Тамақ Өндірістерінің процестері мен аппараттары
Экстрактор конструкциялары
жүктеу/скачать 0.76 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Қатты денелерден экстракция
Экстрактор конструкцияларыПроцесті ұйымдастыру принципі бойынша экстракторлар мерзімді және үздіксіз аппараттарға бөлінеді. Әрекет принципі бойынша экстракторлар сатылы және дифференциалды-контактілі болып бөлінеді. Өз кезегінде, сатылы экстракторлар араластырғыш және жәшік машиналарына бөлінеді. Мұндай құрылғылардың сатысы араластырғыш пен тұндырғыштың жиынтығы болып табылады. Дифференциалды байланыс аппараттарының тобына бағаналы экстракторлар жатады. Олардың ішінде ең көп таралғаны бүріккіш, табақша және саптама аппараттары (сыртқы энергия жеткізілмейтін аппараттар), сондай-ақ роторлы-дискілі, пульсациялық, орталықтан тепкіш аппараттар (сыртқы энергия жеткізілетін аппараттар) болды. Қатты денелерден экстракцияЖалпы экстракция процесі төрт негізгі кезеңді қамтиды: экстрагенттің қатты дене бөлшектерінің кеуектеріне енуі; мақсатты компонентті еріту; экстракцияланатын заттың қатты бөлшектің тереңдігінен фазалық интерфейске ауысуы (ішкі диффузия); алынған затты фазалық бөлім бетінен экстрагентке тереңдету (сыртқы диффузия). Процестің қозғаушы күші-қатты дененің тесіктерін толтыратын сұйықтықтағы және қатты заттардың бетімен жанасатын экстрагенттің негізгі массасындағы мақсатты компоненттің концентрациясының айырмашылығы. Экстракция механизміне сәйкес мақсатты компонентті қатты дененің тереңдігінен фазалық интерфейске ауыстыру процесі молекулалық диффузия арқылы жүзеге асырылады. Молекулалық диффузияның негізгі заңы-j диффузиялық ағынының тығыздығы мен кеңістіктегі бөлінген dF бетіндегі dC/dN концентрациясының градиенті арасындағы байланысты орнататын Фик Заңы: мұндағы D-молекулалық диффузия коэффициенті, м2/ с. Теңдеудің оң жағындағы "–" белгісі диффузиялық ағынның тығыздық векторы мен концентрация градиентінің векторы қарама-қарсы бағытта екенін көрсетеді. Молекулалық диффузия коэффициенті қатты дененің құрылымына, температураға және заттың еритін бөлшектерінің концентрациясына байланысты. Заттың фазалық бөлім бетінен экстрагентке терең енуі β масса беру коэффициентімен сипатталады. Диффузиялық ағынның тығыздығы J фазалық интерфейстен сұйықтыққа дейін Ньютон-Рихман теңдеуімен өрнектеледі: мұндағы Cn-қатты дененің бетіндегі алынған заттың концентрациясы, %мас.; C ' - негізгі компоненттің экстрагенттегі концентрациясы, %мас. Масса беру коэффициентінің шамасына әсер ететін маңызды факторлар: сұйықтық ағынының режимі, сұйықтықтың физикалық (диффузиялық) қасиеттері, Қатты дене бөлшектерінің пішіні мен өлшемдері, сондай-ақ процесс жүретін экстрактордың құрылымдық ерекшеліктері. Молекулалық диффузияның кинетикалық коэффициенттері D және β процестің екі түрлі жағын сипаттайды. Диффузия коэффициенті бөлшектердің материалының диффузиялық қасиеттерін ғана көрсетеді және процестің қай жерде жүретініне қарамастан бірдей мәнге ие. Масса беру коэффициентіне құрылғының дизайны айтарлықтай әсер етеді. Бұл фактор құрылғының немесе оның жеке элементтерінің конструктивті жетілдірілуін бағалау үшін қолданылады. Осы мақсатта бастапқыда зертханалық жағдайда диффузия коэффициенті анықталады, ал белгілі диффузия коэффициенті бойынша масса коэффициентінің мәні анықталады. Масса беру процесі, яғни затты бір фазадан екінші фазаға оларды бөлетін бет арқылы беру процесі стационарлық емес диффузия теңдеуімен сипатталады: Экстракция процесін математикалық сипаттау үшін соңғы өрнек біріктіріледі. Түрлендірулерден кейін стационарлық емес диффузия теңдеуінің интегралы келесі форманы алады: мұндағы - бөлшектегі алынған заттың бастапқы концентрациясы, % мас.; -белгілі бір уақытта бөлшектегі мақсатты компоненттің орташа концентрациясы, % мас.; C' – белгілі бір уақытта экстрагенттегі мақсатты компоненттің орташа концентрациясы, % мас.; -Био критерийінің функциясы болып табылатын кестелік шама; -Био критерийі; -диффузиялық Фурье критерийі; R-анықтайтын геометриялық Өлшем, м; q-қатты және сұйық фазалардың шығын қатынасы; S-фазалық қозғалыстың өзара бағытына байланысты коэффициент (S = − I – қарсы ток үшін; S = −I – тікелей ток үшін); - бөлшектердің пішінін ескеретін кестелік функция. Экстракция процесінің тиімділігіне қатты және сұйық q фазаларының ағынының қатынасы, сондай-ақ өзара әрекеттесетін фазалардың өзара қозғалыс бағыты айтарлықтай әсер етеді. Дәл осы шамалар қозғаушы күш пен оның өзгеру сипатын анықтайды. Ең тиімді процесс фазалардың қарама-қарсы қозғалысы кезінде жүзеге асырылады. Қарама-қарсы қозғалыстың басты артықшылығы-жоғары концентрацияланған сығындыны бір уақытта ала отырып, мақсатты компонентті қатты фазадан алудың максималды қабырғасына қол жеткізу мүмкіндігі. Тікелей ағын жағдайында бөлшектердегі негізгі компоненттің концентрациясы процестің ұзақтығына қарамастан ешқашан экстрагенттің соңғы концентрациясынан аз болмайды. Сонымен қатар, фазалардың қарсы ток қозғалысы кезінде масса коэффициенті көбінесе тікелей ағынға қарағанда аз болады. Бұл сұйықтықпен бөлшектерді жуу жағдайларының нашарлауына байланысты, бұл процеске қатысатын бөлшектердің нақты бетінің төмендеуіне әкеледі. Өнеркәсіптік аппараттарда, әдетте, фазалардың өзара әрекеттесуінің аралас әдісі жүзеге асырылады, яғни.аппараттың жекелеген учаскелерінде немесе процестің жекелеген кезеңдерінде тікелей ағындар байқалады (масса беру коэффициентінің жоғары мәндерінде) және бүкіл процесс тұтастай қарсы ағымға жақындайды. Фазалардың өзара әрекеттесуінің жоғарыда аталған әдістерінен басқа сұйық фазадағы тамаша араластыру процестері және үлкен фазадағы процестер де бар сұйықтықтың көлемі. Алайда, бұл әдістер өнеркәсіптік машиналарда іс жүзінде қолданылмайды. Екінші фактор - қатты және сұйық фазалардың ағынының қатынасы- экстракция жылдамдығына бірдей әсер етеді. Процеске қатысатын экстрагенттің массасының ұлғаюымен қозғаушы күш артады және мақсатты компонентті алу дәрежесі артады. Бірақ сонымен бірге соңғы сығындыдағы алынған заттардың мөлшері азаяды, бірдей өнімділікпен құрылғылардың жалпы мөлшері артады. Осыған байланысты масса ағынының арақатынасын таңдау мәселесі оңтайлы мәселе ретінде шешілуі керек. жүктеу/скачать 0.76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|