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《第四節(jié) 固液浸提與浸提設備》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第四節(jié)固－液浸提與浸提設備一、固－液浸提原理二、單級浸提與多級浸提三、浸提設備Thesolidliquidof－immersestoliftandimmersetolifttheequipments一、固－液浸提原理1.浸提過程在生物化工的分離提取過程中，許多目的成分存在于固體材料中，可采用無機溶劑或有機溶劑將其溶解轉入溶液，從而使目的成分與固體材料分離，此操作常稱為固－液浸提，簡稱浸提或浸取。例如，迷迭香抗氧化劑的提取迷迭香(枝葉)水蒸氣蒸餾餾分油水分離粗油精制精油迷迭香精油預處理(晾干、粉碎)浸提渣浸提液95％C2H5OH⑴浸提固－液浸提是液相(溶
2、劑)與固相(材料)通過接觸而進行的傳質過程，一般認為可包含以下五個步驟。⑵浸提過程界面液相主體固相主體液膜③溶解固相內(nèi)部的溶質(目的成分)在與溶劑的相互作用下，進入溶劑(溶解)形成溶液。溶液②溶劑擴散到固體內(nèi)部到達固相表面的溶劑微粒，進一步通過擴散進入到固相內(nèi)部，并與固體相內(nèi)部的溶質(目的成分)作用。溶質①溶劑穿過液膜到達固相表面液相主體的溶劑微粒(分子團)，通過擴散穿過液膜到達固相表面。溶劑界面液相主體固相主體液膜溶液溶質④溶液擴散到固相表面固相內(nèi)部的溶質與溶劑形成的溶液，通過固體空隙以擴散的形式到達固相表面。溶劑⑤溶液進入液相主體通過固擴散到達固相
3、表面的溶液，再以擴散的形式穿過液膜進入液相主體。在生物化工生產(chǎn)中，固相物質(材料)通常是粉碎成顆粒以后再進行浸提。這樣，我們可以此可認為，上述五個步驟中，溶液中的溶質通過固相空隙以擴散的形式到達固相表面是傳質阻力的控制步驟。實驗告訴我們，在浸提操作中，通常隨著浸提過程的進行，浸提速度將越來越慢。Why？2.浸提過程中的平衡關系從浸提過程可知，浸提速度主要與固體顆粒內(nèi)部的溶質與溶劑形成的溶液向固相表面擴散，并穿過液膜進入液相主體的速度有關，這里面就涉及到兩股流體間的平衡關系：假設：固體載體(B)不溶于溶劑，并且在浸提過程中固體顆粒不吸附其內(nèi)部的溶質。這樣
4、，離開某一級的液相溶液（稱為溢流液）與離開該級的沉降漿液（稱為底流或漿液流）中的殘留溶液是相同的。即：溢流液中溶質的濃度與底流溶液中溶質的濃度相等。溢流液漿液(底流)浸提若固體材料中可溶組分為溶質A，溶解溶質的溶劑為浸提劑C，載體B在漿液中的濃度為N；溶質A在溢流液中的質量分數(shù)為xA，在底流液中的質量分數(shù)為yA。若溶質A在浸提劑C中的溶解度為無窮大，根據(jù)實際浸提操作可繪制出N與yA的關系曲線(上圖)；N=0的坐標軸表示固體完全除盡時，溢流液的組成。由于xA=yA，故在x－y相圖上，平衡線是45o線(下圖)。底流曲線與平衡線的關系，由連接線連接(垂直N=
5、0的坐標軸)。xAyA平衡線底流(N與yA)溢流(N與xA)連接線xA、yA浸提平衡相圖二、單級浸提與多級浸提1.單級浸提所謂單級浸提，是指浸提劑C和溶質A只進行一次溶解、傳質的浸提分離過程，其流程如右圖所示。⑴單級浸提流程L0,N0,y0,B漿液漿液L1,N1,y1,BV2，x2溢流液V1，x1溢流液流程圖中：V、L分別表示組成為xA的溢流液量和組成為yA底流液(漿液)量，V、L不包括固體；B為固體載體的量，N為載體B在漿液中的濃度。若M為溶質和溶劑的總質量流量，則單級浸提的物料衡算式為：⑵單級浸提物料衡算L0,N0,y0,B漿液漿液L1,N1,y1
6、,BV2，x2溢流液V1，x1溢流液①總質量流量M=L0+V2=L1+V1②溶質A的質量M?xAM=L0?yA0+V2?xA2=L1?yA1+V1?xA1③溶質B的質量B=N0?L0+0=N1?L1+0=NM?M底流(N與yA)L1L0MNNMV2V1xMxA、yA單級浸提物料衡算例1某廠以己烷為浸提劑，從大豆片中（單級）浸提豆油。用100kg己烷浸提含油20％（質量分數(shù)）的大豆100kg。已知，底流N=1.5(kg不溶固體/kg底流液)為常量。求溢流液量V1及其組成，確定離開該級的底流液量L1。解：已知：進入系統(tǒng)的溶劑V2=100kg，xA2=0，x
7、C2=1.0L0,N0,y0,B漿液漿液L1,N1,y1,BV2，x2溢流液V1，x1溢流液進入系統(tǒng)的漿液B=[100×(1.0-0.2)=80(kg)L0=100×0.2=20[kg(A)]N0=B/A=80/20(kg固體/kg溶液)=4(kg固體/kg溶液)yA0=1.0浸提劑質量分數(shù)載體質量根據(jù)單級浸提的物料衡算式有：M=L0+V2=20+100=120(kg)（總質量流量）L0?yA0+V2?xA2=20×1.0+100×0=120?xAM（溶質A的質量）M點的位置則：xAM=20/120=0.167yA1點的位置由于：B=N0?L0=40×
8、20=120NM(溶質B的質量)則：NM=80/120=0.667⑴根據(jù)杠桿原理，作物料衡算圖
