ÖSSZEFOGLALÁS extrakciós folyamat

Az extrakciós folyamatot uralja diffúzió (anyagátadási) jelenség, koncentrációján alapul közötti kiegyenlítést oldószert (extrahálószer) és az oldathoz anyagok a ketrecben. Megkülönböztetni diffúziós; 1) molekuláris és 2) a konvekciós.

Molekuláris diffúzió miatt neveznek véletlenszerű mozgás a molekulák fokozatos kölcsönös penetráció anyagok (folyadék vagy gáz halmazállapotú), határos egymással, és egy makroszkopikus egyedül. Diffúziós intenzitása függ a kinetikus energia a molekulák. Minél nagyobb ez, annál intenzívebb a diffúziós folyamat játszódik le. Például, gázok könnyen diffundál egymáshoz, mivel azok a molekulák mozognak a nagy sebességre. Folyadékok és oldatok, a mozgását molekulák, amelyekben korlátozottabb, diffúz sokkal lassabban.

A hajtóerő a diffúziós folyamat a különbség oldott anyag koncentrációja, az érintkezés folyadékok. Minél nagyobb a koncentráció különbség, annál nagyobb a mennyisége az anyag mozog, minden egyéb körülmény azonos, egy és ugyanabban az időben. A diffúzió sebessége növekszik a hőmérséklet növekedésével, mivel növeli a molekulák sebessége. A diffúzió sebessége függ a relatív molekulatömegű anyagok. A diffúziós folyamat, természetesen befolyásolja a nagysága a felületi anyagok elválasztására, valamint a réteg vastagsága, amelyen keresztül diffúzióval történik. Nyilvánvaló, hogy a nagyobb felületi-idő az esetben a több szórt anyag, és minél vastagabb a réteg, annál lassabb a koncentráció kiegyenlítése. Végül, a mozgás az anyag igényel egy bizonyos ideig. Minél hosszabb a diffúziós, annál nagyobb az anyag áthalad az egyik közegből a másikba.

A befolyásoló tényezők a diffúziós folyamat matematikailag kifejezhető a következő egyenlet szerint:

ahol az 5 - anyag mennyisége diffundáltassunk kg; C-C - koncentráció különbség kg / m 3; F - a fázis felület m 2; t - diffúziós idő másodpercben; X - rétegvastagság, amelyen keresztül a diffúziós előfordul m; D - a molekuláris diffúziós koefficiens mutatja az anyag mennyiségét kg 1, amely átdiffundál a felülete 1 m 2 vastagságú réteg I m és a koncentrációt különbség 1 kg / m 3.

E szerint a egyenletet, úgynevezett Fick diffúziós törvény, az összeg a diffúz anyag egyenesen arányos a koncentráció különbség, a fázis határán, a diffúziós idő, diffúziós koefficiense, és fordítottan arányos a réteg vastagságával.

Ami a diffúziós együttható, a matematikai kifejezés adta Einstein:

ahol R -gáz állandója 8,32 J / (mol-fok); T - abszolút hőmérséklet; N0 - száma Avogradro (6,06-10 23); η - viszkozitás N / (m • c 2); r - a sugara a diffundáló részecskék m.

A fenti egyenlet, a diffúziós együttható nő a hőmérséklet emelkedésével, és csökken, ha nő a közeg viszkozitása és anyagok részecskeméret. Más szavakkal, minél kisebb a sugara a szóródó részecskék, annál gyorsabb a diffúzió. Például, oldatok fehérjék, nyálka és m. P. Diffúz nagyon lassan, mert a nagy molekulatömegű vegyületek nagyon alacsony diffúziós együtthatók. Egy teljesen más képet figyelhető meg az oldatot az anyag állapotban molekuláris vagy ionos-molekuláris diszperzió. Ezek az anyagok, mint amelynek viszonylag kicsi a szemcsemérete, diffúz összehasonlíthatatlanul gyorsabb.

A gyakorlatban számértékek a molekuláris diffúziós együtthatók vett könyvtárak vagy speciálisan számított.

Konvektív anyagátadási jelentkezik eredményeként a remegés, a változó hőmérséklet, keverés, és így tovább. E. M. F. okoz elmozdulása folyadék, és vele együtt, és az oldott anyag egy turbulens áramlás. Más szóval, a mechanizmus a konvektív diffúzió (Transfer anyag ib formájában az egyes kis térfogatú oldat előállítására, ahol belül ezeket a kis térfogatokat lép fel, és a molekuláris diffúzió. Konventivnaya diffúzió engedelmeskedik a törvény, ami a konvektív diffúziós növekedésével növekszik felületi érintkezés a fázisok, a koncentráció különbség, . .protsessa időtartama és az együttható a konvektív diffúziós Matematikailag, ez a kapcsolat a következőképpen fejezhető ki:

ahol p konvektív diffúziós együtthatója képviselő anyag mennyiségének hordozzák 1 keresztül felülete 1 m 2 koncentrációban különbség 1 kg / m 3; 5 - mennyisége az anyag átment a folyékony fázis egy másik folyadékáramot mozgó kg; F - szakasz felület m 2; C c - a különbség anyag koncentrációjának, gördülési az áramban a fázishatáron (P) és a közepén egy áramló adatfolyam (ok) a kg / m 3; τ - idő másodpercben.

Amikor konvektív diffúziós molekula mérete diffundáló anyag, a viszkozitása az oldószer, a kinetikus energia a molekulák másodlagos jelentőségű. A fő sebesség konvektív anyagátadási vannak hidrodinamikai feltételek, azaz. E. sebességet és az üzemmódot a folyadékáramlás. Így a molekuláris és konvektív anyagok szállítására különböznek egymástól nemcsak a mechanizmus, hanem hogy az előfordulásának aránya függ különböző tényezőktől csoportok. Jellemzően konvektív anyagok szállítására értékeld sokszor nagyobb, mint az arány a molekuláris közlekedés.

Elemeztük a helyzetet kapcsolatos úgynevezett szabad diffúzió t. E. Az alkalom, amikor a közötti kapcsolatot oldatok vagy folyadékok nincs partíció, más szóval, ha a molekuláris diffúzió és konvektív áramlás nélkül, szabadon találkozó az úton minden akadálytól.

A folyamat az extrakciós bioaktív anyagok növényi nyersanyagokból bonyolítja több jellemzők. Először is, az utat, hogy a tartalmazott anyagokra a sejt egy sejtfal, fiziológiai állapot, amely eltérő lehet. Nézzük laknak ebben a nagyon fontos tényt. Élő növényi sejt protoplazma határréteg van egy kisebb vagy nagyobb vastagságú. Ez a határréteg protoplazma ró speciális jel tulajdonságainak sejtfal mint partíció elválasztó az oldatot a cellán belül (a sejt nedv) a folyékony a sejten kívül. Míg él protoplazma, a sejtfal egy félig áteresztő membrán, ne hagyja ki az anyagokat feloldjuk a sejt nedv. Például sok audio áztatási hideg vízben darab csak kitermelt édesgyökér, amelynek beteges, édes ízű, a víz nem szerez édes ízű, mert a sejtfalak nem fog hiányozni feloldjuk a sejt nedv a glycyrrhizin és cukrokat. Ebben az esetben, csak a víz behatolását a sejtbe (ozmózis).

Egészen másképp viselkedik az elhalt növényi sejt. Hangsúlyozni kell, hogy a túlnyomó többsége a készítmények előállíthatók kitermelés a szárított gyógynövények, t. E. víztelenítik termikus szárítás. A készítmények esetén a friss növényi sejtek elpusztulnak etil-alkohol, ami nagyon higroszkópos, és érintkezik egy növényi sejt kiszárítsuk, ami súlyos plazmalizálódnak. Megölése sejtek az állati takarmány érhető el ugyanaz a módszerek: szárítás és kiszáradás egy alkohol és az aceton.

Mivel megsemmisítése a sejtfal elveszti protoplazma jellegét féligáteresztő falon, és elindul áramló anyagok mindkét oldalán. Más szóval, a sejtfal válik tulajdonságait a porózus válaszfallal, és a kitermelési - karakter dialízis, azaz, diffúzió révén porózus szeptummal ellátott ... Ebben a kinyerési folyamat megszerzi a funkciókat. Először is, a jelenléte a porózus fal tükröződik a diffúzió sebessége - csökkenti azt. Továbbá a pórusokon át a partíció át csak azokat az anyagokat, amelyeknek a részecskék nem halad meg egy bizonyos méretet. Végül, van egy lényeges tulajdonsága - deszorpciós jelenségek figyelhetők meg a cella után behatol az extraháló. Egy másik MV szín a klasszikus tanulmányok klorofill kimutatta, hogy miután a penetráció kitermelése a sejt egyidejűleg az oldódási bevételt deszorpciós folyamat, mert az anyag a sejtek belsejében kapcsolódó vonzó-, és először arra van szükség, hogy leküzdeni ezeket a szubsztrát adszorpciós erők.

Így, az extrakciós kell tekinteni, mint egy komplex folyamat, amely elkülönített fázisok: dialízis, deszorpció, diffúzió és oldódási zajló egymástól független, egyidejű darabból kialakított egyetlen közös folyamatot. Az extrakciós eljárás kezdődik behatolását az extrahálószert részecskék (darab) növényi anyagok. Kezdetben a makro-, majd a mikrorepedések a sejtközi részeket és mezhkletochnikam extrahálószer eléri sejtek és képes diffundálni a sejtfalak (dialízis). Mivel penetráció extrahálószer egy sejtben annak tartalmát (ha alszik szárított növények egy kis dudor) duzzadni kezd, és mozgassa oldatban (deszorpciós és oldódási). Ezután, mivel a különbség a koncentrációja az oldat a cellában, és ezen kívül kezdődik molekuláris oldott anyag a fordított irányban a sejtfalon keresztül (dialízis); először az extrakciós szer, amely intercelluláris és intracelluláris részeket, majd extrahálószer, kitöltve a mikro- és makro-repedések, és végül az extrahálószer, mosás egy darab növényi anyag.

A mechanizmus a diffúziós a sejtmembránon keresztül szerint az egyensúlyi szorpciós elmélet, a következő: a molekulák a diffundáló anyag szorbeálódik anyagot membrán, diffúz át rajta, és deszorbeáljuk a másik oldalon; ahol az arány az anyagok diffúzióját a membránon keresztül korlátozza az a koncentráció-gradiens és a jellemző a membrán maga. Eltávolítása után a diffúziós cella anyagok ténylegesen szabaddá válik a molekuláris diffúzió, bár korlátozott szűk lumen és a hosszú anyagok eltávolítása mozog a külső felületén.

Ez a komplex diffúziós jelenségek belsejében végbemenő darab növényi anyag, az úgynevezett belső diffúzió. Ez főleg a diffúziós át a porózus válaszfal (fal elpusztult sejtek), és a szabad molekuláris diffúzió. Ez lehetővé teszi, hogy alkalmazza Fick egyenlet mennyiségi jellemzésére az első extrakciós lépés, de csak egy módosítást a meglévő funkciók.

Természetes, hogy a koefficiens értéke diffúzió a pórusokat, a növényi anyag jelentősen kevesebb lesz, mint a szabad diffúzió. Például, ha az érték a szabad diffúziós együtthatója a legtöbb természetes vegyületek 10 -4 és 10 -5 g / (cm 2-C), az azonos értékű az diffúziós koefficiense a vegyületek a pórusokat, a növényi anyag 2-3 nagyságrenddel alacsonyabb, azaz, . e. 10 -7 -10 -8 g cm 2 / s.

beadhatók korrekciós tényező, amely figyelembe veszi az összes folyamat bonyodalmakat a kifejezés a diffúziós együttható a pórusokat, a növényi anyag Einstein egyenletet a szabad diffúzió.

Ezután Fick egyenletet anyagátadási a pórusokat, a növényi anyag helyett a szabad diffúzió kell tenni a koefficiens értéke a belső diffúziós együttható (Din.) -.

Átvitele után molekuláris extrahált anyagok a külső felülete darab a kitermelése a nyersanyagok extrakciós folyamat belép a második szakaszban.

Mára felismerték, hogy létezik a felületén a szilárd részecskék (db alapanyag) a fal extrahálószer réteg, az úgynevezett diffúziós határréteg. Anyagok tett felületén a darabokat, és behatolnak a diffúziós határréteg teljesen engedelmeskedik a törvény a szabad molekuláris diffúzió. A vastagsága a diffúziós réteg függ hidrodinamika a folyamat és elsősorban a mozgási sebessége az extrahálószer. Ha ekstragept és. nyersanyagok állapotban viszonylagos nyugalom, hogy a diffúziós réteg egyenlő a vastagsága a teljes réteg egy álló folyadék. Nyilvánvaló, hogy ebben az esetben az anyagátadási a teljes vastagsága a extrahálószer végzik molekuláris diffúzió csak.

Még alacsony sebességeknél is extrahálószer viszonylagos mozgását a szilárd fázishatár diffúziós réteg csökken, megszerzése egy bizonyos értéket. Ott jön egy harmadik, vége, extrakciós lépésben, amikor az anyag kapott a diffúziós réteg átkerülnek a közepén az áramlás a konvektív diffúziós.

A nagy sebességek az extrahálószer vastagsága a diffúziós réteg lehet nullával egyenlő. Transzfer ügynök molekuláris diffúzió történik ebben az esetben csak a vegetatív alapanyag részecskék. .. Kívül a részecskék, azaz az extrahálószer, a konvektív átadása az anyag által hordozott diffúzió, amely nagy sebességgel mozog extrahálószer növekszik a végtelenbe, a transzfer és anyageloszlásban egész térfogatát a rajz fordul elő lényegében azonnal.

Így, az extrakciós folyamat növényi nyersanyag három szakaszból áll.

1. lépés: „belső” diffúzió, amely kiterjed az összes transzport jelenségek belsejében a nyersanyag részecskék; mennyiségileg által becsült dba együtthatóval.

2. lépés Anyag közvetlenül a diffúziós határréteg; mennyiségileg becsült értéke az együttható D.

3. lépés Transfer anyagmozgató extrahálószert (konvektív diffúziós); mennyiségileg becsült koefficiens értéke β

Számszerűsíteni a teljes átadását illeti, tetszőleges módon gyakorolja, van a „anyagátadási”.

Anyagátadási, természetesen, valamint a molekuláris diffúzió és konvektív jelenti átadása egy anyag egy eltérést az egyensúlyi rendszer nagyobb koncentráció fázisban egy fázis alacsonyabb koncentráció. Ez a különbség a koncentráció a hajtóereje anyagátadási folyamatokra. Továbbá, a sebesség arányos a fázisátalakulás egy anyag érintkezési felület. Matematikailag, ez a függés általános képlete:

ahol K - együtthatója anyagátadási, ami azt jelenti, az anyag mennyisége által hordozott 1 második felületén át 1 m 2 koncentrációban különbség 1 kg / m 3; S - anyagmennyiség gördülő az egyik fázisból a másikba, kg-ban; F - az érintkezési felület a fázisok közötti m 2; τ - idő másodpercben; C c - anyagátadási hajtóerő - a különbség az anyag-koncentráció, hengerelt az egyik fázisból a másikba a kg / m 3.

Ebből az egyenletből következik, hogy az anyagnak a mennyisége tompított időegység alatt az egyik fázisból a másikba arányos a anyagátadási együtthatót, érintkezési felület fázisok, a folyamat idő és koncentráció különbség. anyagátadási együttható összegeket minden érték mennyiségi jellemzői a fenti három szakaszban a diffúziós utat az extrakció során.

Kommunikációs anyagátadási együttható és diffúziós együtthatók minden faj határozza meg a következő egyenlet:

ahol 2r - vastagsága növényi nyersanyagokból részecskék; N - arány; Din belső diffúziós együttható; D - a molekuláris diffúziós együtthatót; δ - vastagsága a diffúziós határréteg; β- konvektív diffúziós együttható.

Elemzés a egyenlet mutatja (ábra. 89), hogy a hiányában a konvekciós konvektív diffúziós együttható nulla, és a vastagsága a diffúziós réteg egyenlővé válik a teljes vastagsága az extrahálószer. Ennélfogva, nincs harmadik szakaszban diffúzió és anyagátadási hányados meghatározása csak belül a szabad diffúzióját, és a molekuláris diffúzió statikus folyadékban. Ezt a jelenséget során kivonatolás keverés nélkül. Ez a módszer a kitermelése a leghosszabb.

Abban az esetben, ha az extraháló mozdul még egy kis tömegáram hányados meghatározása kvantitatív jellemzőit mindhárom szakaszában a diffúziós utat. Ennek mértéke extrakciós módszer a fenti, mivel az álló folyadékréteg csökken, és vannak olyan konvekciós áramok hozzájárul a transzfer anyagot. Egy ilyen módszer kitermelése jellemző maceráció, keverés közben, perkolációs, perkolációs gyors, folyamatos ellenáramú extrakció, és mások. Végül, néhány esetben hiányozhat a második és harmadik szakaszában a diffúzió útja. Ez a jelenség lehetséges nagy sebességű mozgás a folyadék. Ebben az esetben, a konvektív diffúziós együttható nő akár a végtelenségig, t. E. A konvektív anyagátadási végezzük pillanatszerűen, és ennélfogva, a harmadik kifejezés az egyenlet megszűnik. Azonban ez nullára csökken, és a vastagsága a diffúziós réteg, így a második kifejezés az egyenlet is megszűnt. Együttható anyagátadási ilyen esetekben a diffúziós koefficiens határozza csak a pórusok növényi nyersanyagok. Egy tipikus példa erre módszer extrakciós a kitermelés az örvény.

A második és harmadik szakaszában a diffúzió útja, a fentiek szerint, hiányozhat, de a jelenléte az első lépésben, hogy elválaszthatatlan az extrakciós folyamat a növényi nyersanyagokból.

Megjegyzendő, hogy anyagok találhatók a sejtfalak törött lényegesen egyszerűbbé részt kivonatban. Itt van egy egyszerű kimosódás.

Ismerete az elméleti alapjait a kitermelési lehetővé technológia intelligens tartani a gyártási folyamat, és ezáltal biztosítja a legteljesebb és nagyon rövid idő kitermelése a hatóanyagokat.

A befolyásoló tényezők a teljesség és a gyorsabb felépülést, amelyek alkalmasak a szabályozás, és ezért meg lehet változtatni a kívánt irányba, a legfontosabbak a következők: a választott extraháló mértékét csiszolás a nyersanyagok, a koncentráció különbség, a hőmérséklet, a viszkozitás extraháló extrakciós időtartam és hidrodinamikai feltételek.

A különleges gazdálkodási ezeket a tényezőket az alábbiakban tárgyaljuk.