Конвективная диффузия

Конвективная диффузия подчиняется закономерностям, согласно которым величина (конвективной) диффузии возрастает с увеличением поверхности массообмена, разности концентраций, продолжительности процесса и коэффициента конвективной диффузии. Размер молекул диффундируемого вещества, кинетическая их энергия здесь оказываются второразрядными факторами.

Уравнение конвективной диффузии имеет следующее выражение:

S_конв.= b · F· D C_{част.· t}

S_конв. - количество вещества, перенесенное конвективной диффузией, кг

b - коэффициент конвективной диффузии, представляющий собой количество вещества, перенесенное движущейся жидкостью за 1 сек, с единицы поверхности 1 м²:, при разности концентрации в 1 кг/куб. м;

F - площадь поверхности диффузионного процесса, кв. м;

D С_частн. - разность концентрации вещества у поверхности раздела фаз и в центре движущегося (частного) объема жидкости, кг/м³;

t - время, сек.

Скорость конвективного переноса вещества представляет величину, отражающую количество перенесенного вещества в единицу времени;

(кг/с)

Скорость конвективной диффузии W _конв. в десятки раз больше скорости молекулярной диффузии (W _своб.).

Суммарный процесс переноса веществ из растительного материала в экстрагент выражается основным уравнением массопередачи.

45. Способы экстрагирования статические и динамические, периодические и непрерывные, равновесные и неравновесные. Мацерация, ремацерация, перколяция, реперколяция, противоточное и циркуляционное экстрагирование.

В промышленной технологии используют различные методы экстрагирования. Их можно классифицировать на: статические и динамические.

1. Статические способы экстрагирования - сырье периодически заливают экстрагентом и настаивают определенное время.

1.1 Мацерация - настаивание в мацерационном баке сырья с экстрагентом при комнатной температуре в течение 7 суток с периодическим перемешиванием. Метод малоэффективен, так как извлечение экстрактивных веществ идет за счет молекулярной диффузии. Поэтому способ в данном варианте применяется редко: при получении препаратов из свежего сырья и сырья животного происхождения. Экстрагирование осуществляется в мацерационном баке с мешалками.

1.2 Ремацерация (дробная мацерация) - с делением на части экстрагента и последовательной экстракцией сырья каждой частью. Периодическая смена экстрагента позволяет в течение всего процесса поддерживать разность концентраций, а следовательно, скорость диффузии.

2. Динамические способы экстрагирования - предусматривают постоянную смену экстрагента и сырья относительно друг друга. Более эффективны чем статические, так как в них извлечение веществ происходит за счет конвективной диффузии. 2.1 Перколяция - пропускание через сырье непрерывного потока экстрагента с определенной скоростью. Экстрагирование осуществляется в перколяторе.

2.2 Реперколяция или повторная перколяция - сырье делят на части и каждую последующую порцию экстрагируют вытяжкой, полученной из предыдущей. Основным принципом метода является поступление чистого экстрагента на наиболее истощенное сырье, готовое извлечение получают из перколятора последней загрузки, где сырье наименее истощено. Такой порядок позволяет сохранить максимально возможную разность концентраций экстрактивных веществ между сырьем и экстрагентом.

2.3 Противоточное экстрагирование - метод активного противотока. Принцип метода заключается в непрерывном движении сырья и экстрагента навстречу друг друга. При этом экстрагент постепенно насыщается экстрактивными веществами, а сырье соответственно истощается.

2.4 Циркуляционное экстрагирование - многократное экстрагирование растительного сырья одной и той же порцией летучего экстрагента в замкнутом цикле. Метод применяется в случае использования летучего экстрагента и термически устойчивых веществ.

2 .5 Экстракция сжиженными газами - многократное экстрагирование материала сжиженными газами, содержащего летучие и неустойчивые вещества, такие как эфирные масла, сердечные гликозиды, фитонциды, растительные гормоны. В последнее время предложено получать масляные экстракты, используя экстракцию сжиженными газами.

ЭКСТРАКТОРЫ

1.Экстрактор с ректификационной колонной и дефлегматором

2.Экстрактор периодического действия с мешалкой

3.Установка гидродинамической экстракции из растительного сырья