Совершенствование работы оборудования для противоточной экстракции на основе моделирования процесса
Автор: Алексеев Г.В., Шанин В.А., Бирченко А.А., Кравцова Е.В., Гончаров М.В.
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Процессы и аппараты пищевых производств
Статья в выпуске: 2 (92), 2022 года.
Бесплатный доступ
В статье рассматривается возможность и эффективность применения дискретной диффузии при экстрагировании материалов с внутренней анизотропной структурой по сравнению с непрерывным процессом диффузии. С этой целью выполнены теоретические расчеты и проведены экспериментальные исследования противоточной экстракции пектина из топинамбура. Для проведения моделирования были определены уравнение для расчета коэффициента внутренней диффузии и уравнение изотермы адсорбции при противоточной экстракции. Оценка эффективности применения противоточного экстрагирования для получения пектина из топинамбура проводилась рассмотрением влияния эффекта дискретной диффузии на скорость протекания процесса. Полученные уравнения дали возможность провести аналитическую оценку эффективности дискретной диффузии из двухзонных частиц шарообразной формы в сравнении с непрерывной диффузией при многоступенчатом экстрагировании растительного материала. Имея аналитические данные о распределении концентраций экстрагируемого вещества во внутренней и внешней зонах частицы на разных ступенях экстракции, можно высчитать коэффициенты диффузии материалов в различных зонах и теоретически определить степень деструкции клеточных стенок и структуры на разных стадиях экстракции. Разработанная методика, благодаря аналитическому описанию процесса, позволяет подобрать оптимальные условия для экстракции различных материалов из растительного и животного сырья.
Экстракция, противоточное экстрагирование, коэффициент диффузии, распределение концентрации, анизотропная структура
Короткий адрес: https://sciup.org/140296184
IDR: 140296184 | DOI: 10.20914/2310-1202-2022-2-27-33
Список литературы Совершенствование работы оборудования для противоточной экстракции на основе моделирования процесса
- Фабрицкая А.А., Котляревская Н.И., Викторова Е.П. Современные исследования в области интенсификации процесса экстракции биологически активных веществ из растительного сырья с применением ферментов // Новые технологии. 2021. Т. 17. № 2. С. 56-66.
- Алексеев Г.В., Каршева К., Резниченко Р., Шанин В.А. Совершенствование процесса выделения кератина путем гидролиза сырья в ультразвуковом поле // Ползуновский вестник. 2021. № 2. С. 182-187.
- Кустова И.А., Макарова Н.В., Гудкова А.М. Получение экстракта из вторичного виноградного сырья // Химия растительного сырья. 2017. № 3. С. 175-184.
- Dalbhagat C.G., Mishra H.N. Effects of extraction process conditions on system parameters; physicochemical properties and cooking characteristics of extruded fortified rice kernels // Journal of Cereal Science. 2019. V. 89. doi: 10.1016/j .jcs.2019.05.016.
- Александровский С.А. Особенности экспериментальных исследований процесса твердофазной экстракции из растительного сырья // Вестник Казанского технологического университета. 2016. Т. 19. №. 2. С. 134-137.
- Алексеев Г.В., Леу А.Г., Шанин В.А. Возможности прочностных оценок конструкционных элементов ультразвуковых экстракторов // Вестник ВСГУТУ 2021. № 3(82). С. 26-33.
- Мартовщук В.И., Лобанов А.А., Мартовщук Е.В. Механохимический метод активации технологического процесса рафинации растительных масел // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2020. № 23 (374-375). С. 23-26.
- Sabater C., Sabater V., Olano A. et al. Ultrasound-assisted extraction of pectin from artichoke by-products. An artificial neural network approach to pectin characterization // Food Hydrocolloids. 2020. V. 98. P. 105238.
- Тепляков Ю.А., Рудобашта С.П., Нечаев В.М., Климов А.М. Кинетический расчет процесса экстрагирования для непористых гранулированных материалов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2009. Т. 15. №2. С. 330-336.
- Кузнецова Е.В., Макаров С.Ю. Оптимизация условий экстрагирования растительного сырья в технологии ликероводочных изделий // Евразийский Союз Ученых. 2019. № 3-5 (60). C. 44-48.
- Sindermann E.C., Holbach A., de Haan A., Kockmann N. Single stage and countercurrent extraction of 5-hydroxymethylfurfural from aqueous phase systems // Chemical Engineering Journal. 2016. V. 283. P. 251-259. doi: 10"l016/j.cej.2015.07.029
- Hewitson P., Sutherland I., Kostanyan A.E., Voshkin A.A. et al. Intermittent counter-current extraction—Equilibrium cell model, scaling and an improved bobbin design // Journal of Chromatography A. 2013. V. 1303. P. 18-27. doi: 10.1016/j.chroma.2013.06.023
- Jaritsch D., Holbach A., Kockmann N. Counter-current extraction in microchannel flow: current status and perspectives//Journal of Fluids Engineering. 2014. V. 136. №. 9. doi: 10.1115/1.4026608
- Zhang Q., Bian Y., Shi Y., Zheng S. et al. An economical and efficient technology for the extraction of resveratrol from peanut (Arachis hypogaea) sprouts by multi-stage countercurrent extraction // Food chemistry. 2015. V. 179. P. 15-25. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.01.113
- Yang X.F., Ren P., Yang Q., Geng J.S. et al. Strong periodic tendency of trivalent lanthanides coordinated with a phenanthroline-based ligand: cascade countercurrent extraction, spectroscopy, and crystallography // Inorganic Chemistry. 2021. V. 60. №. 13. P. 9745-9756. doi: 10.1021/acs.morgchem.lc01035
- Haghighi H.K., Moradkhani D., Salarirad M.M. Separation of zinc from manganese, magnesium, calcium and cadmium using batch countercurrent extraction simulation followed by scrubbing and stripping // Hydrometallurgy. 2015. V. 154. P. 9-16. doi: 10.1016/j.hydromet.2015.03.007
- Holtman K.M., Offeman R.D., Franqui-Villanueva D., Bayati A.K. et al. Countercurrent extraction of soluble sugars from almond hulls and assessment of the bioenergy potential // Journal of agricultural and food chemistry. 2015. V. 63. №. 9. P. 2490-2498. doi: 10.1021/jf5048332
- Hartland S. Counter-current Extraction: An Introduction to the Design and Operation of Counter-current Extractors. Elsevier, 2017.
- Xiang W., Liang S., Zhou Z., Qin W. et al. Lithium recovery from salt lake brine by counter-current extraction using tributyl phosphate/FeC13 inmethyl isobutyl ketone//Hydrometallurgy. 2017. V. 171. P. 27-32. doi: 10"l016/j.hydromet.2017.04.007
- Injarean U., Pichestapong P., Kewsuwan P., Laohaphornchaiphan J. Batch simulation of multistage countercurrent extraction of uranium in yellow cake from monazite processing with 5% TBP/kerosene // Energy Procedia. 2014. V. 56. P. 129-134. doi: 10.1016/j.egypro.2014.07.140
