14.1.6. Виды массопереноса

В процессе экстрагирования лекарственного расти­тельного сырья сочетается три вида массопереноса: 1) массоперенос внутри растительного материала, скорость которого характеризуется коэффициентом внутренней диффузии — D_B, 2) в клеточном соке и пограничном диффузионном слое, определяющимся коэффициентом — £>_с; 3) конвективный, характери­зующийся величиной коэффициента — р\

Суммарный коэффициент массопередачи при экстрагировании растительного сырья определяется следующим уравнением'

1

где К, D_c, D_a — соответственно коэффициенты массо­передачи, свободной молекулярной диффузии, вну­тренней диффузии; /—размер частиц, м; S — тол­щина пограничного слоя, м.

358

kT

Коэффициент свободной диффузии определяется уравнением Эйнштейна:

D =

_где k — постоянная величина Больцмана; Т — абсо­лютная температура, град; R — радиус диффунди­рующих частиц, м; т) — вязкость раствора, н/с-м

Он зависит от температуры и концентрации раст­вора. Коэффициент внутренней диффузии имеет белее низкую величину, на нее влияют число и диаметр пор, структура материала. Коэффициент конвективной диффузии больше коэффициента свободной диффу­зии и является определяющим для процесса экстра­гирования в целом.

Для расчета коэффициента массопередачи поль­зуются уравнением:

М = kFcr,

м

Fcx

где К =

— коэффициент массопередачи.

14.1.7. Потеря на диффузии

По окончании экстрагирования растительный мате­риал за счет набухания удерживает часть экстра­гента, вместе с которым в шроте остаются биологи­чески активные вещества. Их называют потерей на диффузии и определяют по формуле:

где Хо — количество действующих веществ в расти­тельном сырье, кг; а — количество экстрагента, остав­шиеся в шроте, л; /г — общее количество взятого зкстрагента, л.

Для уменьшения потери на диффузии шрот отжи­мают на прессах, применяют дробное экстрагирование. Иногда увеличивают объем экстрагента, но это может привести к нарушению заданной концентрации вытяжки.

359

14.1.8. Основные факторы технологии, влияющие на процесс экстрагирования

Полнота и скорость экстрагирования действующих веществ из растительного лекарственного сырья зависит от технологических свойств материала: ^содержания влаги, ^действующих и экстрактивных веществ,^пористости и порозностй,величины поверх­ности частиц,^способности набухать_чи удерживать определенное количество экстрагента,цкоэффициентов диффузии, вымывания и др. Их необходимо учитывать в процессе экстрагирования. Пористость сырья — это величина пустот внутри растительной ткани. Чем она выше, тем больше образуется внутреннего сока при набухании. Порозность это величина пустот между кусками измельченного материала. Она связана с количеством внешнего сока. При набухании порозность возрастает при малом объеме сырья и уменьшается, если его объем большой и он плотно уложен в экстракторе. От величины пористости и порозности зависит скорость смачивания и набухания материала. Скорость набухания возрастает при пред варительном вакуумировании сырья, а также при повышении давления и температуры.

Содержание влаги действующих и экстрактивных веществ в сырье дает возможность определить его исходное количество для получения заданного объема препарата. Процентное содержание влаги в сырье строго регламентируется, его повышение может при­вести к потере действующих веществ.

Высококачественное сырье дает возможность полу­чить препарат, в котором содержание действующих веществ будет выше сопутствующих. Степень и харак­тер измельчения, поверхность частиц и число разру­шенных клеток оказывают существенное влияние на процесс экстрагирования. Чем мельче размер частиц материала, тем больше поверхность его соприкосно­вения с экстрагентом, тем быстрее происходит из­влечение. Для каждого вида сырья в зависимости от анатомического строения, состава и локализации действующих веществ степень и характер измельчения подбираются индивидуально. Оптимальным считается размер частиц от 0,5 до 2,0 мм, он определяется просеиванием через сито. При использовании слишком измельченного сырья, вследствие сильного набухания

360

резко возрастает гидравлическое сопротивление и процесс экстрагирования затрудняется. Полученная вытяжка будет содержать много мельчайших части­чек растительного материала, от которых ее трудно очистить. Из сырья с разрушенной клеточной струк­турой (раздавленное, истертое, размолотое) процесс -извлечения, как указано выше, сводится к вымыва­нию. В распиленном и изрезанном материале, где сохраняется клеточная структура, преобладают диф­фузионные процессы, экстрагирование замедляется, но полученная вытяжка содержит меньше механи­ческих включений и легче очищается.

Пористость и порозность сырья обусловливают его поглощающую способность.

Коэффициент поглощения сырья определяется по формуле:

^К

где Р| и Рг — соответственно масса сырья до и после набухания.

Различают «внутреннюю» и «полную» поглощае­мость сырья. «Внутренняя» — это количество внутрен­него сока, удерживаемое сырьем, «полная» — количе­ство экстрагента, поглощенное сырьем и находя­щееся на его поверхности. Для проведения процесса определяющим является «полная» поглощаемость сырья, которая находится в прямой зависимости от степени его измельчения.

В настоящее время нет единого мнения о необхо­димости стадии намачивания материала. В ряде слу­чаев она может быть опущена, так как не будет оказывать существенного влияния на процесс экстра­гирования. Для некоторых видов сырья она необ­ходима, так как предотвращает запрессовывание материала в экстракторах в результате увеличения его объема при смачивании и способствует эффек­тивности извлечения.

Одним из параметров, характеризующих протека­ние процесса экстрагирования, является коэффициент вымывания. Если он низкий, это значит, что в сырье мало разрушенных клеток, экстрагирование идет медленно и определяется в основном скоростью моле­кулярной диффузии, есди достаточно велик, то процесс протекает быстро. В этом случае он зависит главным

361

образом от гидродинамических условий системы. За величину коэффициента вымывания принимают количество веществ в вытяжке, полученное при экстрагировании сырья в течение 1 ч при перемеши­вании.