Растворение биологически активных веществ растительного материала
По мере поступления экстрагента в сырье происходит десорбция и растворение биологически активных веществ, которые определяются их сродством. Скорость растворения зависит от скорости массопередачи от поверхности твердого тела а для веществ, находящихся внутри клеток, определяется скоростью массопередачи через пористую перегородку сначала в экстрагент межклеточного пространства, а затем - в омывающий сырье
Массоперенос веществ через пористые клеточные мембраны
Массоперенос растворенных в клеточном соке веществ через поры клеточных стенок в межклеточные пространства и далее на поверхность растительного материала осуществляется путем внутренней диффузии. Ее скорость определяется разностью концентраций по обе стороны клеточной стенки, зависит от толщины и количества слоев клеточных мембран, числа и диаметра пор, которые не бывают постоян ными, а колеблются в широких пределах у разных видов растительного сырья Перенос вещества с по верхности клеток происходит за счет свободной молекулярной диффузии Скорость диффузии в этом случае можно выразить следующим образом
где x - толщина слоя, через который проходит диффузия.
Одновременно с поступлением экстрагента в сырье образуется встречный поток жидкости с растворенными в ней биологически активными веществами Общая скорость экстрагирования определяется как разность скоростей движения экстрагента и раствора.
|
|
|
Массопередача вещества от поверхности растительного материала в экстрагент
В настоящее время предложено несколько теорий для объяснения этого процесса, например пленочная теория массоотдачи веществ и теория диффузионного слоя.
Согласно пленочной теории массоотдача веществ происходит путем молекулярной диффузии через неподвижную пленку экстрагента, находящегося на поверхности материала Вещества с поверхности растительного сырья переносятся в поток экстрагента путем свободной молекулярной диффузии, скорость которой зависит от площади и толщины пленки По теории диффузионного слоя на поверхности сырья имеется пристенный, пограничный (ламинарный) слой, в который переносятся вещества из пор растительного материала. Скорость массопереноса в большей степени зависит от толщины этого слоя, который в свою очередь определяется скоростью движения экстрагента, коэффициентом молекулярной диффузии, вязкостью растворителя, расстоянием между слоями с разной концентрацией. Толщина пограничного слоя постоянно меняется в зависимости от движения экстрагента. При энергичном перемешивании пограничный слой уменьшается и переходит в диффузионный подслой. При турбулентном потоке жидкости толщина пограничного диффузионного слоя может стать равной нулю и тогда молекулярная диффузия заменяется на конвективную. Массоперенос веществ в движущемся слое экстрагента осуществляется конвективной диффузией, скорость которой определяется главным образом гидродинамикой процесса
|
|
|
Виды массопереноса
В процессе экстрагирования лекарственного растительного сырья сочетается три вида массопереноса: 1) массоперенос внутри растительного материала, скорость которого характеризуется коэффициентом внутренней диффузии – DB; 2) в клеточном соке и пограничном диффузионном слое, определяющимся коэффициентом - Dc; 3) конвективный, характеризующийся величиной коэффициента - β.
Суммарный коэффициент массопередачи при экстрагировании растительного сырья определяется следующим уравнением:
где К, Dc, Da - соответственно коэффициенты массопередачи, свободной молекулярной диффузии, внутренней диффузии; / - размер частиц, м, S - толщина пограничного слоя, м.
Коэффициент свободной диффузии определяется уравнением Эйнштейна:
где k - постоянная величина Больцмана; Т - абсолютная температура, град; R - радиус диффундирующих частиц, м; η- вязкость раствора, н/с-м2.
|
|
|
Он зависит от температуры и концентрации раствора. Коэффициент внутренней диффузии имеет более низкую величину, на нее влияют число и диаметр пор, структура материала. Коэффициент конвективной диффузии больше коэффициента свободной диффузии и является определяющим для процесса экстрагирования в целом.
Для расчета коэффициента массопередачи пользуются уравнением:
где - коэффициент массопередачи.
Потеря на диффузии
По окончании экстрагирования растительный материал за счет набухания удерживает часть экстрагента, вместе с которым в шроте остаются биологически активные вещества. Их называют потерей на диффузии и определяют по формуле:
_ 
где хо - количество действующих веществ в растительном сырье, кг; а - количество экстрагента, оставшееся в шроте, л; п - общее количество взятого экстрагента, л.
Для уменьшения потери на диффузии шрот отжимают на прессах, применяют дробное экстрагирование. Иногда увеличивают объем экстрагента, но это может привести к нарушению заданной концентрации вытяжки.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 183; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!