Потери на диффузию, расчеты потерь на диффузию. Факторы, влияющие на уменьшение потерь на диффузию (поглощаемость сырьем экстрагента, деление экстрагента и сырья на части).
Потери экстрактивных веществ, вызванные впитыванием вытяжки в извлеченный растительный материал, часто называют потерями на диффузию. Уменьшить потери можно используя отжим шрота на прессах. Выжатую жидкость присоединяют к ранее слитой вытяжке. Применить можно ещё дробное экстрагирование и увеличить объем экстрагента.
Потери на диффузию рассчитывают по формуле:
где: 
– количество БАВ в ЛРС, кг; 
– количество экстрагента, оставшегося в шроте, л; 
– общее количество взятого экстрагента, л.
Потери на диффузию увеличиваются с возрастанием концентрации спирта (если экстрагент – спирто-водный раствор) и увеличением измельченности ЛРС и уменьшаются при увеличении соотношения экстрагент:сырье.
Кинетика массопереноса при экстрагировании сжиженными газами. Влияние отдельных факторов на процесс извлечения сжиженными газами, аппаратурное оформление процесса.
Кинетика массопереноса при экстрагировании сжиженными газами Экстрагирование веществ из лекарственного растительного сырья сжиженными газами математически описывается уравнением:
ln x/ x 0 = k t + b
Концентрация воды, мг/мл 3 2 1 Р, кг/см2 21 где х0, х – начальная и текущая концентрации извлекаемых веществ в сырье, характеризующие наклон кривой экстракции; m – отношение экстрагента к внутреннему соку, кг/кг; t – время экстракции, с; n – показатель степени (от 0 до 1); k – коэффициент пропорциональности (величина, постоянная для данного сырья); b – свободный член, характеризующий извлечение веществ из открытых клеток и пор измельченного сырья.
|
|
|
Растворители для экстракции растительного сырья должны обладать определенными свойствами: быть высокоселективными по отношению к целевым компонентам; легко отгоняться из мисцеллы; для сохранения биоактивных лабильных веществ температура выпаривания растворителя должна быть не выше 50°С; упругость паров должна существенно превышать упругость пара самого низкокипящего целевого компонента. Следы растворителя в экстракте не должны оказывать вредного воздействия и сам растворитель должен быть нетоксичным, пожаро- и взрывобезопасным, чистым веществом, химически инертным. Кроме того, он должен обладать химическими свойствами, обеспечивающими интенсивный массообмен, и при рекуперации растворителя энергетические затраты должны быть минимальны. Для экстракции природных веществ из растительного сырья, в основном, используются следующие сжиженные газы: оксид углерода (IV) (СО2), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10), хлор- и фторсодержащие углеводороды (хладоны, С(Н,Сl,F)2n+2). Указанные сжиженные газы, находящиеся под избыточным давлением, представляют собой бесцветные подвижные жидкости, растворимые в органических растворителях и практически нерастворимые в воде. При нормальных условиях они находятся в газообразном состоянии. Вязкость сжиженных газов значительно меньше вязкости обычных органических растворителей, что характеризует их как экстрагенты с наилучшими диффузионными свойствами. В химическом отношении они являются инертными веществами, проявляющими химическую индифферентность по отношению к извлекаемым из перерабатываемого сырья веществам и конструкционным материалам аппаратуры. Они не токсичны, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом, пожаро- и взрывобезопасны (исключение составляют пропан и бутан).
|
|
|
Аппаратурное оформление процесса экстрагирования сжиженными газами
Характерной особенностью использования сжиженных газов является то, что процесс экстрагирования проводится при давлениях, превышающих атмосферное. В связи с этим возникла необходимость в создании специального оборудования, позволяющего проводить экспериментальные работы в условиях избыточного давления. Установки для проведения экстракции можно разделить на 4 группы:
1. Установки для экстракции растительного сырья сжиженными газами при докритических параметрах.
|
|
|
2. Установки для экстракции растительного сырья сжиженными газами при сверхкритических параметрах.
3. Установки для экстракции растительного сырья сжатыми газами при сверхкритических параметрах. Установка состоит из одного или нескольких экстракторов (каскадные), одного или нескольких конденсаторов, системы циркуляции экстрагента, теплообменника, одного или нескольких сепараторов (испарителей).
4. Сложные процессы и установки, которые подразделяются на:
а) установки многоступенчатого фракционирования посредством изменения параметров экстракции и изменения параметров осаждения (установка для разделения восков, а также двухстадийного экстрагирования и многостадийного фракционирования);
б) установки для фракционирования посредством последовательной экстракции различными газами;
в) установки с использованием газов с сорастворителями;
г) установки с использование последовательно сжиженных, а затем сжатых газов, т.е. сжиженных газов сверхкритических параметров;
д) специализированные установки (например, для отделения солей из водных растворов).
На рис. 3 представлена лабораторная установка для экстракции сжиженным газом. Она состоит из аппарата типа «Сокслет» (4), заключенного в стальной корпус (14), рассчитанный на высокое давление. Верхняя часть аппарата снабжена легко снимаемой крышкой-люком (1). Установка имеет электронагреватель (9), который подогревает колбу (8) для сбора экстрагируемых веществ и поддерживает термодинамические параметры растворителя. Имеется также сливная воронка (3) со змеевиком для конденсации газа (2). Через конденсатор протекает охлаждающий агент – фреон. Поданная в аппарат жидкая двуокись углерода протекает через патрон с сырьем (6), обогащается экстрактивными веществами и попадает в колбу (8). Испаряясь, экстрагент поднимается вверх и конденсируется в виде жидкой СО2 и вновь стекает в экстрактор. В колбе (8) остается чистый экстракт. Через штуцеры (12) и (13) жидкий диоксид углерода подается в установку, через штуцер (5) отводится из нее. Манометры (7) и (11) контролируют термодинамический режим работы, визуально контроль осуществляется через «смотровой» люк (10). Процесс истощения сырья протекает так же, как и в аппаратипа «Сокслет», работающих при атмосферном давлении. Продолжительность экстракции сырья в установке до 20 ч.
|
|
|
Рисунок 3 – Лабораторная установка для экстракции растительного сырья сжиженным диоксидом углерода
Влияние отдельных факторов на процесс экстракции сжиженными газами
Сжиженные газы, обладая низкой вязкостью (на 1-2 по- рядка меньше, чем у спирта и воды), хорошей смачивающей и проникающей способностью, в большей степени, чем другие жидкие растворители, влияют на скорость диффузии и растворимость внутриклеточного содержимого. Эта зависимость может быть объяснена тем, что с уменьшением значения вязкости пропорционально увеличивается коэффициент диффузии. Известна зависимость повышения эффективности экстракции от роста температуры процесса, когда ускоряется тепловое движение молекул и снижается вязкость жидких компонентов системы. Для эффективности процесса экстрагирования растительного сырья сжиженногазовыми экстрагентами степень измельчения сырья имеет принципиальное значение. Для каждого вида сырья и экстрагента оптимальный размер частиц определяется экспериментальным путем, однако уже установлено, что в большинстве случаев степень измельчения сырья для данного процесса значительно выше, чем для традиционных способов экстрагирования
Влажность экстрагируемого сырья На количественный выход суммы экстрактивных и биологически активных веществ при экстракции сжиженными газами существенно влияет влажность исходного сырья. Чем меньше влажность материала, тем больше выход экстрактивных веществ.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 838; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!