发布时间 : 星期六 文章中国农大食品工程原理 第9章(6) 浸出和萃取更新完毕开始阅读1153cb1343323968011c92c2
第9章 浸出和萃取
浸出和萃取是指加溶剂于混合物,利用溶剂对不同物质具有不同溶解度,从而使混合物得到完全或部分分离的过程。如果被处理的混合物为固体,则称为浸出或浸取;如
果被处理的混合物为液体,则称为液—液萃取或萃取。 分离的依据:组分的溶解度不同。 1 浸出
1.1 浸出理论
1.1.1 浸出体系组成的表示方法
浸出体系为三组分体系:①溶质A;②溶剂S;③惰性固体B。 组成关系用等腰直角三角形相图表示,如下图所示:
在三角形相图中:
①三个顶点分别表示三种纯组分(100%); ②三角形的任一边表示一个两组分混合物; ③三角形内的任一点表示一个三组分混合物;
④平行于任意一边的直线表示其所对顶角组分的一个恒定组成,如图中的JK直线上的任一点均表示B组分的组成为40%。 按以上规定,得图中M点的组成为: xA= 0.30;xB= 0.40;xS= 0.30
1.1.2 浸出系统的平衡关系
浸出平衡:固体空隙中溶液的浓度等于固体周围溶液的浓度。 理论级:能够达到浸出平衡的浸出级(器)。 1.1.3 溢流与底流平衡关系的表达
溢流:浸出完成后,从浸出器顶部排出的均相溶液(清液); 组成:A+S。
底流:从浸出器底部排出的残渣; 组成:B+A+S。
在三角形相图上,溢流的组成点位于AS边上(图中E点);底流的组成位于BE联线上(图中R点)。
下列符号的意义:
yA(或y)-溢流中溶质A的组成; xA(或x)-底流中溶质A的组成。 1.1.4 杠杆规则
表达组成与该点质量的关系。 对BME线段:
RRM?EME (M为支点) MRM?ERE (R为支点) MME?RRE ( E为支点)
对FMS线段:
FFM?SMS (M为支点)
1.1.5 单级浸出过程的表示
一定量的原料F(含A,B)与一定量的纯溶剂S混合,物系点M位于SF连线上;其位臵由S/F决定;浸出平衡后,得溢流E和底流R。 基本物料关系:
F+S=M=R+E
平衡关系:
RRM?EME
上两式联立可解得R,E。
1.2 浸出速率
浸出过程由以下3个步骤组成: ①溶剂进入固体内,溶解溶质A;
②溶解的溶质从固体内部扩散到固体表面;③溶质从固体表面扩散到外部溶液主体。
浸出速率U:单位时间、单位浸出表面浸出的溶质质量,即
dW U?Ad?
一般,U可用下式表示:
dW?K(xa?x) U?Ad?式中: A-固液接触面积,m2;
x-溶液主体内溶质的浓度;
xa-固体表层溶质的浓度(溶质的溶解度); K-质量传送系数。
对间歇式浸出装臵,浸出液的总体积V为定值,故有下列关系式: dW=Vdx
Vdx??K(xa?x)
Ad?dxKA?(xa?x)
或
d?V积分上式
dxKA?d???x?xV0x0a得:
x?
xa?x0KALn??
xa?xV一般,物料经过破碎或切片后表面积增加,浸出速率增大。但应注意,物料如果
过度破
碎,往往会阻碍溶剂在罐内的流动,并导致一些杂质成分流入溶液中,反而造成分离困难。
1.3 浸出操作的流程 三种基本流程如下:
(1)简单接触法
为间歇式浸出操作。基本过程为: 混合、浸出→分离得溢流和底流。 如图(a)所示。
(2)错流多级接触法
数组简单接触法浸出装臵依序排列,原料从头贯穿至尾,而每级分别有溶剂的进出。如图(b)所示。 (3)逆流多级接触法
逆流多级接触法是将数个浸出装臵串联,原料和溶剂均是从头贯穿至尾,但流动方向相反。如图(c)所示。 (4)连续微分逆流接触法
连续微分逆流触法是指在浸出装臵内,物料 与溶剂互成逆向连续接触的浸出操作。
1.4 浸出操作计算
计算项目:①浸出所需的时间;②浸出器的大小;③溶剂用量;④浸出级数。 ①浸出所需的时间决定于浸出的速率。 ②浸出器的大小,通常也凭经验确定。 一般,V料=75~80%V器。
③溶剂的用量由物料衡算式求出。
④浸出器的级数由操作条件和分离要求确定。
浸出效率:浸出所需的理论级数N与实际级数NR之比,即: η=N/NR
浸出级数的求取有代数计算方法和图解法两种。 (1) 浸出级数的代数计算法 适用条件:恒底流。
恒底流:从每一个浸出器底部排出的底流量均相同。