Магнитоимпульсные кавитационные реакторы ROTON

с автоматизированной системой управления кавитационными процессами ЕССЕ

Магнитоимпульсные кавитационные реакторы ROTON являются результатом последних достижений нашей компании в области кавитационной обработки жидкостей в различных комбинациях, а также смесей жидкостей с твердыми продуктами.

В реакторах ROTON кавитация создается магнитно-импульсным гидродинамическим методом непосредственно в потоке, что позволяет эффективно обрабатывать любые жидкости в промышленных объемах. Кавитационное облако удерживается магнитным полем именно в той области реактора, в которой происходит обработка, и оказывает немедленное воздействие на сырье, проходящее через кавитатор. Это обеспечивает высокую эффективность, надежность и долговечность наших реакторов.

При помощи кавитационных реакторов ROTON можно решать сложные технологические задачи, такие как:

- производство биодизеля из различных растительных масел и жиров по новейшей технологии, отличающейся наивысшей степенью конверсии метиловых эфиров жирных кислот, достигающей 99%, а также отсутствием рекуперации метанола, мойки и сушки биодизеля. Производство биодизеля происходит в непрерывном режиме 24/7.

- интенсивное эмульгирование и гомогенизация трудно смешиваемых жидкостей с целью получения устойчивых во времени высококачественных эмульсий. Применяется в пищевой, фармацевтической, химической промышленности;

- производство жидких кормов в сельском хозяйстве;

- интенсификация процессов экстрагирования. Кавитационное воздействие эффективно используется для экстрагирования медицинских каннабиоидов, пектина, каротина, танина, астаксантина и других ценных веществ биомассы. Применяется в фармацевтической промышленности, медицине;

- введение в жидкое топливо всевозможных присадок для снижения вязкости, зольности, содержания серы и её окислов, понижения температуры застывания и уменьшения вредных выбросов. Применяется в нефтехимии, топливной промышленности;

- высокоэффективная гомогенизация «жидкость + твердые продукты» с одновременным уменьшением размера твердых частиц в получаемой смеси (увеличением дисперсности). При этом гидромодуль может достигать значения 4, т.е. 4 частей жидкости и 1 часть твердого вещества.Твердыми включениями могут являться: различные цельные зерновые продукты, семена растений, фруктовые косточки, яичная скорлупа, мелкие ракообразные вместе с панцирем, сухие измельченные растения и т.п. Применяется в пищевой, фармацевтической промышленности;

- значительное ускорение процесса растворения твердых веществ в жидкостях, интенсификация прохождения химических реакций, особенно для многокомпонентных смесей. Применяется в химической промышленности;

- активация воды и водных растворов. Действие кавитации на воду приводит к изменению ее физико-химических свойств: снижению окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) воды, восстановлению природной структуры воды и активации её молекул. Применяется в пищевой, химической, фармацевтической промышленности;

- дегазации воды от растворенных активных газов при водоподготовке;

- кавитационный нагрев обрабатываемого продукта, происходящий равномерно по всему объему жидкости при отсутствии поверхностей нагрева, таких как, например, в ТЭНах, что исключает появления продуктов пригара, локального перегрева и т.п. Применяется в любых отраслях промышленности, где требуется объемный нагрев;

- безреагентное обеззараживание воды, жидких пищевых продуктов (пастеризация). Применяется в пищевой, фармацевтической промышленности.

Промышленные кавитационные реакторы ROTON характеризуются простотой в обслуживании и эксплуатации, надежностью и долговечностью, высокой эффективностью кавитационной обработки продуктов. Реакторы ROTON спроектированы для непрерывной работы в промышленных условиях – в режиме 24/7. Проточная часть реакторов (кавитационная камера) выполнена из специальной нержавеющей стали, что позволяет использовать их в пищевой, фармацевтической и химической промышленности.

Компания CT SYSTEMS производит две линейки кавитационных реакторов:

-  ROTON. Для общепромышленного применения, с широким спектром воздействия на различные среды;

-  ROTON-B. Для производства биодизеля. Этот реактор разработан непосредственно для проведения реакции переэтерификации с максимальной эффективностью, учитывая вязкости обрабатываемых компонентов и температуру процесса.

Реакторы линейки ROTON могут быть дополнены автоматизированной системой управления кавитационными процессами ECCE для тонкой настройки процессов кавитации и достижения максимального воздействия на обрабатываемую среду в самых разных диапазонах вязкостей и температур.

Электронная система управления кавитационными процессами ЕССЕ

Электронный блок управления кавитацией – ЕССЕ (Electronics Cavitation Control Enclosure) эффективно используется в случаях, когда в технологических процессах применяются различные жидкости с большим диапазоном вязкости, изменяются температурные режимы обработки в широких пределах, меняется величина гидромодуля и т.д. например, при экстракционных процессах. В этих случаях при помощи ЕССЕ можно добиться максимальной эффективности кавитационной обработки, учитывая изменяющиеся параметры обрабатываемой среды, и расширить диапазон применения.

Эта система была создана на основе углубленного изучения закономерностей образования каверн, их зарождения и эволюции, построения эмпирических зависимостей, прогнозирования поведения парогазовых полостей в различных условиях.

Эффективность кавитации зависит от формы и движения кавитационных пузырьков, максимального давления и температуры при микровзрывах, что является действующими факторами кавитации, зависящими от параметров среды. Благодаря экспериментальным данным и оценкам физических параметров энергетики кавитационного воздействия, нашими инженерами были определены величины акустических параметров, их зависимость от физических свойств жидкости и прогноз технологического влияния на обрабатываемую среду. Созданная система позволяет контролировать давление насыщенных паров и число кавитации в различных жидкостях, эмульсиях и суспензиях и автоматически поддерживать режим суперкавитации, учитывая температуру, давление внутри кавитатора, а также вязкость обрабатываемой среды.
Автоматизированный комплекс ROTON+ЕССЕ построен по принципу «следящей системы». Сенсоры, установленные в активных точках кавитатора, передают различные физические параметры на блок управления, где при помощи программного обеспечения эти данные обрабатываются. После обработки данных PLC (контроллер) выдает управляющие команды на исполнительные механизмы. Система ЕССЕ является точным и надежным инструментом для моделирования кавитации и автоматического управления кавитационными процессами.

Магнитоимпульсные кавитационные реакторы ROTON показывают высокую эффективность при производстве различных экстрактов с применением пищевых растворителей, таких как этиловый спирт, масло, вода.

По качеству гомогенизации, глубине экстракции, производительности и затратам энергии аналогов данных аппаратов не существует.

Кавитационный реактор ROTON может перерабатывать жидкости с производительностью до 8000 литров в час вязкостью до 1000 cSt и выше, любые сочетания различных жидкостей и жидкости с твердыми включениями при минимальном гидромодуле 4.

 Экстрагирование растительного сырья в настоящее время осуществляется малоэффективными, трудоемкими и длительными методами.

Классическими методами выделения биологически активных соединений из растительного сырья являются экстракция с применением токсичных растворителей, при этом всегда возникает проблема отделения от экстракта остатков растворителя, что может привести к частичному или даже полному разрушению некоторых компонентов экстракта, а также к загрязнению конечного продукта непищевыми химическими соединениями.

На сегодняшний день наиболее популярным из существующих методов экстракции является экстракция сжиженными газами. Это бутановая экстракция и экстракция сжиженным диоксидом углерода (СО₂). Оба этих метода имеют ряд существенных недостатков:

Бутановая экстракция:

1. Бутан – токсичное вещество. Нет возможности 100% удаления из экстракта.
2. Небольшая производительность из-за пакетной обработки (порциями).
3. Частая смена фильтров.
4. Большие энергетические затраты и дороговизна оборудования для повторного сжижения растворителя.

Экстракция диоксидом углерода:

1. Сверхвысокое давление (от десятков до сотен атмосфер).
2. Высокая стоимость оборудования (компрессоры, сосуды под большое давление) и большие энергетические затраты.
3. СО₂ – неполярный растворитель. Избирательная экстракция, частая потеря полезных компонентов.

Наша технология не только лишена этих недостатков, но и обладает целым рядом существенных преимуществ:

1. Высокая производительность обработки сырья в потоке в отличие от традиционной пакетной обработки.
2. Значительно более низкая себестоимость экстрагирования в сравнении с традиционными методами, перечисленными выше.
3. Универсальность технологического процесса. На одном и том же оборудовании возможна экстракция различных типов сырья, без перенастройки технологической линии.
4. Увеличение степени экстрагирования посредством разрушения клеточных мембран. Кавитация механически разрушает стенку клетки силами сдвига, облегчается перенос массы из клетки в растворитель. Уменьшение размера частиц посредством кавитации увеличивает площадь поверхности контакта твёрдой и жидкой фаз.
5. Использование нетоксичных полярных растворителей (спирты, вода и эфиры), как следствие, возможность экстрагирования более сложных соединений.
6. Безопасность процесса экстрагирования – нет высоких давлений, отсутствие токсичных растворителей.
7. Этерификация органических кислот с выделением эфиров в процессе экстракции, которые легче усваиваются организмом человека.
8. Получение продукции только класса «ОРГАНИК» - в экстракции участвуют только 100% натуральные ингредиенты.

Примеры практического использования магнитоимпульсных кавитационных реакторов ROTON в некоторых технологических процессах.

Экстракция этиловым спиртом крилевого масла из крилевой муки.

Одним из примеров решения задачи очень сложной экстракции является экстракция крилевого масла. Крилевое масло – очень ценная и дорогая пищевая добавка, она на порядок эффективнее рыбьего жира. Действующими полезными веществами крилевого масла являются Омега-3 жирные кислоты, фосфолипиды и самый сильный природный антиоксидант – астаксантин. Все эти три типа веществ имеют различную растворимость в полярных и неполярных растворителях. Традиционное экстрагирование производится минимум двумя разными растворителями в два этапа, причем один из этих растворителей – обязательно непищевой. Поэтому все образцы крилевого масла, присутствующие на рынке, не могут быть сертифицированы, как продукт «органик».

Наша компания, используя уникальный кавитационный реактор ROTON, разработала и испытала технологию проточной кавитационной экстракции крилевого масла пищевым этиловым спиртом. При этом в одной стадии удалось одновременно извлечь жиры, фосфолипиды и астаксантин. Все параметры экстракта соответствуют рыночным нормам для крилевого масла.

Получение экстракта медицинского каннабиса. Такой каннабис практически не содержит наркотических каннабиноидов, зато содержит заметное количество каннабидиола (CBD) – очень полезного вещества, которое эффективно помогает избавляться от стресса, бессонницы, алкогольной или наркотической зависимости и имеет еще целый ряд лечебных эффектов.

Получение экстракта каннабиса на наших кавитационных реакторах производится с помощью пищевого этилового спирта 95,5%, при этом извлекается более 95% каннабиноидов.

Опытно-промышленная установка экстракции из растительного сырья

Спиртовое экстрагирование натурального дубового экстракта для производства коньячной продукции.

Кавитационная обработка специально подготовленных дубовых щепок для производства коньяка позволяет ускорить в десятки раз степень и глубину экстракции компонентов древесины дуба в коньячный спирт. Все это в итоге приводит к получению продукции с улучшенными органолептическими свойствами в более короткий срок.

Водное безреагентное экстрагирования гуминосодержащих субстанций.

При обработке сырья в реакторе ROTON происходят одновременно процессы диспергации, экстракции, растворения, дезинтеграции клеточных структур, деструкция целлюлозы, что приводит к повышению эффективности конечного продукта без применения химических реагентов.

Высокопроизводительное безотходное производство соков, пюре, паст.

Данная технология позволяет перерабатывать овощи и фрукты вместе с кожурой, как например томаты или цитрусовые, так как измельчение происходит на микроуровне.

Обработка происходит без доступа воздуха с сохранением всех компонентов химического состава плодов, в том числе и нерастворимых: клетчатка, протопектин, жирорастворимые пигменты. Благодаря полному сохранению составных частей сырья ценность соков с мякотью выше, чем осветлённых.

Производство жидких комплексных удобрений.

Данная технология позволяет вводить в концентрированный водный раствор гуминовых кислот микро и макро элементы для получения комплексных гуминовых удобрений с различным содержанием элементов питания растений.

Применение магнитно-импульсного кавитационного реактора ROTON в пивоваренном производстве

Обработка заторов реакторе ROTON повышает эффективность производства пива за счет большего извлечения экстрактивных веществ солода, экономии сырья, также улучшает качество пивного сусла, положительно влияет на процесс брожения и качество готового напитка.

Обработка заторов в реакторе ROTON в течение 5 минут является достаточной для осахаривания затора и накопления необходимого количества сухих веществ, приводит к более полному расщеплению белка, снижает экстракцию полифенолов. Продолжительность сбраживания сокращается до 4 суток.

Опытно-промышленная установка для пивоваренной промышленности

Переработка отходов виноделия (кожуры и косточек винограда).

Переработка отходов позволяет получить ценные продукты, необходимые для ряда отраслей народного хозяйства: этиловый спирт, винная кислота, виноградное масло, полифенольные концентраты, слабоалкогольные и безалкогольные напитки и другие продукты пищевого, косметического и фармацевтического   назначения.

Пастеризация и одновременная гомогенизация молока, соков, напитков и т.д.

Гомогенизация белково-жировых молочных капель до размера 1–2 мкм. Затраты электроэнергии на обработку молочного потока в упомянутом процессе в десятки раз меньше, чем в традиционных плунжерных гомогенизаторах с мощными электроприводами.  Холодная кавитационная пастеризации с гарантированным уничтожением бактерий при сохранении витаминов.

Характеристики ROTON

* Максимальная производительность – допустимый поток жидкости, проходящий через реактор, при котором сохраняется минимальная кавитационная обработка жидкости, достаточная для большинства задач по эмульгации, диспергации, экстракции.

** Номинальная производительность – поток жидкости, проходящий через реактор, при котором создается эффективная кавитационная обработка жидкости, необходимая для решения сложных задач: эмульгирование на молекулярном уровне, тонкое измельчение, диспергирование твёрдых тел в жидкости, максимальная экстракция с пищевыми растворителями (вода, этиловый спирт, масло). Уменьшение расхода приводит к увеличению времени кавитационной обработки жидкости с одновременным нагревом и может быть использовано для решения специальных задач.