Лікарське рослинництво: від досвіду минулого до новітніх технологій: матеріали четвертої Міжнародної науково–практичної інтернет–конференції. – Полтава, 14-15 травня 2015 р.
УДК 66.061.34 Шыныбеков Е. А., Казаринов Р. В., Корулькин Д. Ю. факультет химии и химической технологии, Казахский Национальный Университет им.аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ВАКУУМ-СЛИВНОГО И ВИХРЕВОГО ЭКСТРАКТОРОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФИТОПРЕПАРАТОВ Ключевые слова: экстрактор, модель, экстракция в системе твердое тело – жидкость, выщелачивание. В современных условиях рыночной экономики стоит проблема полного использования сырьевых ресурсов. Рациональная переработка растительного сырья должна играть роль в решении этой проблемы: переработка растительного сырья в экстракты, для использования в производстве лекарств, продуктов питания и др. [1,2] Для производства экстрактов используются лекарственные растения, дикорастущие или культивируемые, содержащие БАВ, в которых находится на определенном уровне. Измельченное растительное сырье экстрагируют при любом массовом соотношении системы сырье÷экстрагент, при температуре 40-80 °С. В качестве растворителей применяют воду, этанол, бутанол, метанол, гексан или их растворы в разных концентрациях. Разнообразие экстрагентов позволяет варьировать спектр извлекаемых веществ и делить выделяемые вещества на фракции, а применяя их в определенном порядке, можно достичь практически полного извлечения экстрактивных веществ из растительного сырья. В итоге полученные экстракты обладают не только разной биологической активностью, но и абсолютно другого типа действия. [2,4] Процесс экстрагирования относится к массообменным процессам и протекает за счет диффузии из зоны с высокой концентрацией. К факторам, влияющим на процесс экстрагирования относят: • Гистологическое строение растительного материала (клетки); • Степень и характер измельчения растительного материала; • Разность концентраций; • Температурный режим и длительность экстракции. [3,5] Экстрагирование из твердых материалов широко распространено при фармацевтической промышленности. Большинство экстракторов, работающих в системе твердое тело – жидкость, требуют значительных модернизаций в конструкции. Для этого были изучены основные виды экстракторов: их плюсы и минусы. Нами были построены 3-х мерные модели аппаратов и определены основные параметры, позволяющие в теории описать процессы, происходящие в них. Работы проводятся с целью улучшения качества получаемых экстрактов и полноты выделения БАВ из растений на производстве. В процессе работы были посчитаны материальные балансы для 1-ступечатого и n-ступенчатого экстрагирования; построены соответствующие графики для 1ступечатого и n-ступенчатого экстрагирования (определено, что количество ступеней экстракции эффективностью в 90% равно 3 для вакуум-сливного и 4 для вихревого экстракторов). Имеется возможность использования батареи данных аппаратов на производстве. Также определены начальные и граничные условия процесса. Посчитан эффективный объем экстрактора, его масса и соответствующая мощность на валу электродвигателя, необходимая для его работы, в расчете на его массу и загруженный в него материал. Посчитан теплообмен для вихревого экстрактора, для вакуум-сливного 264
Лікарське рослинництво: від досвіду минулого до новітніх технологій: матеріали четвертої Міжнародної науково–практичної інтернет–конференції. – Полтава, 14-15 травня 2015 р.
экстрактора определен рабочий уровень вакуума и производительность вакуумного насоса для достижения рабочего уровня, в расчете на эффективный объем экстрактора. Аппараты должны использоваться в малотоннажном производстве, в связи с небольшими размерами последних (1м в длину и 1м в диаметре, что позволяет с легкостью размещать его в малых цехах). 1. Вакуум-сливной экстрактор.
В данном экстракторе (система твердое тело - жидкость) достигается максимальная степень извлечения, благодаря созданию разрежения, а также сокращения времени экстракции. Конструкция аппарата позволяет полностью насытить исходное сырье без образования воздушных зазоров в слое сырья. 2. Вихревой экстрактор
В модели экстрактора экстракция проводится в системе твердое тело-жидкость, при помощи дробилок в экстракторе достигается максимальная степень извлечения биологических веществ из растений. В экстракторе достигается максимальный контакт исходного сырья и экстрагента. Одним из плюсов данного экстрактора является – возможность работы с подземными частями растений. Внутри экстрактора установлен 265
Лікарське рослинництво: від досвіду минулого до новітніх технологій: матеріали четвертої Міжнародної науково–практичної інтернет–конференції. – Полтава, 14-15 травня 2015 р.
рубящий вал: целесообразно измельчать таким образом, чтобы поверхность среза была рваной (увеличение темпа экстракции путем увеличения поверхности контакта фаз). Заключение: 1. Смоделированы модели экстракторов для производства фитопрепаратов, отвечающие основным принципам работы. 2. Рассчитаны основные параметры и определены условия протекания процессов. 3. На основе полученных данных можно судить о преимуществах данных аппаратов. Библиография. 1. В.И. Чуешов, М.Ю. Чернов, Л.М. Хохлова. Промышленная технология лекарств. В 2-х т. Том 2. Х.: МТК – Книга; Издательство НФАУ, 2002. – 716 с. 2. Л.М. Гиндин. Экстракционные процессы и их применение. М.: Наука, 1984. – 144 с. 3. И.А. Ощепков, В.А. Журавлев. Расчет жидкостных экстракторов. К.: ГУ КузГТУ, 2010. – 34 с. 4. С.А. Минина, И.Е. Каухова. Химия и технология фитопрепаратов. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004 – 560 с. 5. А.В. Бакиев. Технология аппаратостроения. Уфа.: УГНТУ, 1995. – 297 с. 6. Д.А. Баранов. Процессы и аппараты. М.: Академия, 2004. – 304 с.
266