструктивно отличается от перегонного аппарата для цветочно-травянистого сырья, поступает смесь цветков с рас­солом. Во время отгонки этой смеси из приемника-разделителя отводится дистиллят, в котором содержится основное количество эфирного масла. Дистиллят поступает на адсорбционные колон­ки 11, где эфирное масло адсорбируется на угле, а отработанный дистиллят удаляется из цеха. После извлечения масла из углей (десорбции) раствор масла в серном эфире (мисцелла) подвер­гается перегонке (дистилляции) сначала при атмосферном давле­нии на предварительном дистилляторе 6, после чего укрепленная мисцелла скапливается в сборнике, а затем для удаления остатков эфира под вакуумом направляется в окончательный дистиллятор 7. Вторичное масло сливается из окончательного дистиллятора в сборник вторичного розового масла 8. Раствори­тель, отгоняемый в дистилляторах, собирается в сборнике 9. В сборнике 10 накапливается концентрированная мисцелла перед ее окончательной дистилляцией.

Оборудование современных перегонных цехов в основном яв­ляется непрерывно действующим. Периодическими аппаратами в цехе являются ферментаторы, адсорбированные колонки и окон­чательные дистилляторы для мисцеллы. Кроме того, не все пере­гонные цеха имеют гидродистилляторы непрерывного действия для отгонки масла из розы и используют еще для этой цели перио­дические аппараты.

Принципиальная аппаратурная схема установки для выделения эфирного масла из розы (рис. 29) состоит из каркаса 4, на котором смонтированы перегонный аппарат 1, пеноуловитель 2, подгото­вительные емкости 8, холодильники перегонного аппарата 3, холо­дильник 9 подготовительной емкости, приемник-разделитель 6, адсорберы 5, шлюзовые затворы 7 и 10, насосы, коллектор пара и электрооборудование для привода и освещения установки. На приводе шлюзового затвора 10 установлен вариатор, благо­даря которому осуществляет-ся дозированное питание аппарата смесью (рис. 29).