Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы получения экстракционных препаратов из лекарственного растительного сырья. Учебно-методическое пособие
.pdf
61
Соотношение сырья и настойки 1:10 означает, что из 1 г сырья
получится 10 мл настойки, а 200 мл настойки получится из x сырья.
В виде пропорции: из 1 г –– 10 мл настойки
из x г –– 200 мл настойки
x = 200×1/10 =20 (г).
Или считают сразу: 200/10 = 20 (г).
2. Расчет количества экстрагента:
V
экст
= V
наст
+ mс×К
сп
V
экст
= 200 + 20×2 = 240 (мл).
3. Расчет количества 96 % этанола для приготовления экстрагента
(40 %-го этанола):
1 способ – по правилу «креста»:
Надо разбавить 96 %-й этанол 40 мл 96 %-го
этанола
надо взять
Надо получить 40 %-й +
Разбавляем водой, у которой 0 % этанола 56 мл воды надо
добавить
(без учета
контракции)
–––––––––––
Всего 96 мл 40 %-го
этанола
Другими словами, в 96 мл 40 %-ного этанола содержится 40 мл 96 %ного этанола, но нам надо приготовить 240 мл 40 %-ного этанола, поэтому
по пропорции:
в 96 мл 40 %-ного этанола – 40 мл 96 %-ного этанола
в 240 мл 40 %-ного этанола – x мл 96 %-ного этанола
x = 240×40/96 = 100 (мл) – надо взять 96 %-ного этанола для
приготовления 240 мл экстрагента (40 %-ного этанола).
2 способ – по формуле разбавления:
62
)(100
96
40
240 мл
a
b
VХ
Ответ: для получения 200 мл настойки красавки необходимо взять
20 г травы красавки и 240 мл экстрагента (40 %-ного спирта), для
приготовления которого отмеривают 100 мл 96 %-ного этанола и доводят
объем в мерном цилиндре водой при перемешивании до объема 240 мл
(температура 200С). Для учета явления контракции перемешивают и
отстаивают, а потом еще раз доводят до нужного объема – 240 мл.
2.2.2 Рассчитать массу сырья и количество экстрагента для
производства 500 л настойки валерианы (1:5, 70%; Ксп = 1,3 см3/г).
Сколько потребуется 95% этанола и 18% рекуперата для получения
необходимого объема экстрагента?
1. Расчет количества сырья:
mс = 500/5 = 100 (кг).
2. Расчет количества экстрагента:
V
экст
= 500 + 100×1,3 = 630 (л).
3. Расчет количества 95% этанола и 18% рекуперата для
приготовления экстрагента:
По правилу «креста»:
95% 52 (л) 95% этанола
70% +
18% 25 (л) 18% рекуперата
77 (л) 70% этанола
в 77 л 70% этанола содержится –– 52 л 95% этанола
в 630 л 70% этанола содержится –– x л 95% этанола
x = 630×52/77 = 425,45 (л) 95% этанола
в 77 л 70% этанола содержится –– 25 л 18% рекуперата
в 630 л 70% этанола содержится –– x л 18% рекуперата
x = 630×25/77 = 204,55 (л) 18% рекуперата.
Ответ: для производства 500 л настойки валерианы необходимо
взять 100 кг корней и корневищ валерианы и 630 л 70 %-ного этанола, для
приготовления которого смешивают 425,25 л 95% этанола и 204,55 л 18%
рекуперата.
63
2.3 Составление материального баланса
Материальный баланс – это соотношение между количествами
исходных материалов, полученного готового продукта, отходами
производства и материальными потерями.
Материальный баланс основан на законе сохранения массы вещества:
,
где m
исх
– сумма масс исходных продуктов; m
кон
– сумма масс
конечных продуктов.
Материальный баланс может быть составлен:
– по массе одного из веществ (в том числе по действующему веществу
или абсолютному спирту) или по сумме всех веществ;
– на одну стадию, операцию, загрузку или в отношении всего
технологического процесса;
– на единицу времени (час, сутки, смена);
– на единицу готового продукта.
Материальный баланс отражает качество технологического процесса,
дает возможность оценить правильность его организации, сравнить
эффективность его проведения на разных производствах.
Материальный баланс может быть выражен уравнением, диаграммой
или в виде таблицы.
2.3.1 Материальный баланс всего технологического процесса
При получении 200 мл настойки (1:5; 70% этанол; Ксп = 2 см3/г)
было израсходовано пятикратное количество воды для рекуперации
этанола и получено 180 мл рекуперата. Составить материальный
баланс в виде таблицы и уравнения для всего технологического процесса,
если плотность настойки ρн = 0,900 г/см3, плотность рекуперата ρр =
0,970 г/см3, а плотность 70%-ного этанола ρэ = 0,885 г/см3. Рассчитать
технологический выход и расходный коэффициент.
1. Расчет массы сырья:
mс = 200/5=40 (г);
2. Расчет количества экстрагента:
V
экст
= V
наст
+ mс×Ксп = 200 + 40×2 = 280 (мл);
.кон.исх
mm
64
3. Расчет массы экстрагента:
mэ = V×ρ = 280×0,885 = 247,8 (г);
4. Расчет количества воды для рекуперации:
mв = 5×40×1 = 200 (г);
5. Расчет массы настойки:
mн = 200×0,900 = 180 (г);
6. Расчет массы рекуперата:
mр = 180×0,970 = 174,6 (г);
7. Расчет массы шрота:
mш = mс×Ксп = 40×2 = 80 (г);
8. Расчет потерь:
Так как , то
потери = 487,8 – (180,0 + 174,6 + 80,0) = 53,2 (г);
9. Составление материального баланса в виде таблицы:
Израсходовано
Получено
Наименование
Масса, г
Наименование
Масса, г
Сырье
40,0
Настойка
180,0
Экстрагент (70 %-ный этанол)
247,8
Рекуперат
174,6
Вода для рекуперации
200,0
Шрот
80,0
Потери
53,2
ИТОГО:
487,8
ИТОГО:
487,8
10. Составление материального баланса в виде уравнения:
G1 = G2 + G3 + G4 + G5,
40,0 + 247,8 + 200,0 = 180,0 + 174,6 + 80,0 + 53,2
487,8 = 180,0 + 174,6 + 80,0 + 53,2
487,8 = 487,8
11. Расчет технологического выхода:
%100
)(
431
2
GGG
G
%2,77%100
)0,806,174(8,487
0,180
12. Расчет расходного коэффициента:
2
431
расх
)(
G
GGG
K
.кон.исх
mm
65
296,1
0,180
)0,806,174(8,487
расх
K
Ответ: уравнение материального баланса:
487,8 = 180,0 + 174,6 +80,0 + 53,2;
технологический выход η = 77,2%,
расходный коэффициент К
расх
= 1,296.
2.3.2 Материальный баланс по абсолютному спирту
Получено 100 л настойки пустырника с содержанием 66%
этанола, для чего было израсходовано 160 л 70% этанола. Из
отработанного сырья рекуперировано 120 л 25% этанола. Составить
материальный баланс по абсолютному этанолу в виде уравнения и
таблицы. Вычислить технологический выход, трату и расходный
коэффициент.
Абсолютный спирт – это этиловый спирт, практически не
содержащий воды. В расчетах принимается за спирт 100 %-ной
концентрации.
1. Расчет содержания абсолютного спирта в экстрагенте:
2. Расчет содержания абсолютного спирта в настойке:
3. Расчет содержания абсолютного спирта в рекуперате:
4. Составление материального баланса в виде таблицы:
Израсходовано
Получено
Наименование
Абсолютный
спирт, л
Наименование
Абсолютный
спирт, л
Экстрагент (содержание
этанола 70%) 160 л
112,0
Настойка пустырника
(содержание этанола 66%)
100 л
66,0
Рекуперат (содержание
этанола 25%) 120 л
30,0
Потери
16,0
ИТОГО:
112,0
ИТОГО:
112,0
66
5. Составление материального баланса в виде уравнения:
G1 = G2 + G3 + G
5
112,0 = 66,0 + 30,0 + 16,0
6. Расчет технологического выхода:
%100
)(
431
2
GGG
G
7. Расчет технологической траты:
%100
431
5
GGG
G
8. Расчет расходного коэффициента:
2
431
расх
)(
G
GGG
K
расх
Ответ: уравнение материального баланса по абсолютному спирту
имеет вид: 112,0 = 66,0 + 30,0 + 16,0; технологический выход η = 80,5%;
технологическая трата ε = 19,5%; расходный коэффициент К
расх
= 1,296.
2.3.3 Материальный баланс по действующему веществу
Из листьев красавки с содержанием алкалоидов 0,38%, получили
130 л стандартной настойки с содержанием алкалоидов 0,033%.
Составить материальный баланс по действующему веществу.
Рассчитать технологический выход, трату и расходный коэффициент.
1. Расчет массы сырья:
Алкалоиды относятся к сильнодействующим веществам, поэтому
соотношение сырья и готовой настойки 1:10. Соответственно масса сырья:
mс =130/10 = 13 (кг);
2. Расчет содержания алкалоидов в сырье:
13 кг сырья –– 100%
x кг сырья –– 0,38%
x = 13×0,38/100 = 0,0494 (кг);
67
3. Расчет содержания алкалоидов в настойке:
130 л –– 100%
x л –– 0,033%
x = 130×0,033/100 = 0,0429 (кг);
4. Составление материального баланса в виде таблицы:
Израсходовано
Получено
Наименование
Содержание
алкалоидов, кг
Наименование
Содержание
алкалоидов, кг
Листья красавки
(содержание алкалоидов
0,38%) 13 кг
0,0494
Настойка красавки
(содержание алкалоидов
0,033%) 130 л
0,0429
Потери
0,0065
ИТОГО:
0,0494
ИТОГО:
0,0494
5. Составление материального баланса в виде уравнения:
G1 = G2 + G
5
0,0494 = 0,0429 + 0,0065
6. Расчет технологического выхода:
%100
1
2
G
G
7. Расчет технологической траты:
%100
1
5
G
G
8. Расчет расходного коэффициента:
2
1
расх
G
G
K
расх
Ответ: уравнение материального баланса по действующим
веществам (алкалоидам) имеет вид: 0,0494 = 0,0429 + 0,0065;
технологический выход η = 86,8%; технологическая трата ε = 13,2%;
расходный коэффициент К
расх
= 1,152.
68
2.4 Ситуационные задачи
2.4.1 Получено 280 г густого экстракта с содержанием влаги 17%.
Как довести его до стандартной влажности?
Решение такого типа задач основано на том, что влаги может не
хватать в густом или сухом экстракте (тогда ее надо добавить) или быть в
избытке (тогда ее надо выпарить), но содержание экстрактивных веществ
остается постоянным для конкретного количества полученного (исходного)
густого экстракта.
1. Расчет количества экстрактивных веществ в 280 г густого
экстракта с влажностью 17 %:
В 280 г густого экстракта содержится 17% влаги и 83% экстрактивных
веществ (100% – 17% = 83%).
Соответственно экстрактивных веществ в 280 г исходного густого
экстракта:
280 г –– 100%
x г –– 83%
x = 280×83/100 = 232,4 (г);
2. Расчет количества стандартного экстракта, в котором должно
содержаться 232,4 г экстрактивных веществ:
Стандартная влажность густого экстракта 25%. Значит экстрактивных
веществ должно быть 75%. У нас экстрактивных веществ 232,4 г, что
должно соответствовать 75%. Значит:
232,4 г –– 75%
x г –– 100%
x = 232,4×100/75 = 309,9 (г) должно быть густого экстракта
стандартной влажности, чтобы в нем было 232,4 г экстрактивных веществ.
3. Расчет количества воды, которое необходимо добавить, чтобы
получить стандартный густой экстракт:
Нужно добавить воды: 309,9 – 280,0 = 29,9 мл.
Ответ: для доведения 280 г полученного густого экстракта с
содержанием влаги 17 % до стандартной влажности нужно добавить 29,9 мл
воды очищенной.
69
2.4.2 Опишите технологию получения жидкого экстракта (1:1) из
6 кг ЛРС методом реперколяции с законченным циклом в батарее из 4-х
перколяторов. Напишите уравнение сбора готового продукта.
Сырье делят на равные части по 1,5 кг. Первую порцию сырья
перколируют чистым растворителем. Получаемый перколят делят на части:
первые 80% от массы загруженного сырья (1,5 кг × 0,8 = 1,2 кг) собирают
отдельно (ГП 1), а остальной «отпуск 1» идет на перколирование второй
порции сырья во втором перколяторе. Перколят из второго перколятора
также делят на части: ГП 2 – 100% от загруженного сырья в этот перколятор
– 1,5 кг и «отпуск 2», которым перколируют сырье в третьем перколяторе.
Перколят из третьего перколятора представляет собой ГП 3 – 1,5 кг и
«отпуск 3» для перколяции в четвертом перколяторе. ГП 4 также 1,5 кг, а
«отпуск 4» упаривают до 20% от массы сырья в перколяторе, т. е. 1,5 × 0,2
= 0,3 кг).
Уравнение сбора готового продукта:
1,2 кг + 1,5 кг + 1,5 кг + 1,5 кг + 0,3 кг = 6,0 кг жидкого экстракта (1:1).
2.4.3 Рассчитайте скорость перколяции в каплях в минуту, если
диаметр перколятора 6 см, высота слоя загруженного растительного
сырья 14 см, 1 мл перколята содержит 40 капель.
Объем вытекающего извлечения за 1 час должен составлять 1/24 - 1/48
часть рабочего объема перколятора (занятого сырьем). Для расчета скорости
перколяции следует рабочий объем перколятора разделить на 24 (1/24
часть), в результате получается скорость, выраженная в мл/час; разделив ее
на 60, получаем скорость мл/мин.
1. Расчет скорости перколяции в мл/мин:
где V – скорость, мл/мин
d – диаметр перколятора, см
h – высота столба сырья в перколяторе, см
Расчет скорости перколяции в каплях в минуту:
1 мл –– 40 капель
70
0,275 мл –– x капель
x = 0,275×40/1 = 11 капель/мин.
Ответ: при диаметре перколятора 6 см, а высоте слоя ЛРС 14 см
скорость перколяции составляет 11 капель в минуту.
2.4.4 Сколько времени потребуется на сбор первой порции
перколята при получении жидкого экстракта 1:1 из 110 г сырья, если
рассчитанная скорость перколяции составляет 0,11 мл/мин?
1. Расчет объема первой порции перколята:
Первая порция составляет 80% от массы сырья. Следовательно, 88 мл.
2. Расчет времени на сбор первой порции перколята:
0,11 мл перколята перколируется за 1 мин.
88 мл перколята перколируется за x мин.
x = 88×1/0,11 = 800 (мин.)
800 мин = 13 ч. 20 мин.
Ответ: при скорости перколяции, равной 0,11 мл/мин, сбор первой
порции концентрированной вытяжки в количестве 88 мл продлиться 800
мин или 13 ч. 20 мин.
2.4.5 Приготовить 110 л 40% этанола из имеющихся 93% и 28%.
По правилу смешивания:
93% 12 (л) 93% этанола
40 % +
28% 53 (л) 28% этанола
65 (л) 40% этанола
в 65 л 40% этанола содержится 12 л 93% этанола
в 110 л 40% этанола содержится x л 93% этанола
x = 110×12/65 = 20,3 (л) 93% этанола
в 65 л 40% этанола содержится 53 л 28% этанола
в 110 л 40% этанола содержится x л 28% этанола
x = 110×53/65 = 89,7 (л) 28% этанола.
Ответ: для приготовления 110 л 40% этанола необходимо смешать
20,3 л 93% этанола и 89,7 л 28% этанола.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]