63 / 66
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» № 1, 2017
63
Рисунок 3 – Влияние начальной температуры на
кинетику экстрагирования сухих листьев березы:
1 –
t
= 20°C; 2 –
t
= 40°C; 3 –
t
= 60°C
Рисунок 2 – Влияние начальной температуры на
кинетику экстрагирования сухих листьев крапивы:
1 –
t
= 20°C; 2 –
t
= 40°C; 3 – t = 60°C
Результаты и их обсуждение
На рисунке 2 и 3 показано влияние начальной температуры экстрагента на кинетику
извлечения экстрактивных веществ из сухих листьев крапивы и березы.
Из результатов видно, что повышение температуры от 20 до 60
о
С способствует ускорению
процесса экстрагирования с 20 до 12,5 мин и с 25 до 20 мин, при экстрагировании листьев крапивы
и березы соответственно. Эффективность процесса при этом снижается (таблица 1) из-за увеличения
энергозатрат, складывающихся из подведенной к системе механической и тепловой энергии.
Таблица 1 – Результаты исследования влияния начальной температуры экстрагента на кинетику процесса
Температура
экстрагента, °C
Время
достижения
равновесной
концентрации,
мин
Значение
равновесной
концентрации,
% масс
Энергия,
затраченная
на нагрев
экстрагента,
Дж
·
10
-3
Количество
подведенной
энергии, Дж
Эффективность
процесса,
(кг/(Дж·с))
·
10
6
начальная
конечная
Высушенные листья крапивы
20
22
20
0,8
-
1080
6,3
30
26
20
0,8
42
1080
0,1
40
35
15
0,8
84
810
0,08
50
42
15
0,8
126
810
0,05
60
47
12,5
0,8
168
675
0,04
Высушенные листья березы
20
21
20
0,9
-
360
12,98
30
25
20
0,9
42
360
0,165
40
34
15
0,9
84
270
0,083
50
40
15
0,9
126
270
0,055
60
45
12,5
0,9
168
225
0,041
Анализ данных, представленных в таблице 1, показывает, что уменьшение затрат энергии,
связанное с сокращением времени достижения равновесной концентрации, намного меньше затрат
энергии, необходимых на нагрев экстрагента. Таким образом, подвод тепловой энергии приводит
к увеличению затрат на получение готовой продукции.
На рисунке 4 и 5 показана кинетика выхода экстрактивных веществ при многократном
использовании экстрагента. Согласно полученным данным, увеличение начальной концентрации
приводит к увеличению времени достижения равновесия. Объяснением этому может служить, во-первых,
увеличение плотности, динамической вязкости экстрагента, приводящей к уменьшению коэффициента
молекулярной диффузии при работе аппарата, во-вторых, снижение движущей силы процесса.
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека