Руководство по эксплуатации комплекта оборудования для производства густых и сухих экстрактов «Сушилка22»

Руководство по эксплуатации комплекта оборудования для экстракции, концентрирования и сушки «Сушилка22» — производство густых и сухих экстрактов

Руководство предназначено для технологов, операторов и руководителей смен, эксплуатирующих комплект оборудования «Сушилка22» для производства густых и сухих экстрактов из лекарственно-технического, грибного, животного и плодово-ягодного сырья. Руководство универсально для большинства коммерческих предложений «Сушилка22» и описывает состав комплекта, принцип действия аппаратов, подготовку к работе, ведение режимов экстракции, фильтрации, вакуумного концентрирования, смешивания и вакуумно-импульсной сушки, а также требования безопасности, санитарной обработки и обслуживания.

Рисунок - Комплект оборудования для производства густых экстрактов

Рисунок - Оборудование для производства сухих экстрактов -

Стол вакуумно-импульсный сушильный СВИС

Назначение и область применения

Комплект «Сушилка22» представляет собой законченную технологическую цепочку от подготовки сырья до получения готового сухого порошкового экстракта. Оборудование позволяет вести полный цикл: измельчение сухого сырья, вакуумную экстракцию, трёхступенчатую очистку извлечения, вакуумное концентрирование до густого экстракта, усреднение и стандартизацию продукта, смешивание с инертным наполнителем и финишную вакуумно-импульсную сушку с последующим измельчением.

Комплект применяется для выпуска:

• густых и сухих экстрактов лекарственного растительного сырья, трав, корней, коры, семян;
• экстрактов культивируемых и дикорастущих грибов (ежовик, чага, рейши, кордицепс и другие);
• плодово-ягодных концентратов, сиропов, сухих соков и порошков фруктового пюре;
• субстанций для биологически активных добавок, косметики, фармацевтики и пищевой промышленности.

Экстрагенты: вода, этиловый спирт, водно-спиртовые, водно-глицериновые и водно-пропиленгликолевые смеси, растительное масло. Летучие экстрагенты собираются системой рекуперации и возвращаются в новые циклы, что снижает себестоимость продукта.

Производительность комплекта

Расчётная производительность зависит от содержания экстрактивных веществ в сырье и режима работы участка сушки:

• низкоэкстрактивное сырьё (содержание экстрактивных веществ ориентировочно от 3 до 8%) — примерно 2000 кг/мес по густому либо сухому экстракту;
• высокоэкстрактивное сырьё — примерно 6000 кг/мес; для реализации такой производительности участок сушки дополняется вторым столом вакуумно-импульсным сушильным СВИС, работающим параллельно с первым.

Два экстрактора работают по очереди: пока в одном идёт извлечение, второй разгружается и загружается. Схема исключает простои выпарной установки; при необходимости допускается работа одного экстрактора.

Состав комплекта оборудования

В состав комплекта «Сушилка22» входят:

• дробилка сухого сырья ударного типа со сменными решётами для калибровки помола;
• экстракторы УВК-200-Э объёмом 0,2 м³ — 2 шт, с паровой рубашкой, рамной мешалкой, обратным холодильником и моющей головкой СИП;
• напорный фильтр РН-200 — первая ступень очистки извлечения;
• вакуумный фильтр РН-200 — вторая ступень очистки;
• патронный блок фильтров тонкой очистки — третья ступень;
• вакуум-выпарная установка ВВУ-200-Э производительностью до 200 кг/ч по выпаренной влаге, с калоризатором, пароотделителем и конденсатором;
• сборники конденсата по 200 л — 2 шт, с насосом откачки;
• сборник хранения сгущённого продукта 500 л с мешалкой, обогревом, теплоизоляцией и тензодатчиками;
• ёмкость усреднения готового экстракта 500 л аналогичного исполнения;
• смеситель густых экстрактов 50 л со спиральным рабочим органом и механизмом опрокидывания дежи;
• стол вакуумно-импульсный сушильный СВИС с энергоблоком (ресивер, водокольцевой вакуумный насос, насос Рутса, компрессор, обвязка);
• измельчитель сухого экстракта;
• система СИП-мойки на базе трёх ёмкостей по 500 л (щёлочь, кислота, вода);
• парогенератор, обвязка с обогревом линий густого продукта, пробоотборники, шкафы управления на базе ПЛК с сенсорными панелями оператора.

Контактирующие с продуктом поверхности выполнены из нержавеющей стали AISI 304, уплотнения — PTFE, EPDM, силикон. Ёмкостное оборудование теплоизолировано и оснащено смотровыми стёклами, люками и пробоотборниками.

Требования безопасности

4.1. К работе допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медосмотр, обучение безопасным методам труда, стажировку, проверку знаний по охране труда и инструктаж по пожарной безопасности. Персонал, обслуживающий электроустановки, должен иметь группу по электробезопасности не ниже II.

4.2. Оборудование соответствует ТР ТС 010/2011, ТР ТС 004/2011, ТР ТС 020/2011 и ТР ТС 032/2013; аппараты, контактирующие с пищевой продукцией, отвечают требованиям ТР ТС 021/2011.

4.3. Эксплуатация ведётся с соблюдением:

• ГОСТ 12.2.003-91 «Оборудование производственное. Общие требования безопасности»;
• ГОСТ 12.3.002-2014 «Процессы производственные. Общие требования безопасности»;
• ГОСТ 12.1.019-2017 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты»;
• ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования»;
• Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей электрической энергии (приказ Минэнерго России от 12.08.2022 № 811);
• федеральных норм и правил в области промышленной безопасности для оборудования, работающего под избыточным давлением (приказ Ростехнадзора от 15.12.2020 № 536);
• Правил противопожарного режима в Российской Федерации (постановление Правительства РФ от 16.09.2020 № 1479).

4.4. Электробезопасность. Шкафы управления и корпуса аппаратов должны быть надёжно присоединены к цеховому контуру заземления. Работа при повреждённом заземлении, нарушенной изоляции кабелей или снятых кожухах запрещена. Осмотр, обслуживание и ремонт выполняются только после отключения вводного автоматического выключателя, сброса вакуума и давления, перекрытия пара и сжатого воздуха, с вывешиванием запрещающих плакатов.

4.5. Термическая безопасность. Паропроводы, рубашки аппаратов и линии конденсата нагреваются до высоких температур: работы ведутся в термостойких перчатках, перед открытием люков продукт охлаждается, а аппарат развакуумируется.

4.6. Работа под вакуумом и давлением. Открывание крышек и люков допускается только после выравнивания давления с атмосферным. Предохранительные клапаны, вакуумметры и манометры должны быть исправны и поверены.

4.7. Пожаровзрывобезопасность. При работе со спиртом и другими горючими экстрагентами помещение относится к соответствующей категории по взрывопожарной опасности и оснащается приточно-вытяжной вентиляцией, средствами пожаротушения и сигнализацией. Огневые работы и искрообразующий инструмент в зоне обращения растворителей запрещены, электрооборудование должно соответствовать ТР ТС 012/2011.

4.8. Химическая безопасность. Работа с кислотными и щелочными моющими растворами ведётся в защитных очках, перчатках и фартуке; смешивание растворов разного типа недопустимо. При попадании раствора на кожу или в глаза поражённое место немедленно промывается водой.

4.9. Организация работ. Проходы шириной не менее 2 м должны быть свободны, площадки обслуживания исправны. Запрещается оставлять работающее оборудование без надзора и эксплуатировать аппараты при неисправной блокировке крышек или снятых ограждениях вращающихся частей.

4.10. Аварийная остановка. При появлении посторонних шумов, вибрации, запаха растворителя, течи продукта или теплоносителя, скачков давления и вакуума, срабатывании сигнализации следует немедленно остановить процесс кнопкой аварийного останова, обесточить оборудование, перекрыть подачу пара и сообщить руководителю смены.

Требования к производственной среде и обеспечивающим ресурсам

Температура воздуха в помещениях — от +10 до +35 °С, влажность — исключающая конденсацию на поверхностях оборудования. Для работы комплекта необходимы:

• технологический пар — не более 350 кг/ч;
• холодная вода с давлением не менее 0,1 МПа;
• сжатый очищенный воздух давлением от 0,6 МПа для пневмоприводов;
• электропитание 380 В отдельными линиями на участки экстракции, сушки и систему СИП;
• подготовленная вода питьевого качества для приготовления экстрагентов и моющих растворов.

Штатное обслуживание — 1 оператор в смену на участке экстракции и концентрирования и 1 оператор на два стола сушки.

Подготовка комплекта к работе

6.1. Оператор получает сменное задание, знакомится с рецептурой и записями предыдущей смены.

6.2. Выполняется внешний осмотр: заземление, состояние шлангов и уплотнений, отсутствие течей, исправность приборов, чистота внутренних поверхностей аппаратов.

6.3. Проверяется уровень теплоносителя в расширительных бачках, давление сжатого воздуха (при значении ниже нижнего предела работа не начинается — не гарантируется управление пневмоклапанами и крышками), параметры пара и подача холодной воды.

6.4. Включаются вакуумные насосы, компрессор и парогенератор. Устойчивые показания вакуумметра подтверждают герметичность системы; плавающие показания указывают на подсос воздуха — работу следует прекратить и устранить негерметичность.

6.5. Подаётся питание на шкафы управления, запускаются панели оператора, проверяется связь с приводами и датчиками.

6.6. Технологические линии выводятся в исходное положение: тракты подачи экстрагента, извлечения на фильтрацию, конденсата и густого продукта собираются в соответствии с предстоящей операцией. Дальнейшие переключения выполняются укрупнённо — оператор собирает нужную схему движения продукта, а автоматика поддерживает заданные параметры процесса.

Загрузка сырья и экстрагента

7.1. Сухое сырьё измельчается на дробилке до фракции, соответствующей выбранному решету: оптимальный помол даёт высокий выход экстрактивных веществ и не забивает фильтры.

7.2. Сухое экстрагируемое сырьё загружается в экстрактор через верхний люк. Загрузка выполняется при снятом вакууме и остановленной мешалке.

7.3. Жидкие экстрагенты подаются двумя способами: насосом из конденсатосборников (при использовании рекуперированного растворителя) или подтягиваются вакуумом через шланг из ёмкости с экстрагентом, установленной на весах. Второй способ удобен для точной дозировки по массе и для работы со спиртом и другими летучими средами без насосного перекачивания.

7.4. Соотношение сырья и экстрагента подбирается опытным путём; для бедного сырья применяют многократную экстракцию и промывку шрота свежим экстрагентом. Промывной раствор используется как экстрагент для следующей партии, что повышает суммарный выход и снижает расход растворителя.

Режимы экстракции

Рабочая температура экстракции регулируется в диапазоне от 25 до 99 °С исходя из термостабильности целевых веществ и свойств экстрагента. Нагрев — паром через рубашку с барботажем в теплоноситель, что даёт малый градиент температур и щадящую обработку сырья.

Комплект реализует три основных режима извлечения:

• механическое перемешивание под вакуумом — базовый режим для мягкого сырья и термолабильных веществ, рамная мешалка обеспечивает равномерное омывание частиц экстрагентом при отсутствии кислорода;
• кипение под вакуумом — перемешивание создаётся самим кипением при пониженной температуре, режим ускоряет диффузию и применяется для плотного сырья, коры, корней, грибных субстратов;
• вакуумно-импульсная экстракция — циклическое изменение давления по схеме «давление — вакуум, давление — вакуум»; перепады давления вызывают многократное «дыхание» капиллярной структуры сырья, разрушают клеточные оболочки и резко интенсифицируют массоперенос, сокращая время экстракции и повышая выход экстрактивных веществ.

Длительность экстракции — от 5 до 120 минут. Комплект может быть дополнен ультразвуковым излучателем, однако, как правило, возможностей вакуумно-импульсного режима достаточно для достижения целевых показателей.

Ход процесса контролируется отбором проб: содержание сухих веществ определяется рефрактометром, результаты фиксируются в журнале. После слива извлечения шрот промывается свежим экстрагентом, отжимается и выгружается через нижний люк; перед открытием люка аппарат обязательно развакуумируется.

Трёхступенчатая фильтрация

Извлечение подаётся на очистку насосом. Система фильтрации построена по принципу последовательного снижения отсечки:

• напорный фильтр РН-200 — отсечка 100–300 мкм, отделение грубой взвеси и остатков растительной ткани;
• вакуумный фильтр РН-200 — отсечка 50–100 мкм, снятие основной массы тонкой взвеси;
• патронный блок фильтров — отсечка 5–10 мкм, финишная полировка извлечения перед концентрированием.

Ступенчатая схема продлевает ресурс фильтрующих патронов и обеспечивает прозрачный, стабильный при хранении экстракт. Рост давления после насоса означает загрязнение фильтров — требуется промывка или замена патронов. Осадок выгружается через нижние люки.

Вакуумное концентрирование

Очищенное извлечение поступает в вакуум-выпарную установку ВВУ-200-Э. Упаривание ведётся под вакуумом при рабочей температуре от 42 °С, регулируемой под конкретную задачу. Низкотемпературный режим исключает термическую деструкцию биологически активных веществ и окисление продукта, сохраняет вкусоароматический профиль и цвет.

Пары растворителя конденсируются в кожухотрубном теплообменнике, конденсат собирается в сборники и повторно используется как экстрагент — при работе со спиртом это даёт основную экономию. Степень сгущения контролируется отбором проб до заданного содержания сухих веществ (типично 60–70%).

Готовый густой экстракт перекачивается насосом для высоковязких сред по обогреваемым трубопроводам в сборник хранения сгущённого продукта, а затем в ёмкость усреднения, где партия доводится по составу и гомогенизируется. Тензодатчики обеспечивают точный учёт массы каждой партии.

Смешивание густого экстракта с наполнителем

Смеситель густых экстрактов объёмом 50 л применяется для двух задач.

Первая — стандартизация экстракта по действующему веществу: густой экстракт смешивается с инертным наполнителем (мальтодекстрин, крахмал, лактоза, фруктоза, микрокристаллическая целлюлоза) до нормируемого содержания целевых компонентов.

Вторая — подготовка густого экстракта к сушке. Введение кристаллического наполнителя создаёт центры кристаллизации, обеспечивает равномерное вспенивание массы в вакууме, формирование пористой структуры и развитие поверхности испарения. В результате сушка идёт быстрее и равномернее, а готовый порошок легче измельчается и не слёживается.

Рабочая загрузка дежи — до 30% геометрического объёма (ориентировочно 10–15 кг), время перемешивания 15–30 минут. Спиральный рабочий орган обеспечивает движение продукта в трёх плоскостях и равномерное распределение вязкого экстракта по объёму носителя; выгрузка механизирована опрокидыванием дежи.

Вакуумно-импульсная сушка

Стол вакуумно-импульсный сушильный СВИС предназначен для получения сухого экстракта из густого при низкой температуре и без контакта с кислородом воздуха.

Подготовленная масса наносится ровным слоем на сушильные лотки либо непосредственно на поверхность столешницы; излишки снимаются шпателем, зона уплотнения крышки очищается от продукта. После запуска цикла крышка закрывается автоматически, в рабочем объёме создаётся глубокое разрежение, при котором вода закипает уже при 15 °С, а тепло подводится инфракрасными излучателями сверху и снизу. Продукт вспенивается, приобретает пористую структуру и быстро обезвоживается.

Температура в продукте — от 15 до 45 °С, время цикла от 3 до 20 минут, конечная влажность менее 5%, разовая загрузка от 0,8 до 6 кг. Процесс автоматический: оператор выбирает преднастроенный режим либо задаёт уставки мощности верхнего и нижнего излучателей и общее время сушки, далее цикл отрабатывается без вмешательства, по окончании крышка открывается автоматически.

Исполнение со сменными лотками сокращает подготовительно-заключительное время: пока сушится одна партия, вторая наносится на лотки, а высушенная снимается. Сухой экстракт подаётся на измельчитель и доводится до однородного порошка, после чего немедленно герметизируется во избежание набора влаги.

Санитарная обработка

Мойка выполняется при смене вида сырья, при переходе на другой экстрагент, после окончания производственного цикла и при длительных простоях. Все основные аппараты оснащены моющими головками СИП, поэтому санитарная обработка механизирована: система СИП-мойки последовательно прокачивает через контуры оборудования горячую воду, щелочной и кислотный растворы с заданными температурой, концентрацией и временем циркуляции, после чего выполняется финишное ополаскивание подготовленной водой. Моющие растворы регенерируются и используются повторно, что снижает расход химии и стоков.

Контроль качества мойки — визуальный через смотровые стёкла и по смывам. Допускается ручная мойка: заполнение аппарата водой с прогревом и кипячением под вакуумом, слив в канализацию, при необходимости — мойка высокого давления с веерным распылителем; патронные фильтры при этом разбираются и промываются отдельно. Сушильный стол, крышка, лотки и бункер очищаются и протираются ветошью, смоченной тёплой водой.

Окончание работы и техническое обслуживание

По завершении смены продукт выгружается, оборудование моется, нагрев отключается, вакуум сбрасывается, останавливаются насосы и компрессор, перекрывается пар, шкафы обесточиваются. В журнале фиксируются выработка, параметры процессов, результаты анализов и замечания.

Периодическое обслуживание:

• ежесменный контроль уплотнений люков и крышек, состояния шлангов и герметичности вакуумных линий;
• проверку исправности манометров, вакуумметров, датчиков температуры и предохранительных клапанов;
• обслуживание редукторов приводов мешалок и смесителя;
• периодическую замену фильтрующих патронов и уплотнений;
• поверку средств измерений и проверку сопротивления заземления в установленные сроки.

Типовые ошибки эксплуатации

Большинство отклонений по выходу и качеству продукта связано не с оборудованием, а с нарушением технологии:

• избыточно тонкий помол сырья — быстрое забивание фильтров и рост давления в линии;
• завышенная температура экстракции для термолабильного сырья — потеря действующих веществ при формально высоком выходе сухих веществ;
• игнорирование промывки шрота — потеря до 15–20% экстрактивных веществ;
• нанесение слишком толстого слоя на сушку — неравномерное вспенивание и увеличение времени цикла;
• сушка густого экстракта без наполнителя там, где он необходим, — липкий, плохо снимающийся продукт;
• нерегулярная санитарная обработка — риск перекрёстного загрязнения партий.

Технологическое проектирование и подбор комплекта

Комплект «Сушилка22» масштабируется под задачу заказчика: количество экстракторов, объём выпарной установки, число сушильных столов и состав ёмкостного парка подбираются по планируемой производительности, виду сырья и требованиям к продукту. Перед поставкой целесообразно отработать режимы на конкретном сырье — соотношение сырья и экстрагента, состав растворителя, число экстракций, температурные режимы и рецептуру смешивания с наполнителем.

Мы выполняем полный цикл работ: лабораторные наработки на вашем сырье, разработку технологической схемы и компоновки цеха, расчёт материальных и энергетических балансов, изготовление и поставку оборудования, пусконаладку, обучение персонала и сервис. Заказчик получает не набор аппаратов, а работающее производство с подтверждённой производительностью и воспроизводимым качеством экстрактов.

Для расчёта комплекта под вашу задачу, получения коммерческого предложения и технологической схемы обратитесь к нам через сайт sushilka22.ru — подготовим решение под конкретное сырьё, требуемую производительность и параметры готового продукта.