СТАДІЇ ПРОЦЕСУ ЕКСТРАГУВАННЯ I ЇХ КІЛЬКІСНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ
У процесі екстрагування відбувається масопередача, тобто перехід однієї або кількох речовин з однієї фази (сировини) в іншу (екстрагент). Масопередача із сировини з клітинною структурою — складний процес, в якому можна виділити три стадії:
1) «внутрішню дифузію», що включає всі явища перенесення речовин усередині частинок сировини;
2) перенесення речовини в межах безпосередньо дифузійного пограничного шару;
3) перенесення речовини рухомим екстрагентом (конвективна дифузія).
Екстрагування із зневодненої сировини з клітинною структурою починається проникненням екстрагента в матеріал, змочуванням речовин, що знаходяться усередині клітини, розчиненням їх та десорбцією. Далі відбувається молекулярне перенесення розчинених речовин — спочатку в екстрагент, що знаходиться в міжклітинному просторі, потім в екстрагент, який заповнює мікро- і ма-кротріщини, і, нарешті, на поверхню шматочків матеріалу.
Зобразимо схематично (рис. 5.1) частинку матеріалу, яка знаходиться в екстрагенті, і позначимо середню концентрацію речовин, що екстрагуються всередині частинки, як Сх, а на її поверхні — С2.
пограничного шару (концентрація С3). Зараз уже загальновизнане існування на поверхні шматочків сировини пристінного шару, екстрагента, названого дифузійним пограничним шаром. Цей шар чинить великий опір подальшому перенесенню екстрагованих речовин у екстрагент. Товщина його залежить від гідродинаміки процесу, передусім від швидкості перемішування екстрагента. Чим більша швидкість перемішування, тим тонший пограничний шар. У межах дифузійного пограничного шару перенесення речовин здійснюється за законом вільної дифузії і може бути виражене у вигляді першого закону Фіка:
Тоді кількість речовини, що продифундувала із внутрішніх структур частинки на поверхню (перша стадія), буде пропорційна коефіцієнтові внутрішньої дифузії DBH, поверхні частинки матеріалу F, часові т, різниці концентрації всередині частинки Сх та на її поверхні С2, обернено пропорційна розмірові частинок рослинної сировини 1 і може бути записана рівнянням:
де S — кількість речовини, що продифундувала, кг; £>вн — коефіцієнт внутрішньої дифузії, м2/с; F — поверхня розділення фаз, м2; 1 — товщина частинки матеріалу, крізь яку дифундують
речовини, м; т — час дифузії, c; Cj, С2 — концентрація речовини, кг/м3.
На другій стадії починається дифузія речовин від поверхні частинки (концентрація С2) до зовнішньої поверхні дифузійного
де d — товщина дифузійного пограничного шару, м.
На третій стадії процесу екстрагування перенесення діючих речовин триває завдяки руху екстрагента (конвективна дифузія). Якщо позначити середню концентрацію екстрагента в об'ємі, що омиває частинку, як С4, то кількість речовини, перенесеної в екстрагент у процесі конвективної дифузії, може бути обчислена за допомогою рівняння:
де P — коефіцієнт конвективної дифузії, м/с, який тим вищий чим інтенсивніше перемішування.
Звичайно коефіцієнт конвективної дифузії P у багато разів біль ший за коефіцієнт молекулярної дифузії D.
Сумарний процес перенесення речовини з частинок матеріалу в екстрагент виражається основним рівнянням масопередачі:
де K — коефіцієнт масопередачі, м/с, що враховує всі розміри, які є кількісними характеристиками трьох стадій процесу екстракції. Визначається він з рівняння:
Аналіз рівнянь (5.1—5.7) засвідчує, що процес екстрагування залежить від багатьох чинників, найважливіші з яких: гідродинамічні умови, поверхня розділення фаз, різниця концентрацій, тривалість процесу, в'язкість екстрагента, температура. Крім того, на повноту витягу та швидкість впливають: додавання поверхнево-активних речовин, характер завантаження сировини, вибір екстрагента, пористість і порозність сировини, коефіцієнт вими-
вання, вплив вібрацій, пульсацій, електроімпульсний розряд у рідкому середовищі, здрібнення і деформація сировини в екстрагенті. Розглянемо вплив кожного із цих чинників.
Дата добавления: 2016-03-26 | Просмотры: 480 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 |
|