Keverékelválasztási módszerek
Folyadék-folyadék extrakciós művelet során az élelmiszer az oldat, amelynek összetevőit el kell választani, az extrakciós oldószer az a folyadék, amelyet a kívánt komponens szétválasztására használnak, finomítva a kezelt ételig, és az extraktum az oldat a visszanyert oldott anyag.
Folyékony folyadék extrakció
- Keverők-telepesek. Ez a fajta berendezés változhat egyetlen tartálytól, keverővel, amely a fázisok összekeveredését, majd letelepedését teszi lehetővé, egy nagy vízszintes vagy függőleges rekeszes szerkezetig. Általában az ülepedés tartályokban történik, bár néha centrifugákat is használnak. A keverést azonban különböző módon lehet elvégezni, például egy sugárkeverőben történő ütéssel, nyírással, amikor mindkét fázist egyidejűleg adagoljuk egy centrifugális szivattyúba, injektorokkal, ahol az egyik folyadék áramlását a másik indukálja, vagy nyílások vagy keverő fúvókák.
- Permetező tornyok. A gázabszorpcióhoz hasonlóan a folyamatos fázisban történő diszperzió korlátozza a berendezés alkalmazását olyan esetekre, amikor csak egy vagy két szakasz szükséges.
- Töltő tornyok. A folyadék-folyadék extrakcióhoz ugyanazokat a típusú csomagolásokat alkalmazzák, mint az abszorpcióban és a desztillációban. Előnyös a folytonos fázissal előnyösen nedvesített anyagot használni. Csomagolt oszlopokban az axiális diszperzió jelent nagy problémát, és a HETP általában magasabb, mint a lépcsőzetes készülékekben.
- Lemez tornyok. Ebben az esetben a perforált lapokat részesítik előnyben. A lemezek közötti távolság jóval kisebb, mint a desztillációnál: 10-15 cm a legtöbb alkalmazás esetén alacsony interfaciális feszültségű folyadékokkal. Megfelelő áramlási üzemmóddal történő működés esetén a perforált lemezoszlopokban az extrakciós sebesség magas, mivel a diszpergált fáziscseppek egyesülnek és megújulnak minden szakaszban. Ez kedvez a koncentrációs gradiensek elpusztításának, amelyek akkor képződhetnek, amikor a cseppek zavartalanul haladnak az oszlopban. A perforált lemezes oszlopokra ugyanazok a korlátozások vonatkoznak, mint a desztillációs oszlopokra: elárasztás, beszívás és csepegtetés. Gyakran további problémák merülnek fel, például a felülúszó szennyeződés képződése, amelyet kis mennyiségű szennyeződés okoz.
- Mechanikusan segített gravitációs berendezések. Ha a két folyadékfázis közötti sűrűségkülönbség kicsi, akkor a gravitációs erők nem elegendőek a fázisok megfelelő eloszlásához és a turbulencia kialakulásához. Ebben az esetben az oszlop mentén tengelyirányban kinyúló tengely által meghajtott rotációs keverőket használnak keverési zónák létrehozására, amelyek váltakoznak az üledék üledékzónáival. Tipikus példa az RDC (Rotating Disc Contactor), amelyet legfeljebb 12 m magas és 2,4 m átmérőjű méretekben használtak.
- A nagy sebességű lemezek biztosítják a két fázis keveréséhez szükséges energiát. Az oszlophoz rögzítve perforált fémlemezek vannak felszerelve, amelyek elválasztó funkcióként szolgálnak a két forgó korong között, irányítják az áramlást és elkerülik az axiális diszperziót. További kereskedelmi célú eszközök a Treybal által kifejlesztett oszlop alakú keverő-ülepítő kaszkád és a pulzáló oszlopok, amelyek perforált lemezoszlopok, amelyek dugattyús szivattyúval vannak felszerelve a turbulencia elősegítése és a hatékonyság javítása érdekében.
- Centrifugális elszívók. A centrifugális erők, amelyek ezerszer nagyobbak lehetnek, mint a gravitáció, megkönnyíthetik az elválasztást, ha emulgeálási problémák merülnek fel, a sűrűségbeli különbségek nagyon kicsiek, vagy ha nagyon rövid tartózkodási időre van szükség a termék gyors romlása miatt., Mint az antibiotikum iparban . A centrifugális elszívók általában csak egy vagy két fokozatúak, bár négy fokozatú egységeket építettek.
Szilárd folyadék extrakció
Folyamatos szilárd-folyékony extrakció
A szilárd vegyületek keverékének elválasztását úgy is elvégezhetjük, hogy kihasználjuk az oldószerben az adott oldószerben való oldhatóság különbségeit. Olyan szilárd keverék kedvező esetben, amelyben az egyik vegyület oldódik egy bizonyos oldószerben (általában szerves oldószerben), míg a többi oldhatatlan, kivonatot készíthetünk úgy, hogy ezt az oldószert hozzáadjuk a hidegben lévő keverékhez. vagy forró főzőpohár, lombik vagy porcelán kapszula, keverés vagy őrlés üvegbot segítségével, és az extrahált terméket tartalmazó oldat és a szennyeződéseket tartalmazó oldhatatlan frakció szűréssel történő elválasztása. Ha viszont a cél a szennyeződések oldása a szilárd keverékben, így a kívánt termék oldhatatlan frakció marad, az extrakció helyett a folyamatot mosásnak nevezzük.
Folyamatos szilárd-folyékony extrakció
A szilárd-folyékony extrakció általában sokkal hatékonyabb, ha a forró extrakciós oldószerrel folyamatosan, zárt rendszerben, a folyamatos folyadék-folyadék extrakcióhoz hasonló módszerrel végezzük, szerves oldószerrel macerálva, korábban lombikban elpárologtatva. és az extrahálandó szilárd keverék hűtőközegben kondenzálva van az extrakciós kamrába helyezett patronban vagy cellulózzacskóban. A szerves oldószernek az extrahált termék egy részével történő átjutása a kiindulási lombikba lehetővé teszi ugyanazon szerves oldószer újbóli elpárolgását, egy új extrakciós ciklust megismételve, miközben az extrahált nem illékony terméket a lombikba koncentráljuk.
Folyamatos extrakció
Az egyszerű folyadék-folyadék extrakciót, amely a kémiai laboratóriumban a legszélesebb körben alkalmazott extrakciós eljárás, általában addig alkalmazzák, amíg az extrahálandó vegyület eloszlása az extrakciós oldószerben kellően kedvező. Ha nem ez a helyzet, és az extrahálandó vegyület oldhatósága a szokásos extrakciós oldószerekben nem túl magas, akkor általában egy másik eljárást alkalmaznak, amely a kezdeti fázis (általában vizes fázis) folyamatos folyamatos extrahálását jelenti új adagokkal szerves extrakciós oldószer. A nagy mennyiségű extrakciós oldószer használatának elkerülése érdekében az eljárást zárt rendszerben hajtják végre, amelyben az extrakciós oldószert egy lombikban melegítik, és az oldószer gőzeit az extrakciós cső vagy kamra fölé helyezett hűtőközegben kondenzálják. a kivonandó oldat. A forró kondenzált oldószer áthalad a vizes oldaton, végül az extrahált termék egy részével a kiindulólombikba, ahol a szerves oldószer ismét elpárolog, megismételve egy új extrakciós ciklust, miközben az illékony, extrahált termék a lombikba koncentrálódik.