Экстракция. 
Процессы и аппараты пищевых производств

В результате изучения главы 11 студент должен:

знать

• • теоретические основы технологических процессов различных пищевых производств;
• • устройства аппаратов для реализации соответствующих процессов;

уметь

• • выбирать и проектировать современные аппараты и машины, в наибольшей степени отвечающие особенностям технологического процесса;
• • подтверждать инженерными расчетами соответствие аппаратов условиям технологического процесса;

владеть

• • расчетными методами определения геометрических размеров рабочих органов аппаратов;
• • теоретическими основами и способами практического осуществления процессов, применяемых в пищевой промышленности.

Экстракция в системе «жидкость — жидкость»

Экстракция — это процесс извлечения растворенного вещества из жидкости с помощью другой жидкости, не растворяющейся в первой, но растворяющей экстрагируемое вещество [2, 11—15].

Жидкость, используемая для извлечения, называется экстрагентом. В результате взаимодействия исходного раствора (Е) с экстрагентом (?) получают экстракт (Э) и рафинат (Е). В экстракт переходят извлекаемые компоненты, а рафинат — это остаточный исходный раствор (рис. 11.1).

Экстракция используется для извлечения ценных компонентов из разбавленных растворов и их концентрирования, например, антибиотиков.

Согласно правилу фаз число степеней свободы составляет.

Но поскольку температура и давление в процессе экстракции постоянны, вариантность данной системы равна единице. Следовательно, за;

Рис. 17.7. Схема экстракции.

данной концентрации распределяемого вещества в одной фазе при равновесии соответствует определенная концентрация в другой.

Равновесие в процессах экстракции в достаточно разбавленных растворах подчиняется закону Бертло — Нернста:

гдеу_р, х — равновесные концентрации распределяемого вещества в экстракте и рафинате соответственно; 9 — коэффициент распределения.

Если обе фазы нерастворимы друг в друге, то каждая из них будет представлять собой двухкомпонентную систему, состав которой может быть представлен в координатах Y—X.

При частичной взаимной растворимости жидких фаз каждая из них будет представлять собой трехкомпонентный раствор. Составы трехкомпонентных растворов обычно представляют в треугольной системе координат (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Треугольная диаграмма

В вершинах равностороннего треугольника LME отложены составы чистых компонентов: L — растворитель исходного раствора, М — распределяемое вещество, Е — экстрагент. Каждая точка на сторонах LM, ME, EL соответствует составу двухкомпонентных растворов. Площадь треугольника соответствует составам трехкомпонентных растворов. Например, точка N характеризует тройную смесь, состоящую из 30% растворителя исходного раствора L, 41% экстрагента Е и 30% распределяемого вещества М.

С помощью треугольных диаграмм возможно изображение равновесных линий. На рис. 11.3 показана линия равновесия фаз при условии, что распределяемое вещество неограниченно растворяется в фазах L и Е, а сами фазы имеют ограниченную растворимость друг в друге.