Влияние наложения низкочастотных механических колебаний на эффективность экстрагирования

Показано, что эффективный перенос целевого компонента из сырья происходит в условиях турбулентного режима, обеспечиваемого наложением механических колебаний на двухфазную систему: твердое тело - жидкость. За счет такой гидродинамической обстановки в экстракторе интенсифицируются не только внешняя, но и внутренняя диффузия. Изучен способ интенсификации процесса экстрагирования с помощью низкочастотных механических колебаний в случае, когда колебательное движение совершает аппарат с подсырной сывороткой, содержащей взвешенные пористые частицы. Опыты проводились на лабораторных установках с подводом к двухфазной системе энергии извне, источником которой в первом случае являлся электромагнит, во втором – механический привод с эксцентриковым устройством. Представлены схемы установок. Режимные параметры изменялись в диапазонах: температура от 40 до 60 оС, частота колебаний от 30 до 40 кол/с, амплитуда от 1 до 6,5 мм. В процессе экстрагирования текущая концентрация экстрактивных веществ находилась из уравнения материального баланса. Приведены экстракционные кривые, полученные по экспериментальным данным. Наблюдалось нарастание извлечения экстрактивных веществ во времени, причем оно было интенсивнее с увеличением частоты колебаний. Установлено, что рост амплитуды не оказывает столь существенного влияния на изменение указанных показателей. Интенсивность колебаний составляла до 260 мм/с. При этом выход экстрактивных веществ в частности из люпина в форме крупки равнялся 25 %, а продолжительность процесса 18 мин. Эксперименты показали, что применение выбранного способа экстрагирования приводит к значительному ускорению процесса (до 2,5 раз) по сравнению с экстрагированием в плотном слое. Сделан вывод, что вследствие наложения на систему механических колебаний на поверхности и в порах твердой фазы возникают колебания давления, относительных скоростей, а также концентраций целевых компонентов двухфазной системы. В итоге создаются максимально возможные для исследованного процесса градиенты этих параметров.

экстрагирование, кинетические закономерности, люпин, подсырная сыворотка, механические колебания, интенсификация выхода компонентов,

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М. : Альянс, 2014. 752 с.

2. Остриков А.Н., Абрамов О.В., Логинов А.В. и др. Процессы и аппараты пищевых производств. СПб.: ГИОРД, 2012. 616 с.

3. Вобликова Т.В., Шлыков С.Н., Пермяков А.В. Процессы и аппараты пищевых производств: учебное пособие. Ставрополь: АГРУС Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2013. 212с.

4. Шишацкий Ю.И., Иванов С.С., Плюха С.Ю. Кинетика извлечения экстрактивных веществ из люпина с различной геометрической формой // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2014. № 1. С. 36–39.

5. Zayas J. F. Functionality of proteins in food // Springer Science & Business Media. 2012.

6. Ackaah-Gyasi N. A. et al. Improving and Tailoring Enzymes for Food Quality and Functionality // McGill University (Macdonald Campus), Montreal, QC, Canada. 2015. P. 103.

7. Clark S., Jung S., Lamsal B. et al. Food processing: principles and applications. John Wiley & Sons, 2014.

8. Taheri F. Applications of Nanoparticles in AdhesivesCurrent Status // Handbook of Adhesive Technology. 2017.

9. Шевцов А.А., Дерканосова А.А., Коротаева А.А., Дятлова С.А. Кинетические закономерности и оптимизация процесса сушки жома красного клевера // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2013. № 4 (58). С. 41-46.

10. Jeltema M. A., Beckley J. B., Vahalik J. Importance of Understanding Mouth Behavior when Optimizing Product Texture now and in the future // Food texture design and optimization. 2014. P. 423-442.

11. Дмитриев Е. А. Явления переноса массы в примерах и задачах: учебное пособие. М.: Директ – Медиа, 2015. 104 с.

12. Гришин Н. С., Поникаров И.И., Поникаров С.И., Гришин Д.Н. Экстракция в поле переменных сил. Гидро-динамика, массопередача, аппараты. Казань: Издательство Казан. нац. исслед. технол. ун-т, 2012. 468 с.