тиском - «первинний сік».
Стадія масообміну. У результаті високої концентрації «первинного соку» всередині клітин створюється значне осмотичний тиск, що викликає дифузійний обмін між вмістом клітин і навколишнього їх рідиною з меншим осмотичним тиском.
Це і є основою процесу екстрагування, що призводить до розбавлення утвореного концентрованого розчину екстрагентом, який знаходиться поза клітинами. Цей процес дифузії і осмосу відбувається до того моменту, поки не наступить рівновага, тобто концентрація речовин, які проходять через клітинну оболонку, в клітинах і поза ними буде однаковою. При цьому відбувається молекулярна і конвективна дифузії.
Молекулярна дифузія - це перенос распределяемого речовини, здійснюваний за рахунок хаотичного руху молекул і залежний від запасу кінетичної енергії частинок (молекул).
Швидкість молекулярної дифузії залежить від температури вилучення (при її збільшенні зростає швидкість руху молекул), величини поверхні, що розділяє речовини, товщини шару, через який проходить дифузія. Нарешті, переміщення речовини вимагає певного часу (чим довше дифузія, тим більша кількість речовини переходить з одного середовища в іншу).
Цей процес можна виразити рівнянням Фіка-Щукарьова:
DS/d? =-DF * Dc/dx (1)
DS/d?- Швидкість дифузійного процесу, м2 с - 1; - коефіцієнт молекулярної дифузії, м2/с; - площа дифузного обміну (сумарна площа подрібненої рослинної сировини), м 2;/dx - градієнт концентрації (зміна концентрації речовини на відстані dx), (-) - дифузійний процес спрямований у бік зменшення концентрації.
Формула наведена для дифузії, що протікає в одному напрямку.
У 1905 р А. Енштейн вивів залежність коефіцієнта дифузії від часу.
Конвективна дифузія - це перенос речовини в результаті причин, що викликають переміщення рідини: струс, зміна температури, перемішування.
DS/d? =-? F * dc/dx (2)
де:?- Коефіцієнт конвективної дифузії.
Він показує, яку кількість речовини передається через 1 м
Поверхні фазового контакту в сприймаючу середовище протягом 1 с при різниці концентрації між шарами, що дорівнює одиниці.
Конвективна дифузія може бути природною і примусовою.
Природна (вільна) відбувається за рахунок різниці щільності екстрагента і розчину, зміни температури, гідростатичного стовпа рідини. Примусова виникає при перемішуванні мішалками, насосами, вібрацією. Коефіцієнт конвективної дифузії визначається дослідним шляхом і залежить від гідродинамічних умов проведення процесу, а її швидкість в разів вище молекулярної. Конвективна дифузія представляє великий практичний інтерес, оскільки сприяє інтенсифікації процесу масообміну.
З метою підвищення ефективності процесу вилучення необхідно підтримувати максимально можливим перепад концентрації речовин всередині і поза рослинного матеріалу шляхом подачі більш «свіжих» порцій екстрагента до настання стану рівноваги.
Це досягається перемішуванням суміші Таким чином, витяг складається з наступних основних процесів: дифузії, десорбції, розчинення, діалізу та вимивання, які відбуваються мимовільно і одночасно. [2]
1.3 Фактори, що впливають на процес екстрагування
Гідродинамічні умови. Коефіцієнт массопередачи До визначається з рівняння (2), включає коефіцієнти всіх видів дифузії і може змінюватися залежно від гідродинамічних умов процесу. Так, за відсутності конвекції, тобто без перемішування коефіцієнт конвективної дифузії? дорівнює нулю, а товщина дифузійного шару d стає рівною товщині всього шару екстрагента. Отже, третя стадія екстрагування відпадає, а коефіцієнт масопередачі визначається тільки внутрішньою дифузією в сировині D вн і вільної молекулярної дифузією в нерухомій рідини, і має вигляд:
(2)
Таке явище спостерігається при мацерації (настоюванні) без перемішування. Цей спосіб екстрагування найтриваліший.
У тому випадку, коли екстрагент переміщується хоча б з незначною швидкістю, коефіцієнт масопередачі визначається кількісними характеристиками всіх трьох стадій процесу і має вигляд рівняння (3)
(3)
Швидкість цього способу екстракції вище, тому зменшується шар нерухомої рідини, з'являються конвекційні струми, що сприяють перенесенню речовини. Такий режим екстрагування характерний для мацерації сперемешіваніем, перколяції, швидкоплинного реперколяції, безперервної противоточной екстракції та ін.
