Кинетика и основы аппаратурного оформления процессов электроразрядного экстрагирования биологически активных соединений

• Автор: Казуб, Валерий Тимофеевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пятигорск
• Количество страниц: 345 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

1.1. Традиционные технологии экстракционных процессов

1. 2. Перспективные методы интенсификации технологических процессов экстрагирования

1.2. 1. Ультразвуковая обработка

1.2.2. Экстракционный процесс при действии электрического тока

1. 2. 3. Интенсификация процесса экстрагирования воздействием электрических разрядов

1.3. Электроэрозионный износ электродов при электроразрядном экстрагировании

1. 4. Постановка задач диссертационной работы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО ЭКСТРАГИРОВАНИЯ
2. 1. Экспериментальная экстракционная аппаратура
2. 2. Выбор растительного сырья для исследований
2. 3. Строение клеток растений
2. 4. Методика проведения экспериментов и анализ полученных продуктов
2. 5. Разработка аппаратуры для изучения начальной стадии развития электрического разряда
2. 6. Разработка высоковольтных импульсных источников и устройств для регистрации тока и напряжения
2. 6. 1. Источник прямоугольных импульсов
2. 6. 2. Генератор импульсных напряжений
2. 7. Математическая обработка экспериментальных результатов и планирование эксперимента
ГЛАВА 3. МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫХ ПРОЦЕССОВ В
ЖИДКОСТЯХ И СУСПЕНЗИЯХ
3. 1. Роль ударных волн и кавитационных процессов в воздействии на твердую фазу в водных суспензиях
3. 2. Физические основы избирательности траектории канала разряда
3. 3. Исследование электрических параметров жидкой фазы суспензии при многоразрядном воздействии
3. 4. Иссле дование предпробивных токов и деформации импульса в процессе экстрагирования сырья
3. 5. Выводы по 3й главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТОРОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ СЫРЬЯ
4. 1. Экспериментальное исследование траектории канала разряда
4. 2. Воздействие импульсного электрического поля на диэлектрическую частицу
4. 3. Исследование гидродинамических процессов в электроразрядном экстракционном аппарате
4. 4. Моделирование гидродинамических потоков методом электродинамической аналогии
4. 5. Роль кавитационных явлений и парогазовой полости в процессах измельчения
4. 6. Выводы по 4й главе
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ, АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО ЭКСТРАКТОРА
5. 1. Особенности эрозионного износа, обусловленного тепловыми явлениями в межэлектродном промежутке
5. 1. 1. Температура искрового разряда в жидкости
5. 1.2. Роль тепловых процессов в эрозионном износе электродов
5. 1.3. Эрозионный износ электродов при пробое многослойных сред
5. 2. Составление уравнения энергетического баланса
5. 3. Численный расчет составляющих энергетического баланса
5. 4. Обоснование формы экстракционного аппарата
5.4. 1. Измерение давления развиваемого каналом разряда в воде
5. 4. 2. Влияние формы разрядной камеры на распространение волн
давления
5. 5. Выводы по 5й главе
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ
ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫХ ЭКСТРАКЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
6. 1. Отработка режимов в технологических процессах экстракции пектинов
6. 2. Экстракция изохинолиновых алкалоидов
6. 3. Листья женьшеня как лекарственное сырье
6. 3. 1. Экстрагирование полисахаридов из листьев женьшеня
6. 3. 2. Экстрагирование полисахаридов из шрота корней женьшеня
6. 3. 3. Экстрагирование биологически активных полифенольных соединений
6. 3. 4. Комбинированные способы экстрагирования
6. 4. Обобщение результатов электроразрядного экстрагирования биологически активных соединений
6. 5. Сохранность веществ, извлеченных из растительного сырья при электроразрядной обработке
6. 6. Выводы по 6й главе
ГЛАВА 7. ИССЛЕДОВАНИЕ И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ ЭКСТРАГИРОВАНИЮ
7. 1. Исследование процессов, предшествующих экстрагированию
7. 1. 1. Определение скорости продвижения фронта экстрагента в растительный материал, при его набухании
7. 1.2. Распределение концентрации веществ внутри частицы, в ходе 6 экстрагирования
7. 1.3. Расчет коэффициента и числа вымывания
7. 2. Влияние электроразрядного воздействия на процесс замачивания сырья
7. 3. Расчет коэффициента диффузии экстрактивных веществ в солодковом корне
7. 4. Выводы по 7й главе
ГЛАВА 8. АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ И ВОПРОСЫ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО ЭКСТРАГИРОВАНИЯ
8. 1. Разработка генератора прямоугольных импульсов, на основе спиральной линии
8. 1.1. Импульсное зарядное устройство
8. 1.2. Расчет импульсного трансформатора
8. 1.3. Выбор схемы источника импульсов
8. 2. Разработка электродов и их конструкций для экстракционных аппаратов
8. 3. Разработка конструкций порционных и
высокопроизводительных экстракционных аппаратов
8. 4. Рекомендации по внедрению электроразрядной экстракционной аппаратуры
8. 5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Однако на производстве стремятся к тому, чтобы полнота извлечения была достигнута в кратчайшие сроки, в максимальной степени, используя при этом все факторы, ведущие к интенсификации процесса извлечения. Отдельные из перечисленных факторов реализуются в одном из основных традиционных способов изготовления экстрактов и настоек перколяции процеживания растворителя через слой сырья. I. В перколяционный процесс могут вноситься различные вариации с целью максимальной интенсификации процесса экстракции. Часто пользуются сочетанием процессов настаивания и циркуляции. В настоящее время процесс экстрагирования методом перколяции в классическом виде не отвечает задачам интенсификации производства и применяется, в основном, для получения единичных настоек. Недостаток этого метода переизмельчение сырья с последующим усложнением очистки. В химикофармацевтической, пищевой промышленности, производстве соков из плодов и ягод определенное место занимает ультразвук , воздействие которого способствует интенсивному перемешиванию системы сырьеэкстрагент, тем самым, ускоряя массообмен . Установлено, что кинетика ультразвуковой экстракции биологически активных соединений зависит от их принадлежности к определенной химической группе, а степень извлечения растет в ряду масла алкалоиды фуранохромоны сесквитерпены флавоноиды 9. При экстрагировании сырья практически всегда приходится иметь дело с подсушенным материалом, на замачивание которого по регламенту тратится от 4 до 6 часов. Эта стадия необходима, так как процесс экстрагирования складывается из двух фаз осмотического набухания замачивания клетки с растворением ее содержимого движение растворителя внутрь клетки и фазы экстрагирования диализа, транспорта макромолекул растворенных веществ из клетки через клеточные мембраны, поры и капилляры в объем растворителя. Процесс замачивания зависит от скорости вытеснения воздуха из клетки, то есть от степени капиллярности сырья. В таких системах воздух удерживается до тех пор, пока не растворится в экстрагенте. Кроме того, часть воздуха в виде полостей остается внутри клетки. Ультразвуковые волны не только ускоряют вытеснение таких пузырьков воздуха, но и создают условия для его растворения в жидкости. Если исходным сырьем является трава растений, имеющая тонкую рыхлую листовую пластинку с мягкими оболочками клеток и большим количеством путепроводящих тканей, межклеточных пространств, то для такого сырья размер частиц, как правило, не играет существенной роли. Если же озвучиваемое сырье представляет собой группы сильно одревесневших клеток плотной структуры, то для процесса экстракции определяющим параметром становится количество разрушенных клеток. С увеличением степени дисперсности частиц коэффициент отражения звуковой волны на границе раздела фаз ввиду быстрой пропитки мелко измельченного сырья экстрагентом будет минимальным, интенсивнее происходит процесс растворения и вымывания содержимого из разрушенных клеток. Вопросу определения стабильности лекарственных препаратов после воздействия ультразвуковых колебаний посвящены немногочисленные исследования. Достоверно не найдено пока зависимости между частотой, интенсивностью ультразвука, молекулярной массой, со скоростью и степенью деструкции лекарственных веществ. Открытым остается вопрос об устойчивости веществ под влиянием ультразвука. Некоторые растворы алкалоидов платифилин, саррацин и др. Имеются данные, что под воздействием ультразвука неустойчивы ферменты, углеводы, спирты. Так, крахмал распадается до декстринов, а спирты окисляются 8. С увеличением времени озвучивания и интенсивности раствор адреналина гидрохлорида уже через минуты озвучивания начинает желтеть. Весьма поразному ведут себя под воздействием ультразвука алкалоиды. Большинство алкалоидов и азотистых оснований атропин, кофеин, хинин, морфин, озвученных свыше минут, частично или полностью теряют свои свойства. Атропина сульфат при продолжительном озвучивании распадается до тропина и троповой кислоты, при этом теряется способность снижать угнетение сердечной деятельности, вызванное карбохолином.