УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ЕКСТРАГУВАННЯ

УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ВЕДЕННЯ МАСООБМЕННЫХ ПРОЦЕСІВ

УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ЕКСТРАГУВАННЯ

Екстрагування - це процес добування розчинником з багатокомпонентної твердої або рідкої речовини одного або декількох компонентів, які мають вибірну розчинність.

Процеси екстрагування розчинених речовин з рослинної сировини ставляться до найпоширенішим у харчовій промисловості. В окремих галузях (цукрової, спиртової, масложирової, фармацевтичної) вони є визначальними для продуктивності підприємств і якості готової продукції.

Розчинник називають вибірним, якщо в ньому добре розчиняється один з компонентів, і погано розчиняються інші складові частини сировини.

Апарати для екстрагування називаються екстракторами.

В екстрактор подають сировину, з якого необхідно виділити певний компонент, і розчинник (екстрагент). Після розчинення компонента в розчиннику відводять розчин, що утворився ( екстракт).

Екстрагування може відбуватися в системах " тверде тіло - рідина " і " рідина - рідина "

Екстрагування в системах "тверде тіло - рідина" використається при виробництві цукру, рослинних масел, лікеро-горілчаній продукції, розчинних кави й чаю, екстрактів плодів і ягід, фармацевтичної й парфумерної продукції, для добування ферментів з культур мікроорганізмів.

Рідинна екстракція (у системі, де екстрагент і сировина є рідинами) використають при виробництві спирту, вина, антибіотиків, при очищенні рослинних масел, а також при добуванні сивушних масел із сивушної рідини, що відбирається з ректифікаційних апаратів.

Рідинна екстракція - спосіб добування розчиненої речовини з однієї рідкої фази в іншу (екстрагент). При цьому рідкі фази взаємно нерозчинні, але при змішуванні утворять дрібнодисперсну емульсію.

Цей процес проводять у тих випадках, коли речовина важко виділяється з однієї фази, але після переходу в іншу фазу легко виділяються, випадаючи в осад, шляхом перегонки й інших способів. Наприклад, вода й деякі інші екстрагенти при змішуванні з рослинними маслами виділяють із них сторонні домішки (цей процес називається рафінацією), які погіршують смакові й інші властивості масла.

Екстракція з рідини застосовується при рафінації рослинних масел, виробництві харчових (наприклад, молочної) кислот з ферментованих розчинів, нестійких з'єднань, таких, як антибіотики з культуральних рідин, у виробництві спирту, вина, при добуванні сивушних масел із сивушної рідини, що відбирається з ректифікаційних апаратів.

Іноді рідинна екстракція супроводжується хімічною реакцією. У таких процесах іони речовини або незаряджених часток у вихідному розчині вступають у взаємодію з компонентами екстрагента, а потім продукти реакції розчиняються в екстрагенті.

Як розчинник (екстрагент), використають воду, спирт, бензин, бензол і ін.

Звичайно процес екстрагування відбувається в такому порядку:

- екстрагент проникає в пори часточок сировини;

- необхідний компонент розчиняється;

- екстрагована речовина переноситься на поверхню розподілу фаз:

- естрагорована речовина з поверхні часточок переноситься в об’єм екстрагента.

У деяких випадках екстрагування відбувається без розчинення необхідного компонента. Наприклад, цукор у тканинах цукрового буряка перебуває в розчиненому виді.

Перенос маси ведеться двома способами - мікроперенос окремих молекул у нерухомому середовищі й мікроперенос груп молекул у середовищі, що рухається. Перший спосіб називається молекулярною дифузією, а другий - конвективний.

Основний закон молекулярної дифузії (закон Фіка) встановлює зв'язок між кількістю екстрагованої речовини G і основними параметрами процесу.

де D_В - коефіцієнт внутрішньої дифузії, м²/з;

F – площа поверхні, через яку витягається цільовий компонент, м ²;

τ - тривалість процесу, з;

C₁ , C₂ – середня концентрація компонента відповідно у твердій фазі й екстрагенту;

l - довжина шляху переносу маси, м.

Рушійної силою процесу екстрагування, як і всіх масообмінних процесів, є різниця концентрацій. Тому поверхня контакту між сировиною й розчинником повинна постійно обновлятися - це досягається постійним перемішуванням або пульсацією.

Процес екстрагування можна проводити періодичним способом, наприклад, при виробництві настойок, косметичних речовин. При високих виробництвах використають безперервні способи екстрагування, які відрізняються напрямком потоків - прямо, протитечійні, і комбіновані режими.

При екстрагуванні часто використають рециркуляцію екстрагента. Після одержання екстракту частину його забирають для наступної обробки, а частину повертають назад в екстрактор, додаючи чистий екстрагент. При цьому концентрація розчинених речовин зростає, а витрата екстрагента й енергії знижується.

Для інтенсифікації процесу екстрактори можуть працювати при підвищеному або зниженому тиску, а також при накладенні вібрацій - при цьому зростає швидкість проникнення екстрагента в пори речовини.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: