Внутри испытания по дистилляции эфирного масла тимьяна: от высушенной травы до чистого масляного слоя

Внутри дистилляционного аппарата для эфирного масла чабреца: от высушенной травы до чистого масляного слоя

Паровая дистилляция выглядит простой на бумаге. Нагрейте воду, пропустите пар через траву, конденсируйте его, соберите масло. Каждый, кто реально управлял перегонным аппаратом, знает: трудность кроется не в этом — она скрыта в тридцати сантиметрах стекла, где конденсат должен решить, будет ли он разделяться чисто или превратится в эмульсию, за которой вы будете гоняться весь оставшийся день.

На этой неделе мы провели пробную загрузку сушеного тимьяна на одной из наших передвижных дистилляционных установок. Фотографии ниже сделаны во время этого запуска — это не рендеринг и не стоковое изображение, и именно в этом суть. Любой может назвать цифру выхода масла. То, что на самом деле нужно покупателю, — это убедиться, что оборудование даёт чёткий, хорошо различимый слой масла в конце процесса.

Конец дистилляции: чёткая золотисто-жёлтая масляная полоса, плавающая на прозрачном гидролате внутри стеклянного сепаратора.

Почему мы проводим пробный запуск до расчёта производственной линии

Тимьян — сырьё, не терпящее ошибок. Его эфирное масло содержится в железках на листьях и тонких стеблях; ценные фракции крайне летучи, а само растение поступает с большим количеством пыли и обломанных листьев, которые при неосторожном обращении вызовут две нежелательные реакции: обугливание на нагревательной поверхности и стабилизацию эмульсии в сепараторе.

Поэтому, прежде чем кто-либо примет решение о размере аппарата, паропроизводительности или площади конденсатора, мы проводим пробную загрузку реальной партии материала заказчика и наблюдаем за процессом. Пробный запуск занимает один день. Ошибка в выборе размеров обойдётся в целый сезон.

Первый шаг — и наиболее часто пропускаемый: взвешивание высушенного растительного сырья до загрузки, чтобы каждый последующий расчёт имел чёткий знаменатель.

Шаг 1 — Взвесьте материал, затем осмотрите его

Партия поступила в виде высушенного, нарезанного чабреца — листьев, тонких стеблей и заметного количества пыли. Её взвесили в нержавеющей ёмкости на электронных напольных весах до начала любых других операций, поскольку выход без известной массы исходного материала — это слух, а не измерение.

На этом этапе важнее самого веса два наблюдения:

Содержание мелких фракций. Пыль и измельчённые листья уплотняются в плотный слой. Пар тогда движется по пути наименьшего сопротивления — в обход этого слоя, а не сквозь него, — и экстракция проходит неравномерно.

Влажности. Слишком сухое растительное сырьё увлажняется медленно и неравномерно в паровой камере; чрезмерно влажное сырьё тратит пар на нагрев воды до рабочей температуры. В любом случае первые двадцать минут процесса протекают иначе.

Для такого пыльного материала мы загружаем его свободно, а не утрамбовываем, и поддерживаем умеренную подачу пара в начале цикла, чтобы слой полностью пропитался водой до того, как начнёт выделять эфирное масло.

Этап 2 — сама установка

Используемая здесь установка смонтирована на нержавеющей стальной раме: экстракционный сосуд со фланцевой уплотнённой крышкой и моторизованной головкой, теплоизолированная паропроводная линия, конденсатор, стеклянный маслоразделитель с водой и краном из ПТФЭ, приёмник из нержавеющей стали под ним, а также программируемый логический контроллер (ПЛК) с сенсорной панелью для управления нагревом и циклом.

Рабочая установка: экстракционный сосуд, теплоизолированная паропроводная линия, конденсатор, стеклянный разделитель и приёмник — всё на одной раме, а справа — сенсорная панель ПЛК.

Стоит обратить внимание на три конструктивных особенности, поскольку именно их часто исключают из дешёвых установок ради снижения себестоимости:

Разделитель выполнен из стекла и расположен на пути пара, поэтому его видно. Разделитель из нержавеющей стали дешевле и прочнее, но он скрывает единственный диагностический признак. С помощью смотрового стекла можно наблюдать, как масляная полоса растёт, истончается или застывает — и уже через несколько секунд становится ясно, идёт ли процесс или конденсатор залит.

Разделитель оснащён настоящим сливом и реальным объёмом удержания. Маслу требуется тихое время для всплытия. Разделитель, представляющий собой просто тройник в трубопроводе, будет переносить масло в приёмник, и вы обнаружите его позже в гидросольном барабане.

Все смачиваемые поверхности выполнены из нержавеющей стали, а прокладки — из силикона или ПТФЭ. Эфирные масла обладают растворяющими свойствами. Они легко вытягивают пластификатор из дешёвой прокладки, и вы почувствуете его запах в готовом масле.

Шаг 3 — пар, конденсат и первая мутная капля

Вода поступает внутрь, сосуд герметизируется, начинается нагрев. Первый конденсат, достигающий сепаратора, — это не масло, а молочная, опалесцентная струя гидросола, в которой масло распределено в виде микрокапель. Это нормально. Именно в этот момент плохо спроектированный сепаратор начинает выходить из строя: если поток слишком быстрый или путь слишком короткий, эта «молочная» фаза проходит сквозь сепаратор напрямую, и масло уходит вместе с водой.

Затем дисперсия рассасывается. Капли коалесцируют, более лёгкая фаза поднимается вверх, и в верхней части сепаратора формируется прослойка.

То, что сепаратор действительно показал

Чёткая граница раздела фаз, отсутствие рыхлого слоя («rag layer»), отсутствие молочной прослойки, прозрачный гидросол в нижней части — три критерия, по которым мы оцениваем успешность запуска.

К середине запуска картина стала однозначной:

Чётко выраженная золотисто-жёлтая масляная прослойка расположена поверх водной фазы и отделена от неё ровной, стабильной границей раздела, а не постепенным градиентом.

Отсутствует эмульсионное кольцо. Отсутствует молочный воротник, прилипающий к стеклу на границе раздела фаз — такое явление возникает при совместном действии тонкодисперсных частиц, тепла и турбулентности.

Прозрачный гидролат под слоем масла. Незначительная муть допустима; молочность недопустима, поскольку «молочность» воды означает присутствие масла, за которое вы заплатили и которое собираетесь утилизировать.

Вот и весь аргумент в пользу качества — чисто визуальный. Чёткая граница раздела фаз означает, что пар не перегрел сырьё, конденсатор работает исправно, сепаратор правильно подобран по мощности, а исходное сырьё было достаточно чистым, чтобы не образовывать эмульсию. Для оценки не требуется лаборатория: достаточно смотрового стекла и привычки регулярно на него смотреть.

Гидролат — это не отходы.

Гидролат чабреца — ароматическая вода, отбираемая снизу сепаратора — сам по себе является товаром, пригодным к реализации: основа для косметики, компонент косметических средств, ингредиент бытовых продуктов. В данной установке он отбирается через сливной кран сепаратора в нержавеющий приёмник, а не сливается на пол.

Если вы рассчитываете рентабельность проекта по душице исключительно на основе масла, вы оставляете потенциальную выручку в стоке. Однако эта выручка появится только в том случае, если гидролат будет собран чисто — а это возвращает нас к тому же требованию: сепаратор должен корректно разделять фазы с самого начала.

Что это означает при масштабировании

Пилотный запуск не показывает выход продукта на производственной линии. Он лишь демонстрирует характер проблемы, и четыре параметра напрямую переносятся с пробного объёма в 20 литров на промышленный аппарат объёмом два тонны:

Часто задаваемые

Как определить, что дистилляция чабреца завершена?

Следите за масляной полосой. Пока она продолжает расти, пар всё ещё выполняет работу. Когда рост полосы прекращается и конденсат становится плоским и водянистым, извлечение масла завершено. Само по себе время — плохой показатель, поскольку оно зависит от размера загрузки, степени измельчения и скорости подачи пара.

Можно ли использовать одну и ту же установку для других трав?

Да — лаванды, розмарина, орегано, перечной мяты, цитрусовой цедры при соответствующей адаптации. Меняются скорость подачи пара, продолжительность дистилляции и, что особенно важно, очистка между партиями. Остаточное масло окисляется, становится липким и передаёт вкус следующей загрузке.

Обязательно ли использовать стеклянный сепаратор или можно применять нержавеющую сталь?

Для пилотной установки или небольшой производственной линии обязательно используйте стекло. Это единственный способ наблюдать за происходящим в реальном времени. На крупных линиях сепаратор заменяется на нержавеющий декантер, и вы полагаетесь на приборы — однако к этому моменту вы уже должны знать по результатам испытаний, какими должны быть показатели.

Испытание собственного сырья

Направьте нам образец вашего растительного сырья — сушеный тимьян, орегано, розмарин, лаванда или любое другое сырьё, с которым вы работаете, — и мы проведём испытания на пилотной установке, после чего направим вам фотографии, описание поведения при разделении и рекомендации по подбору оборудования для промышленной линии. Без каких-либо обязательств и без придуманных в коммерческом предложении показателей выхода.

Shanghai Ruiyuan Machinery — оборудование для дистилляции и экстракции, собранное и проверенное перед отгрузкой.