Методы интенсификации экстракционного процесса

Скорость протекания процесса экстрагирования, как и любого массообменного процесса, прямо пропорциональна движущей силе процесса и обратно пропорциональна диффузионному сопротивлению.

Увеличить движущую силу процесса можно двумя способами: применением противоточного метода движения взаимодействующих фаз, а также повышением соотношения расхода масс экстрагента и твердых частиц.

Диффузионное сопротивление при экстрагировании складывается из сопротивлений основных стадий процесса: переноса целевого компонента непосредственно в самой частицей от поверхности частицы в окружающую ее жидкость. Для уменьшения диффузионного сопротивления необходимо увеличить величины кинетических коэффициентов диффузии и массоотдачи и, кроме этого, уменьшить размер частиц твердой фазы. Увеличение величины коэффициента диффузии возможно только повышением температуры процесса. Увеличить значение коэффициента массоотдачи можно несколькими способами. В настоящее время наибольшее распространение получили методы, создания режима кипящего слоя, электроимпульсные воздействия, ультразвуковые колебания, вибрация и т.п. Кроме этого на эффективность процесса влияет также способ подготовки сырья. Кроме измельчения сырья к этим способам можно отнести термохимическое воздействие, увлажнение высушенного сырья, СВЧ - воздействие и ряд других методов, которые улучшают не только диффузионные, но и механические свойства твердых частиц.

Следует отметить, на все вышеперечисленные факторы следует накладывать строгие ограничения, т.к. ускоряя процесс на одной стадии эти факторы могут вызвать значительное снижение скорости на другой стадии. Например, уменьшение размера частиц увеличивает поверхность контакта фаз, однако более плотный слой частиц ухудшает контакт с экстрагентом и замедляет процесс массообмена. Поэтому определение оптимальных режимов ведения процесса необходимо с учетом особенностей строения исходного сырья, изменения его в течение процесса, особенностей аппарата, в котором протекает процесс, условий проведения экстрагирования, и т.д., с тем чтобы свести экономические затраты на получение готового продукта и затраты на вспомогательные операции к минимуму.

Эффективность процесса экстрагирования из твердого продукта обеспечивают следующие условия:

· Правильный подбор типа растворителя. Растворитель должен извлекать из продукта только нужный компонент без посторонних примесей; полностью удаляться из экстрагируемого продукта; не должен вызывать коррозии аппаратуры. В пищевой промышленности в качестве экстрагентов используют воду, бензин, этиловый спирт, ацетон, дихлорэтан.

· Достижение необходимой степени измельчения продукта, что приводит к увеличению поверхности контакта.

· Создание оптимальных температурных условий. Повышение температуры ведет к увеличению скорости внутренней диффузии.

· Создание нужного давления. Повышение давления в системе приводит к увеличению выхода экстрагируемых веществ.

· Достаточное количество растворителя и соблюдение оптимальной продолжительности процесса.