Экстракция растительного сырья реферат
Обновлено: 05.07.2024
В пищевой промышленности экстракция применяется для выделения необходимых компонентов, например ароматических, или для удаления нежелательных горьких веществ. Области применения самые различные: получение сахара из сахарной свеклы, получение ароматических веществ и эфирных масел из растительного сырья, получение экстрактов пряностей, экстрактов хмеля, натуральных красителей, удаление спирта из напитков, никотина из табака и кофеина из кофе.
Содержание
Вложенные файлы: 1 файл
реферат по ПиА.doc
Список использованной литературы ………………………………………………………..…16
Одним из перспективных методов разделения и концентрирования является экстракция . Давно известно, что многие вещества распределяются между двумя несмешивающимися жидкостями, причем характер разделения в известной степени зависит от растворимости веществ в индивидуальных фазах. Использование этого явления для разделения и очистки веществ стало одним из основных методов в органической химии. Долгое время в области неорганической химии экстракцией интересовались мало. Поэтому экстракцию принято считать относительно молодым методом. Одним из первых широкомасштабных проектов внедренных в мире было использование сверхкритической экстракции. Технология сверхкритической экстракции находит свое применение для извлечения из растительного сырья алкалоидов
Для многих областей применения экстракция является более эффективной, более избирательной и менее затратной альтернативой конкурентным методам разделения, таким как дистилляция, выпаривание и мембранная технология. Экстракция определяется как процесс извлечения одного или нескольких веществ из другого вещества.
В пищевой промышленности экстракция применяется для выделения необходимых компонентов, например ароматических, или для удаления нежелательных горьких веществ. Области применения самые различные: получение сахара из сахарной свеклы, получение ароматических веществ и эфирных масел из растительного сырья, получение экстрактов пряностей, экстрактов хмеля, натуральных красителей, удаление спирта из напитков, никотина из табака и кофеина из кофе.
1 Общие сведения
В экстрактор загружаются исходный раствор, содержащий распределяемое вещество или вещества, и растворитель. Жидкость используемая для извлечения компонентов, называется экстрагентом. Массообмен между фазами протекает при их непосредственном контакте. Полученная в результате экстракции жидкая смесь поступает в разделитель, где разделяется на экстракт – раствор экстрагированных веществ в экстрагенте и рафинат – остаточный раствор, из которого экстрагированы извлекаемые компоненты. Разделение смеси на экстракт и рафинат происходит в результате отстаивания или сепарирования.
Процесс экстракции проводят в аппаратах различной конструкции – экстракторах.
Экстракцию широко используют для извлечения ценных продуктов из разбавленных растворов, а так же для получения концентрированных растворов.
Основное преимущество экстракции – низкая рабочая температура процесса, что позволяет разделять жидкие смеси термолабильных веществ, например антибиотиков, разлагающихся при повышенных температурах.
Во многих случаях экстракцию применяют в сочетании с ректификацией. Поскольку расход теплоты на ректификацию уменьшается с увеличением концентрации исходного раствора, предварительное концентрирование раствора экстракцией позволяет сократить расход теплоты на разделение исходной смеси.
Физические основы процесса
Равновесие в процессах экстракции характеризуется коэффициентом распределения φ, который равен соотношению равновесных концентраций экстрагируемого вещества в обеих жидких фазах – в экстракте и рафинате. Коэффициент распределения, как правило, в промышленных системах определяют экспериментальным путем.
Кинетические закономерности процесса экстракции описывают основными законами массопередачи.
Для увеличения площади поверхности фазового контакта одну из фаз диспергируют в виде капель в другой сплошной фазе. Площадь поверхности фазового контакта определяется задержкой дисперсной фазы в экстракторе и средним поверхностно-объемным диаметром капель. Распределяемое вещество диффундирует из сплошной фазы к поверхности капель, а затем внутрь капли либо, наоборот, из капли через поверхность раздела фаз сплошную фазу.
Массопередача внутри капель осуществляется молекулярной и конвективной диффузией. Конвеция внутри капель возникает благодаря циркуляии жидкости. Форма и размер капель в процессе экстракции многократно меняются в результате диспергирования и коалесценции. При этом происходит обновление поверхности межфазового контакта. Для описания массопередачи в процессах экстракции пользуются вторым законом Фика.
Выщелачивание (частный случай экстракции) – это извлечение из твердого тела одного или нескольких веществ при помощи растворителя, обладающего избирательной способностью.
В пищевой промышленности выщелачиванием обрабатывают каппилярно-пористые тела растительного или животного происхождения.
Экстрагирование существенно отличается от экстракции жидкостной, которая протекает в гетерогенной системе жидкость - жидкость. При экстрагировании размеры твердых тел задаются предшествующими операциями (измельчение).
Различают два принципиально разных способа извлечения: экстрагирование растворенного вещества и экстрагирование твердого вещества. В случае экстрагирования растворенного вещества пористый объем твердого тела заполнен раствором целевого компонента, который при извлечении диффундирует за пределы пористого тела в экстрагент. Классический пример - извлечение сахара из свекловичной стружки при ее обработке горячей водой. Экстрагирование твердого вещества происходит, если целевой компонент, заполняющий пористый объем твердого тела, находится в твердом состоянии. При обработке твердого тела экстрагентом диффузионной стадии предшествует стадия растворения целевого компонента. В обоих случаях пористый инертный скелет либо остается в неизмененном виде, либо подвергается определенным изменениям.
К основным стадиям экстрагирования относят: подготовку сырья и экстрагента (очистка и измельчение сырья, нагревание растворителя); непосредственное контактирование твердой и жидкой фаз в аппарате, называемом экстрактором; разделение системы твердая фаза - раствор (отстаивание, фильтрование, центрифугирование).
Физические основы процесса
В соответствии со вторым началом термодинамики при взаимодействии твердой и жидкой фаз их состояние изменяется в направлении достижения равновесия, которое характеризуется равенством химических потенциалов извлекаемого вещества в объеме твердого тела и в основной массе экстрагента. При извлечении растворенного вещества это равносильно равенству его концентраций в обеих фазах; условие нарушается, если целевой компонент адсорбируется твердой фазой, тогда равновесие определяется изотермой адсорбции. При извлечении твердого вещества равновесие обусловлено растворимостью целевого компонента, находящегося в контакте с экстрагентом, при полном же извлечении твердого компонента его концентрации в основной массе раствора и в пористом объеме выравниваются.
Кинетически экстрагирование подчиняется законам массообмена, конвективной и молекулярной диффузии, а также законам переноса извлекаемого вещества из твердой фазы в жидкую. Движущая сила переноса целевого компонента - разность его химических потенциалов в фазах. На практике для упрощения связи между скоростью процесса и составом материальных потоков движущую силу экстрагирования выражают через переменный во времени градиент концентраций извлекаемого вещества в фазах.
Читайте также: