Вплив режимних параметрів на кінетику безперервного віброекстрагування з рослинної сировини

Abstract

У статті досліджено вплив режимних параметрів процесу безперервного віброекстрагування на кінетику окремих стадій вилучення цільових компонентів із сировини рослинного походження. Показано, що для безперервного процесу на зовнішній масообмін впливає не тільки інтенсивність коливань, але й глибина взаємодії окремих пульсуючих потоків, що генеруються одночасно транспортувальними та фільтрувальними елементами тарілок, які здійснюють протитечійне розділення фаз. Низькочастотні механічні коливання реалізують інтенсивний рух частинок в об’ємі апарата, а також сприяють різкому зростанню швидкості кожної відносно екстрагента, що, у свою чергу, призводить до збільшення питомої активної поверхні міжфазового контакту та підвищення швидкості конвективної дифузії, незалежно від ступеня подрібнення твердої фази. Наявність інформації про кінетичні коефіцієнти та їх зміну під час процесу залежно від гідродинамічних умов і технологічних параметрів надає можливість встановлювати оптимальний час вилучення, залишок цільового компонента в шроті, а також ефективність апаратурного оформлення процесу. Результати дослідів узагальнено у функціональних координатах коефіцієнта масовіддачі від критерія Рейнольдса, що віддзеркалюють вплив на зовнішній масообмін турбулентних пульсуючих струменів, генерованих переточними елементами вібротранспортувальних пристроїв. Експериментально встановлено гідродинамічний режим роботи апарата, що забезпечує стрімке зростання коефіцієнта масовіддачі, стабілізуючись на певному рівні, внаслідок зниження умов екранування часток сировини між собою. Математичний опис зовнішнього масообміну в умовах нестаціонарного перенесення речовини при віброекстрагуванні отримано у вигляді рівнянь для розрахунку поточної концентрації цільового компонента та мінімального часу досягнення рівноважного стану процесу, які можливо використовувати при конструюванні й оптимізації твердофазових екстракторів. The influence of regime parameters of the process of continuous vibroextraction on the kinetics of individual stages of extraction of the target components from raw materials of plant origin ihas ben presented. It has been shown that for continuous process external mass transfer is affected not only by the intensity of oscillations, but also by the depth of interaction of individual pulsating flows, which are generated simultaneously by the transport and filter elements of the plates, which simultaneously carry out counter-current phase separation. Low-frequency mechanical oscillations realize the intense movement of particles in the volume of the apparatus, as well as contribute to a sharp increase in the velocity of each particle relative to the extractant, which, in turn, leads to an increase in the specific active surface of interphase contact and increase the speed of convective diffusion, regardless of the degree of subtraction. The availability of information on kinetic coefficients and their change during the process, depending on the hydrodynamic conditions and technological parameters, provides an opportunity to determine the optimal extraction time, the remainder of the target component in the meal, as well as the efficiency of the process design. The results of the experiments are summarized in the functional coordinates of the mass transfer coefficient of the Reynolds criterion, which reflect the influence on the external mass transfer of turbulent pulsating flows generated by the transverse elements of the vibrating transport devices. The hydrodynamic mode of operation of the device is experimentally established, which provides a rapid growth of the mass transfer coefficient, stabilizing at a certain level, due to the decrease in the screening conditions of the particles of raw materials among themselves. The mathematical description of the external mass transfer under conditions of non-stationary transfer of a substance during vibration extraction is obtained in the form of equations for calculating the current concentration of the target component and the minimum time to reach the equilibrium state of the process, which can be used in the design and optimization of solid-phase extractors.