CC BY
18
УДК 664:661:12
Бшонога Ю.Л., доктор техшчних наук, професор, Щж Б.Р., доктор техшчних наук, професор, Варивода Ю.Ю., кандидат технiчних наук, доцент,
Драчук У.Р., асшрант © Лье1еський нащональний ушеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт
iмет С.З.Гжицького
ОПТИМАЛЬН1 ПАРАМЕТРИ ПРОХОДЖЕННЯ ДИФУЗ1ЙНИХ ПРОЦЕС1В ПРИ ЕКСТРАГУВАНН1 ХОНСУРИДУ
Розрахоеано оптимальн параметри подрiбнення хрящiе трахег та носа забтних теарин при екстрагуеанн хонсуриду, е граетацтному екстракторi естаноелено оптимальну кутоеу шеидюсть обертання еiдцентроеого екстрактора.
Ключоei слова: критерт Рейнольдса, критерт Архiмеда , оптимальний дiаметр подрiбнення, базоеий розчин, поеерхнеео-актиена речоеина (ПАР).
Ступшь подрiбнення сировини впливае на гщродинам^ проходження дифузшного процесу в приповерхневш дшянки окремо! частинки сировини. В данш ситуаци треба виршити задачу оптимiзащf. З одного боку, при зменшенш середнього дiаметра подрiбнено! сировини зростае загальна площа фактичного контакту твердо! частинки i екстрагента, що позитивно впливае на штенсившсть виходу екстракту (загальна площа фактичного контакту оберненопропорцшна до величини середнього дiаметра подрiбнено! сировини). З шшого боку, при збшьшенш величини середнього дiаметра подрiбнено! сировини зростають критерп Рейнольдса, Архiмеда i швидкiсть омивання екстрагентом поверхнi кожно! частинки. Цей факт сприяе штенсифжацп виходу екстракту в турболiзований екстрагент.
Ефективнiсть виходу екстракту з подрiбнено! сировини зростае при використаннi вщцентрового екстрактора з псевдозрiдженим шаром [1]. При цьому проводимо подрiбнення сировини до середнього дiаметра dc ~ 1 мм для випадку використання базового екстрагента та запропонованого нами. Параметр оптимiзацil у даному випадку - кутова швидкiсть обертання мацерацiйного бака екстрактора.
Мета дано! роботи - розрахувати оптимальш параметри подрiбнення для грав^ацшного екстрактора та оптимально! кутово! швидкост обертання барабана вiдцентрового екстрактора, а також показати позитивний вплив ПАР на штенсившсть виходу екстракту в обох випадках.
Показуемо розрахунок оптимально! кутово! швидкост обертання барабана вщцентрового екстрактора при використанш як екстрагента базового розчину (1% K2CO3 в 25% KCL ).
© Бшонога Ю.Л., Цга: Б.Р., Варивода Ю.Ю., Драчук У.Р., 2008
9
фiзичнi характеристики сировини i екстрагента в даному розрахунку е такими:
рч - 1320кг \ м3 - густина сировини (хрящiв), рс - 1181 кг \ м3 - густина екстрагенту, о- 0,0874Н \ м - коефiцiент поверхневого натягу, р - 0,00122 Па • с - коефiцiент динамiчно! в'язкостi , cos 9 - 0.66 - гщрофшьшсть хрящiв.
1. Критерш оптимiзащ! при вiдцентровiй екстракци визначаемо з рiвностi [2] за невщомо! оптимально! кутово! швидкостi обертання :
Вц _ 3,076
(acos^)3-рс2 _ 3 I (0,0874• 0,66)3-11812 _ 392
¡Сю'т(рч-рс) Y 0,001224ю 0,2(1320-1181) юи'33
2. Оптимальне значення критерiю Рейнольдса: R _ 2В _ 786
опт _ 2Вц _ 0~3? ,
ю '
3. Модифiкований критерш Архiмеда за невщомо! оптимально! кутово! швидкост обертання барабана:
_ю2 • r • d3(Рч-рс)р _ ю2 • 0,2• (10 3)3(1320-1181)-1181 _ ,
Агт _ 2 _ „ ЛЛ1002 _ 2,2Ю
U 0.001222
4. Робоче значення критерiю Рейнольдса для перехiдного режиму осадження :
Re„ _ 0,152(¥АГт)0,715 _ 1,15ю143,
5. Оптимальна кутова швидкiсть обертання екстрактора знайдено шляхом прирiвнювання значень критерiю Рейнольдса в п. 2 i 4:
1,15ю143 _ ю _ 40,79с-1,
ю ,
Розрахуемо оптимальну кутову швидкiсть обертання вiдцентрового екстрактора при використанш запропонованого нами розчину , з додаванням поверхнево-активно! речовини (ПАР) до базового екстрагента. ПАР - в нашому випадку е бутанол [3] 5% до маси екстрагента. Пщ впливом ПАР змшюються основш фiзичнi характеристики базового екстрагента (коефщент поверхневого натягу, коефiцiент динамiчноl в'язкостi, косинус кута змочування ).
Фiзичнi характеристики сировини i запропонованого екстрагента встановлено експериментально:
рч - 1320 кг \ м3 - густина сировини (хрящiв), рс - 1165 кг \ м3 - густина екстрагенту, о- 0,0561 Н \ м - коефщент поверхневого натягу, р - 0,00042 Па • с - коефiцiент динамiчно! в'язкостi , cos 9 - 0.99 - гщрофшьшсть хрящiв.
10
вц = 3,076
ц
1. Критерш оптимiзацi! при вщцентровш екстракцп :
(а-cos в)3 -р2 ,, I (0,0561 0,99)3 -11652 765
6 -= 3 07 6-=-
\/i4a2r(p4-рс) ' у 0,000424g2 0,2(1320-1165) д0'33 '
2. Оптимальне значення критерш Рейнольдса :
R = 2В = 1531
^еопт = 2Вц = 03? ,
3. Модифiкований критерш Архiмеда:
А = g2 -0,2-(10-3)3(1320 -1165) 1165 = 2 040
rm /и2 0.000422 , ,
4. Робоче значення критерш Рейнольдса для переидного режиму:
Re„ = 0,152(щ Arm )0,715 = 1,08g1'43,
5. Оптимальну швидкiсть обертання знайдемо, прирiвнявши значення критерпв Рейнольдса п. 2 i 4 :
1,08g1'43 = 15031 0= 61,7с-1, g '
Вирахуемо i порiвняемо робоче значення критерпв Рейнольдса для перехщного режиму осадження з базовим i запропонованим нами розчинами, прирiвнявши пункти 4 першого i другого розрахунюв, використавши вiдоме спiввiдношення [2] :
Re6 = 1,15 - 42,711,43 = 246 Re з = 1,08-61,71,43 = 396
М„ Re3
Мбб Re6
Reo
vRe6
-0,66
1,3, - кращi екстрагуючi властивостi.
Це означав, що штенсившсть виходу екстракту при використаннi запропонованого нами розчину зростае на 30%.
Розрахуемо оптимальнi параметри подрiбнення хрящiв трахе! та носа забiйних тварин для максимально! штенсивност процесу екстрагування хонсуриду при використаннi гравiтацiйного екстрактора. Розрахунок проведемо з використанням фiзичних характеристик базового розчину i запропонованого нами з ПАР. Фiзичнi характеристики екстрагенив i сировини викладенi вище.
Екстрагування базовим розчином.
1. Критерш оптимiзацi! при гравiтацiйнiй екстракцi! [4] :
Вц = 3,076
(а- cos&)3-Рс2 = 3 07 1 (0,0874-0,66)3-11812 = 205
/g(P4-Рс) ' V 0,0012249,8(1320-1181)
2. Оптимальне значення критерiю Рейнольдса : Re_ = 2В = 410,
опт '
3. Оптимальне значення критерш Архiмеда для перехiдного режиму осадження:
11
¥Агопт =
(т
Re
опт
к 0,152; опт
Аг = 82570,
4. Оптимальна товщина ламшарного при поверхневого шару :
5пт = з
М 0,001222 ^^
И = з-^-= о, 097мм,
ЯР ~РСР \ 9,8(1320 -1181)1181 5. Оптимальний дiаметр подрiбнення хрящiв трахе! та носа: й
опт
= ^^ = 43,54 :
d опт = 0,097 • 43,54 = 4,2 мм
Екстрагування розчином з додаванням ПАР
1. Критерш оптимiзащl при грав^ацшнш екстракци :
Вц = 3,076
(а • cos 0)3 -рс2 = 3 07 I (0,0561 •0,99)3 -11652 = 405
МЯ(Рч -Рс) ' \ 0,000424 • 9,8(1320 -1165)
2. Оптимальне значення критерш Рейнольдса: Яе опт = 2- В = 810,
3. Оптимальне значення критерш Архiмеда для турбулентного (Т) режиму осадження (Яе опт > 500) :
Аг =
( Яе опт /1,744
=281436,
0,77
4. Оптимальна товщина ламшарного при поверхневого шару:
I М I 0,000422 _
<5опт = 3---= 3-2-= 0,046мм,
Ь(Рч-Рс)Рс \ 9,8(1320-1165)1165 ' '
5. Оптимальний дiаметр подрiбнення хрящiв: й
опт
Порiвняeмо:
= ^ Агопт = 65,53, d опт = 0,046 • 65,53 = 3мм
М„ Яез0,5 • й
0,5 й2 (-Ое°,5 Л0,66 8100 5 -4,22 (810 л0,66
Мл Яеб 05- й2
& 0.6«
4100,М2 I 410
•0,66 I «3,2 раза
1з V б У
кращi екстрагуючи властивостi , де Мз i Мб маси екстракту , що
видiляються з сировини за одиницю часу .
Висновки :
1. Бутанол в кiлькостi 5% до маси базового екстрагента як ПАР дае можливють в 1,3 раза покращити екстрагуючi властивостi при виробництвi хонсуриду.
2. При використанш гравiтацiйного екстрактора штенсифжащя процесу екстрагування з застосуванням бутанолу збiльшуеться в 3 рази.
12
Лiтеpaтуpa
1. Бшонога Ю.Л., ^авщв P.K Оптимiзацiя параметрiв вщцентрового екстрагування у псевдозрiдженомy шарi при виробництвi органопрепаратiв // Наyковi пращ ОНЛХТ. - 2006. - Випуск № 28 . - С. 174- 181.
2. Бшонога Ю.Л. Оптимiзацiя параметрiв подрiбнення твердо1' сировини тд час розчинення та екстракци в полi гравiтацiйниx та вiдцентровиx сил // Biсник Н.У „Львiвська полiтеxнiка". - 2004. - № 481.-С . 104 - 116.
3. Бшонога Ю.Л. , Цдж БР., Варивода Ю.Ю., Драчук УР. Удосконалення теxнологiчного процесу виробництва xонсyридy iз застосуванням ÜAP . // Нау^ працi ОНЛХТ . - 2007 . - Випуск №30 . - С . 190 -193 .
4. Бшонога Ю.Л. Оптимальш параметри подрiбнення сировини при виробництвi адренокортикотропного гормону (AKrT) з використанням псевдозрiдженого шару. // Науковий вкник ЛНABМ iменi С.З. Гжицького. - 2003. - Т. 5. , № 4 . - С. 3-7.
Сmammя нaдiйшлa дo pедaкцiï 2.09.2008
13
