Экстрагирование биологически активных веществ из тонко измельченного растительного сырья

• Автор: Нечипоренко, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 182 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ ЖИДКОСТЬ ТВЕРДОЕ ТЕЛО . II

1.1. Современные представления и основные закономерности II

1.2. Основные тенденции в интенсификации экстракционных процессов

1.3. Анализ особенностей экстракционных систем с участием твердой фазы растительного происхождения

1.4. Обзор некоторых конструкций экстракционных

аппаратов

1.5. Обоснование выбора направления исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ ИЗ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО

2.1. Определение необходимой степени измельчения сырья . .

2.2. Анализ гидродинамической обстановки в окрестности одиночной шарообразной частицы растительного происхождения
2.3. Экспериментальное исследование влияния центробежных сил и режимных факторов на интенсивность массопередачи
2.4. Выводы.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ.
3.1. Обоснование методики определения приведенного коэффициента диффузии Бп
3.1.1. Выбор методики эксперимента
3.2. Методика определения влагоемкости сырья . .
3.3. Определение кинетических коэффициентов процесса экстракции.
3.3.1. Расчет кинетических коэффициентов методом характеристических функций
3.3.2. Расчет кинетических коэффициентов интервальноитерационным методом
Стр.
3.3.3. Определение влияния режимных факторов на
величину гипотетического коэффициента диффузии Бг
3.3.4. Определение кинетических коэффициентов при экстракции из предварительно увлажненного сырья
3.3.5 Определение кинетических коэффициентов для одиночного неизмельченного листа
3.3.6. Определение кинетических коэффициентов процесса
в промышленных условиях .
3.4. Выводы
4. РАЗРАБОТКА КРУПНОМАСШТАБНОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ . .
4.1. Основные предпосылки для создания лабораторной установки.
4.2. Гцдродинамический расчет реакторасмесителя
4.3. Выбор способа разделения суспензии .
4.3.1. Оценка фильтровального способа разделения .
4.3.2. Оценка центрифугального способа разделения
4.4. Описание лабораторной установки.
4.4.1. Порядок работы установки .
4.4.2. Конструктивнотехнологические исследования
4.4.3. Гидродинамические исследования работы реактора . . Ю
4.4.4. Исследование равномерности гомогенизации реальной системы в реакторесмесителе ЮЗ
4.5. Некоторые результаты лабораторных исследований
процесса экстракции
4.6. Выводы НО
5. РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЙ ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ЦЕЛЕВЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ТОНКО ИЗМЕЛЬЧЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ III
5.1. Описание установки . III
5.2. Определение типоразмеров основных аппаратов .
5.2.1. Гидродинамический расчет реакторасмесителя Ц
5.3. Разработка математической модели процесса экстракции
в условиях опытнопромышленной установки .
5.3.1. Выбор переменной состояния и границ факторного пространства
5.3.2. Реализация матрицы планирования
Стр.
5.3.3. Статистический анализ уравнения регрессии . . .
5.3.4. Оптимизация условий ведения процесса
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Экстракция в системе жидкость твердое тело является сложным совокупным процессом, включающим в себя явления теплообмена, диффузионного и конвективного массопереноса, а также гидродинамические явления различной природы, сопровождающиеся эффектами
десорбции, диализа и одновременного изменения структуры твердой частицы. В связи с этим, теоретическое описание кинетики процесса экстракции вызывает большие затруднения и даже в сочетании с экспериментом может служить лишь основой для приближенных инженерных расчетов . В самой общей форме математическая модель этого процесса может быть представлена системой уравнений . V,iv . Р X . У ,2 . О. коэффициент температуропроводности X , У 2 Т координаты пространства и времени. Каждое из уравнений системы должно быть дополнено соответ
ствукяцими конкретным особенностям процесса условиями однозначности, При этом, к индивидуальным особенностям экстрактивных систем в числе основных следует отнести размер и форму частиц, характер распределения целевого вещества в объеме твердой частицы и механизм его связи со скелетомносителем, внутреннюю структуру твердого тела, определяющую характер движения экстрагента в поровом пространстве, физикохимические свойства экстрагента и ряд других. Простое перечисление этих особенностей свидетельствует об исключительных сложностях на пути создания общей моделипроцесса и указывает на необходимость поиска наиболее информативных частных решений с использованием экспериментальных данных. Работам б, , , заложены теоретические основы процессов твердожидкостной экстракции, сформулированы основные условия однозначности, предложены математические модели наиболее типичных вариантов массообмена и разработаны экспериментальные и аналитические методы их реализации. В сущности,именно этими работами на длительное время были определены направления исследований, давшие большой теоретический и экспериментальный материал, который в известной мере был обобщен в работах 7, ,, ,, , что послужило новым организующим импульсом в характере, методах и путях исследований. Шх Шзз9 ТТ5ЗХ
3 1. Необходимо отметить, что построение диффузионных моделей 6, на основе закона Фика 1. К Т 1. Это обстоятельство объективно сужает рамки применимости указанных моделей и заставляет искать более универсальные решения задачи . Условие Ц 0 0 приводит уравнение 1. ЗТ ЭХ2 ЗУ2 1. Решения канонического уравнения нестационарной диффузии при различных краевых и начальных условиях получены рядом авторов б, , , , . СХ,У,г,0Со С,Сопг 1. ВмпвКСгС , 1. Сп концентрация на поверхности С концентрация в экстрагенте П расстояние по нормали к коэффициент мавсоотдачи. При больших скоростях обтекания , а ССп . СоС, БivБi ргп
где С средняя концентрация по объему тела параметр формы тела р4п корни характеристического уравнения Ъ критерий подобия Био Б коэффициент диффузии характерный линейный размер Т время. График уравнения 1. Рис. СС,С0С, Вге
которое является частным случаем уравнения 1. Логарифмиро
вание уравнения 1. В дальнейшем этот метод будем условно называть методом характеристических функций. В условиях реальных производств возможны случаи массопереноса, осложненные изменениями внутренней структуры твердой фазы, полидисперсностью частиц, сложностью состава извлекаемых веществ и другими особенностями. Общим для таких случаев является отсутствие регулярного режима и существенное изменение коэффициента диффузии во времени. На основе 1го и 2го законов Фика авторами б, разработан интервальный метод аналитического рассмотрения процесса. Суть метода заключается в том, что процесс массообмена, сопровождающийся, в общем случае, изменениями гидромеханических, физикохимических и структурных параметров, расчленяется на интервалы, в пределах которых условия экстракции могут рассматриваться как постоянные. Т время пребывания на I м участке. С учетом выражений 1. Решение уравнений 1. Решение уравнений 1. Л7 где Тц средняя избыточная концентрация в объеме тела на I 1м интервале Вдо диффузионный критерий Био на С м интервале УоА диффузионный критерий Фурье на С м интервале СЦ истинное соотношение массовых расходов фаз.