Екстрагування гепарину з використанням псевдозрідженого шару у гравітаційному екстракторі та оптимізація параметрів подрібнення сировини Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

УДК 637.6;615.361].02

Бшонога Ю.Л., доктор техшчних наук ©

Драчук У.Р., аспiрант Варивода Ю.Ю., кандидат технiчних наук Лье1еський нацюнальний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт

¡мет С.З. Гжицького

ЕКСТРАГУВАННЯ ГЕПАРИНУ З ВИКОРИСТАННЯМ ПСЕВДОЗР1ДЖЕНОГО ШАРУ У ГРАВ1ТАЦ1ЙНОМУ ЕКСТРАКТОР1 ТА ОПТИМ1ЗАЦ1Я ПАРАМЕТР1В ПОДР1БНЕННЯ СИРОВИНИ

Ключовi слова: поеерхнеео-актиет речоеини (ПАР), припоеерхнееий ламтарний (Л) шар, оптимальний параметр подр1бнення, псеедозргджений шар.

При виробництвi органопрепараив, а саме гепарину, проводиться цший ряд фiзико-механiчних процеЫв. Для прискорення деяких з них використовуеться рухома апаратура [1], що е досить дорогим процесом, а це пов'язано з тим , що вщбуваються значш витрати енерги.

Нами ранiше було запропоновано додавати поверхнево-активну речовину (ПАР) у розчин екстрагенту [2] для зменшення товщини приповерхневого ламшарного (Л) шару, що виникае навколо подрiбненоi частинки сировини, яка рухаеться турбулентно, а також проводити процес екстрагування гепарину у псевдозрщженому шарi, що дозволяе зменшити споживану потужнiсть. Екстрагування при перемшуванш мае дещо бшьший показник споживано! потужностi, що е менш енергетично вигiдним.

Розглянувши детальшше технологiчну схему виробництва гепарину [1, ст.113-116] бачимо, що сировину (легеш) подрiбнюють до середнього дiаметра 2-5 мм. Дiапазон подрiбнення е досить широкий, тому нами виршено оптимiзувати параметр подрiбнення сировини при виробництвi гепарину у випадку застосування як екстрагенту промислового розчину i розчину з додаванням ПАР.

Розрахуемо середнш дiаметр частинок подрiбнених легенiв при екстрагуванш гепарину у гравiтацiйному екстракторi iз застосуванням промислового розчину за запропонованою ранiше методикою [3 ].

Фiзичнi характеристики промислового розчину (5% розчин кухонно! солi) е такими: густина сировини сч =664 кг/м3, густина розчину (екстрагента) сс=1039 кг/м3, коефщент поверхневого натягу розчинуу =0,01150 Н/м, коефiцiент динамiчноl в'язкостi розчину м=0,0105 Па■ с, коефiцiент форми частинки ¥ =0,58, гщрофшьшсть частинки cos9=0,88.

© Бшонога Ю.Л., Драчук У.Р., Варивода Ю.Ю., 2009 10

В = 3,07 6

(а- œs0)3 • Pc

ß4g(Pa - Рч )

= 3,076

(0,01150• 0,88)3 • 10392

0,0010549,8(1039 - 664)

= 72,1

Екcтpaгувaння бaзовим розчином.

1.Критерш оптимiзaцiï при гpaвiтaцiйнiй екcтpaкцiï:

2

2.Оптимaльне знaчення кpитеpiю Рейнольдca: Re _ = 2В = 144

3.Оптимaльне знaчення кpитеpiю Аpхiмедa:

у Ar =

Re

\1,4

0,152

=14693

Ar =31501

опт

4.Оптимaльнa товщинa лaмiнapного приповерхневого шapу:

ö„„ = 3

ß

g(Рч - Pc )Pc \

0,001052

9,8(1039 - 664)1039

= 0,066мм

5.Оптимaльний дiaметp подpiбнення легенiв:

d

= = 31,58

d = 31,58• 0,066 = 2,08 « 2мм

6.Оптимaльнa швидккть подaчi екcтpaгентa в екcтpaктоp:

V„=—-QS4M= 14440,00105 =0,0728M/C

L4c, 2Ч10-3Ч1039

опт c

7. Критери Рейнольдca в т.К i т. В криво1' пcевдозpiдження [4 ст..94, 98 ]:

Re¿ =

Ar

31501

1400+5,22^/ Arпт 1400+5,22^

, = 13,54

=

Ar

31501

: = 262

18+0,575^ Aronm 18+0,575^31501

8. Оптимaльнa неодноpiднicть пcевдозpiдженого шapу для мaкcимaльноï iнтенcивноcтi пpоцеcу екcтpaгувaння при викоpиcтaннi бaзового розчину[5]:

= 1,276

s=

опт

Г 2 \0,21 ,

^18—еопт +0,36—еоптП (

Ar„

18144+0,364442 31501

11

3

Як бачимо, оптимальний середнш дiаметр подрiбнення легешв вписуеться у дiапазон, що запропоновано в робой [1]. Збшьшувати величину середнього дiаметра (Нс) подрiбнення до 5мм, а навт до 3 мм вважаемо недоцшьним, оскiльки е обернено пропорцшним до загально! площi контакту сировини з екстрагентом. Якщо взяти Нс«4мм, то це означае, що загальна площа контакту та штенсившсть виходу екстракту iз сировини зменшиться у 2 рази порiвняно з отриманими нами розрахунками, що е недопустимим.

При додаваннi до розчину екстрагенту бутанолу в якост ПАР, оптимальну концентрацiю яко! встановили експериментально [6], фiзичнi характеристики розчину стали такими: густина розчину екстрагента ^=1030 кг/м3, коефiцiент поверхневого натягу розчинуу =0,00516 Н/м, коефiцiент динамiчноl в'язкостi

м=0,00025 Па■ с, коефщент форми частинки¥ =0,58, гщрофшьшсть частинки cos9=0,98.

1. Параметр оптимiзацil при гравiтацiйнiй екстракци:

В=3,07б

а ■ cos#)■ рр2 -= 3,07 .б

М'g (Ре - Рч ) ' 1

(0,00561 ■ 0,98) ■ 10302

--—-= 148

0,0002549,8 (1031 - 664)

2. Оптимальне значення критерiю Рейнольдса:

8„„ = 3

Re=29б

V

М

g(Рч - Ре )Ре \

0,001052

9,8(1039 - 664)1039

= 0,066мм

3. Оптимальне значення критерш Архiмеда для перехiдного (П) режиму осадження:

Аг =

( Яеопт /0,152

опт ?_

0,58

.1,4

=86382

4. Оптимальна товщина ламiнарного приповерхневого шару:

d

8 = 3

ЛЯЖ А

М

= 3

g(Рч - Ре )Ре \

0,000252

9,8(1030 - 664)664

= 0,025мм

5. Оптимальний дiаметр подрiбнення легенiв:

= = 42,20

V =

d = 0,025 ■ 42,20 = 1,055 «1мм

опт

6. Оптимальна швидкiсть подачi екстрагента: Яе Чм 29640,00025

опт _ '

Н 4с 1410 41030

-=0,0718м/с

опт с

7. Критери Рейнольдса в т.К i т. В криво! псевдозрщження[ст..94,98]:

=

12

Аг„

86382

1400+5,22^/ Агопт 1400+5,22^86382

= 29,44

Re -_Ашт_-_86382__ 464

В~ I-_ I-— tut

В 18+0,575у Агопт 18+0,575^86382

8. Оптимальна неоднорiднiсть псевдозрiдженого шару для максимально! штенсивност процесу екстракци при використаннi запропонованого екстрагента[Боруля]:

s

опт

f 2 \0,21 , 2 ч0,21

18Reоnm +0,36Re(ynm^

Ar„

18-296+0,36-2962 86382

- 0,836

Проаналiзувавши розрахунки наведенi вище, бачимо що неоднорiднiсть псевдозрiдженого шару при використанш базового i запропонованого нами розчишв майже не змiнюeться, тому споживана потужшсть в обох випадках майже однакова. Порiвнявши оптимальнi параметри подрiбнення легенiв при використаннi обох розчишв за вщомою методикою [7], маемо:

М Яе„05 • ( Я^0 5 _ 296°,5 • 22 Г 296°,5

з

Мй Re/5 - d2

Re 0 5

- 0,66

1440,5 -12

05- - 0,66 v 144 j

5,38 раза кращ1

V б j

екстрагуюч1 властивосп.

Це спiввiдношення показуе показуе, у скiльки разiв збiльшуeться маса екстракту, що виходить з частинок з оптимальним середшм дiаметром подрiбнення сировини при застосуваннi базового та запропонованого розчину. Тому, слщ сказати, що за даними розрахунками штенсившсть екстрагування зростае приблизно у 5 разiв (а це добрий результат).

Висновок.

1.Використана ПАР в екстрагент при виробництвi гепарину дозволяе зменшити оптимальний середнiй дiаметр подрiбнення сировини при екстрагуванш у псевдозрiдженому шарi в системi тверде тiло-рiдина приблизно у 2 рази.

2. При такш оптимiзацil iнтенсивнiсть виходу екстракту з подрiбненоl сировини зростае у 5 разiв, що дозволяе прискорити процес i економити енергоресурси.

Л1тература:

1. Гуров В.А., Иноземцева М.А., Замиховский А.Б. Справочник по производству органопрепаратов. М: Пищевая промышленность. 1970. -317с.

2. Бшонога Ю.Л., Бшонога Д.М., Варивода Ю.Ю. Деякi аспекти енергозбереження при виробництвi iнсулiну// Науковий вкник ЛД АВМ iменi С.З. Гжицького Том 3 (№4), Випуск 3. 2001-С217-220.

3. Бшонога Ю.Л., Бшонога Д.М. Оптимальш параметри подрiбнення сировини при виробництвi iнсулiну з використанням псевдо зрщженого шару // Науковий вкник ЛД АВМ iменi С.З.Гжицького, Том 5 (№2) Частина1 2003. С. 215-218.

13

4. Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств.- М.: Агропромиздат.-1991.-432с.

5. Боруля В.А., Ганжа В.Л., Ковенский В.И. Гидродинамива и теплообмш в псевдоожиженном слое под давленим. - Минск.- «Наука и техника».-1982.-203с.

6. Кучер, Елисеев Поверхностно-активные вещества и биотехнология. -Киев- "Наукова думка". - 1991.-113с.

7. Бшонога Ю.Л. 1нтенсифжащя та оптимiзацiя тепломасообмшних процеЫв при виробництвi органопрепараив i переробщ вторинно! сировини м'ясокомбiнатiв: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктор техн. наук: спец. 05.18.12. »Процеси та обладнання харчових, мжробюлопчних та фармацевтичних виробництв» / Ю.Л. Бшонога. - Одеса, 2006. - 36, [14-18]c.

Стаття надшшла до редакцИ 3.04.2009

14