автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Электроразрядное экстрагирование целевых компонентов из растительного сырья

На правах рукописи

Борисов Алексей Геннадьевич

ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ ЦЕЛЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

05.20.02 — Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 2006

Работа выполнена в: Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинже-нерный университет им. В. П. Горячкина, Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Пятигорская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию"

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Рудобашта Станислав Павлович

доктор технических наук, профессор Казуб Валерий Тимофеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Воронин Евгений Алексеевич

доктор технических наук, профессор Матисон Валерий Арвидович

Ведущая организация:

ГНУ «Всероссийский институт электрификации сельского хозяйства»

Защита состоится 04 декабря 2006 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д220.044.02, при ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина» по адресу: 127500 г. Москва, Тимирязевская, 58.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГАУ.

Автореферат разослан и размещен на сайте www.msau.ru » ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В. И. Загинайлов

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Задача интенсификации экстрагирования целевых компонентов из твердой фазы актуальна для процессов переработки сельхозсырья,"пищевой, фармацевтической и химической отраслей промышленности.

Существующие методы экстрагирования биологически активных соединений из растительного сырья обладают двумя основными недостатками - длительностью и неполным извлечением целевых продуктов. Поэтому повышение их эффективности с целью более полного и быстрого извлечения ценных веществ, снижения энергозатрат на их провидение является актуальной задачей.

Для процессов извлечения из растительного сырья большой интерес представляет метод электроразрядного экстрагирования (ЭРЭ), который обеспечивает высокую степень извлечения и существенно сокращает длительность процесса по сравнению с традиционными методами (мацерация, перколяция, экстрагирование с перемешиванием и т.д.). Однако этот процесс еще мало изучен: требует уточнения оценка увеличения выхода целевого компонента (ЦК), не исследованы кинетические закономерности этого процесса, не разработаны инженерные методы расчета промышленных аппаратов, не проанализирована эффективность процесса. Разработка адекватной математической модели процесса ЭРЭ даст возможность определить оптимальные электрические параметры для его проведения, учесть специфику экстрагирования в электроразрядных аппаратах, оптимизировать выход извлекаемого вещества. Необходимость решения этого круга задач определяет научную актуальность диссертации. Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось изучение закономерностей процесса экстрагирования ЦК го растительного сырья при воздействии электрического импульсного разряда в жидкости, и на основе их анализа оценка его эффективности и разработка метода инженерного расчета и аппаратурно-технологического оформления.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Экспериментальное изучение процесса электроразрядного экстрагирования ЦК из растительного сырья на примере извлечения алкалоидов из листьев растения красавка, выявление режимов, обеспечивающих максимальный выход ЦК и интенсивное извлечение биологически активных веществ в электроразрядных аппаратах;

2. Исследование влияния технологических (режимных) параметров электроразрядного экстрагирования (формы, длительности, амплитуды импульса напряжения, величины межэлектродного промежутка, частоты подачи импульсов, удельной мощности, вводимой в систему, соотношения загружаемых фаз), на кинетику и эффективность извлечения;

3. Проведение теоретических исследований процесса массопередачи, протекающей под воздействием электроразрядной обработки, с целью выявления его кинетических закономерностей; ~

4. Получение обобщающих зависимостей для расчета коэффициентов массопередачи в условиях электроразрядного экстрагирования, необходимых для кинетических расчетов;

5. Разработка методики технологического расчета электроразрядного экстрактора;

6. Экономическая оценка эффективности исследуемого процесса.

Объект исследований. Объектом исследования является процесс электроразрядного экстрагирования ЦК из растительного сырья. Методика исследований.

Поставленные задачи решены путем проведения теоретических и экспериментальных исследований. В работе использованы теоретические положения массообмена, электротехники, подобия процессов, а также методы физического моделирования и математической обработки экспериментальных данных. Научная иовизна работы:

1. Изучены механизмы измельчения твердой фазы при ЭРЭ и кинетика массообмена при ЭРЭ алкалоидов из растительного сырья при варьировании электрических параметров установки;

2. Получены экспериментальные 'зависимости по коэффициентам массопередачи в

функции от технологических параметров (длительности импульса напряжения, длины межэлектродного промежутка, длительности фронта импульса напряжения, частоты подачи импульса, амплитуды напряжения, удельной мощности, вводимой в систему, соотношения загружаемых фаз);

3. Выявлены оптимальные режимы работы электроразрядной установки, обеспечивающие максимальный выход ЦК и интенсивное его извлечение;

4. Разработана двухзонная математическая модель кинетики процесса, учитывающая специфику электроразрядного экстрагирования;

5. Получеша критериальные уравнения для расчета коэффициента массопередачи;

6. Аналитически исследована роль нестационарной массоотдачи в процессе ЭРЭ и получена теоретическая зависимость для расчета коэффициента нестационарной массоотдачи, позволяющая оценить значения коэффициента массопередачи;

7. Разработана методика инженерного расчета электроразрядной установки.

Практическая ценность:

1. Показана практическая целесообразность и эффективность применения метода ЭРЭ для извлечения ЦК из растительного сырья;

2. Полученные данные по коэффициентам массопередачи являющимися функциями характеристиками электрических параметров и соотношения фаз, могут быть использованы при расчете процесса электроразрядного экстрагирования го различных видов растительного сырья;

3. Разработанные математическая модель и методика инженерного расчета электроразрядного аппарата могут быть применены для расчета процесса экстрагирования различных ЦК из растительного сырья;

4. Даны рекомендация по аппаратурно-технологическому оформлению процесса ЭРЭ.

5. Показано, что применение технологии ЭРЭ увеличивает выход алкалоидов при их извлечении из коры раувольфии на 32%, и обеспечивает ожидаемый экономический эффект 418 тыс. руб. в установке по экстрагированию алкалоидов из листьев красавки производительностью 0,24 м3 в сутки по жидкому экстракту.

Автор защищает:

1. Результаты экспериментальных исследований по процессу измельчения из твер-. дой фазы и по кинетике извлечения алкалоидов из листьев красавки методом ЭРЭ

и выводы на их основе;

2. Выявленные закономерности по влиянию электрических параметров на коэффициент массопередачи и выход целевого компонента;

3. Двухзонную математическую модель процесса ЭРЭ, учитывающую влияние электрических параметров на кинетику процесса;

4. Инженерную методику расчета периодически действующего электроразрядного экстрактора, разработанную на основе данной модели.

Апробация работы: основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников МГАУ (г. Москва, Россия 2004-2006 гг.), У-й Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (Москва, ВВЦ 29 июня — 3 июля 2005 г.); У1-Й Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (Москва, ВВЦ 20-24 июня 2006 г.). Публикации.

Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 6 опубликованных работах.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы, изложена на 147 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков и 12 таблиц. Список литературы включает 130 наименований.

Во введении показана актуальность темы и изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены закономерности процесса экстрагирования в системе «твердое - жидкость» с позиции теории массообмена. Описано строение твердых тел и рассмотрено влияние структуры материала на диффузионную проводимость. Проанализированы методы кинетического расчета применительно к процессу экстрагирования в системе «твердое — жидкость». Оценены преимущества и недостатки существующих экстракционных аппаратов для систем «твердое — жидкость». Проведенный анализ литературы по электроразрядному способу воздействия на растительное сьфье показал, что выявленные преимущества данного способа носят демонстрационный характер, результаты проведенных исследований не дают четкой количественной оценки эффективности его использования, кинетика экстрагирования изучена слабо, не раскрыт механизм интенсификации процесса электроразрядного экстрагирования. На основе данного анализа сформулированы задачи исследования.

Во второй главе описана экспериментальная техника для исследования кинетики процесса электроразрядного экстрагирования: экстракционная камера, высоковольтная установка (рис. 1) включающая в себя пульт управления, генератор Аркадьева -Маркса, коаксиальную формирующую и передающую линии с обостряющим разрядником (коммутатором) и устройством для регистрации тока и напряжения.

Высоковольтный блок

Рис. 1. Принципиальная схема генератора прямоугольных импульсов: Ьф- формирующая линия; КУ - коммутирующее устройство; Ьп -передающая линия; Д -делитель напряжения; ЭК - экстракционная камера

Генератор прямоугольных импульсов позволял получать в режиме холостого хода импульс напряжения амплитудой до и=100 кВ, с минимальным фронтом Тф=5 не, длительностью прямоугольного импульса до т„= 10"6 с.

Экспериментальные исследования проводили на листьях красавки. Выбор этого объекта в качестве сырьевого материала был обусловлен трудностью извлечения из него целевых компонентов - алкалоидов и их ценностью. В процессе ЭРЭ происходит частичное измельчение растительного сырья. Этот процесс исследован в установках с применением методов «незавершенного разряда» и «отсечки напряжения». При получении кривых кинетики через 20, 40, 70, 100, 120, 140, 300 с после начала электроразрядной обработки опыт обрывали, отделение твердой фазы производили отстаиванием и фильтрованием с последующим центрифугированием, далее экстракт выпаривали и по сухому остатку определяли выход суммы целевого компонента.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований процессов измельчения и ЭРЭ ЦК из растительного сырья. Опыты показали, что в результате интенсивного воздействия электрических разрядов на твердую фазу происходит ее частичное измельчение. В работе был исследован механизм этого явления.

В условиях эксперимента с применением метода «отсечки напряжения» изучено влияние кавитации, а в камере, содержащей мембрану, влияние пульсирующей парогазовой полости на характер измельчения частиц растительного сырья при ЭРЭ.

Установлено, что в электроразрядной установке с реализацией метода «отсечки напряжения» (незавершенном разряде)'интенсивному измельчению подвергаются в основном частицы растительного сырья размером 1 мм, что подтверждается наличием в обработанном материале фракций 0,25 и 0,5 мм, которых в исходном материале не было, а частицы более крупных размеров практически не поддаются измельчению (табл. 1).

. Таблица 1

Результаты исследований измельчения растительного сырья при ЭРЭ

Диаметр Содержание После обра- После обра- Электроразряд-

отверстия в сырье до ботки с отсеч- ботки с мем- ное экстрагиро-

сита обработки кой браной вание

с!с, мм то, % напряжения Лш, % Аш, %

Дш, %

0,25 - 3,220 0,475 4,321

0,50 - 5,827 0,244 6,288

1,00 7,745 1,918 19,342 9,156

2,00 14,599 13,379 28,406 27,534

3,50 57,539 55,509 40,345 42,254

, 3,75 20,116 19,516 11,014 7,384

Для изучения этого явления в прозрачной разрядной камере из оргстекла проведены оптические исследования разрядных процессов с использованием скоростного фоторегистратора СФР-2М. Исследования показали, что в результате электрического пробоя в жидкости образуются ансамбли пузырьков (3-10шт). Каждый пузырек при схлопывании генерирует импульс давления длительностью не более 10"6 с, что соответствует, очевидно, протяженности фазы сжатия в волне длиной менее 10"3 м. Таким образом, установлено, что тонкое измельчение частиц сырья происходит за счет энергии волн сжатия — разряжения, формируемых схлопьгвающимися кавитационны-ми пузырьками.

Другой эксперимент проводили в условиях, исключающих кавитационное воздействие пузырьков. Для этого использовали камеру, содержащую мембрану, которая отделяла разрядную часть от экстракционной. В этом опыте исследовали влияние пульсирующей парогазовой полости на измельчение частиц сырья в условиях, исключающих воздействие кавитационных явлений. В результате установлено, что данному виду измельчения более подвержены частицы, размеры которых соизмеримы с протяженностью фронта ударной волны, формируемой парогазовой полостью, т. е. частицы размером 3,5...3,75 мм (табл. 1). Совместное влияние кавитации и парогазовой полости изучалось в экстракционной камере. Оно позволило установить совместный вклад обоих механизмов в процессе измельчения сырья (табл. 1).

Все последующие эксперименты были посвящены изучению процесса электроразрядного экстрагирования.

Обработка данных [4] показала, что ЭРЭ алкалоидов из коры раувольфии приводит к увеличению удельного выхода ЦК на 32% по сравнению с выходом при традиционном настаивании, а также выявлено, что концентрация алкалоидов с точки зрения их максимального выхода при L/S = 13,3 не должна превышать х = 0,003 кг/(кг р-ра), т.к. далее начинается выход балластных веществ.

Анализ кривых кинетики [4] проводили в соответствии с теорией массопередачи с целью получения модифицированного коэффициента массопередачи по жидкой фазе Kx v Для заключительной стадии процесса значения хр можно найти как предельные на кривой кинетики. Приняв для интервала времени 420...600 с Кху и хр = const, модифицированное уравнение массопередачи по жидкой фазе можно представить в виде:

Mi - Цх« -хи1)«к^'--ДХф .Tj ' (1)

Из зависимости (1) выразим коэффициент Kx v

К XHi.

XV" trAXcpiV

Результаты вычислений показывают, что коэффициенты Kxv не зависят от концентрации алкалоидов в жидкости в диапазоне исследованных ее значений. Полученные значения Kx v и Хр могут быть использованы для расчета процесса ЭРЭ из этого сырья.

На следующем этапе исследовали процесс ЭРЭ на примере извлечения алкалоидов из листьев красавки, при варьировании соотношения загрузки фаз от L/S=10 до L/S=25 при постоянстве других электрических параметров. В ходе опытов выявлено, что оптимальная концентрация проведения ЭРЭ с точки зрения выхода целевого компонента при L/S =15 не должна превышать у=0,0056 кг/(кг сырья), т.к. далее начинается переизмельчение экстрагируемого сырья, вытяжки получаются мутными и трудно-фильтруемыми. Для анализа кинетических закономерностей процесса аналогично предыдущему определяли модифицированный коэффициент массопередачн, но уже по твердой фазе, приняв для интервала времени 100.. 130с значения Kyv и хр = const, -по уравнению:

5(Уш-Ую)

К

yV т,ЛУср1У

(3)

где

ДУф =

АУи ~АУи - средняя движущая сила процесса на рассматриваемом концен-

1п

АУи

Ду*

трационном интервале, выраженная по твердой фазе.

В качестве равновесных концентраций принимали предельные значения концентрации распределяемого вещества в твердой фазе.

Для условий эксперимента рассчитаны также значения удельной энергии, вводимой в систему, по уравнению (4),

Е = -

(4)

У-ЗбОО-Ю*

и оценено ее влияние на коэффициент массопередачн Кулг по твердой фазе (рис. 2).

Как видно из рис. 2, коэффициент массопередачн Куу изменяется прямо пропорционально удельной энергии вводимой в систему.

12 ^Г 10 t »

200 400 600

Е, кВтч/м*

Рис. 2. Зависимость коэффициента массопередачн Куу от удельной энергии, вводимой в систему: 1 — 178=10; 2 - 1/8=15; 3 - 178=20; 4 - 175-25, где 8=сопэг

Для удобства расчета зависимость коэффициента массопередачн Ку.„ от удельной энергии, вводимой в систему,

была аппроксимирована уравнением:

Куу = 0,016-Е —1,1, (5)

где Е=290...740 1сВт-ч/м3.

На рис. 3 представлены значения максимального удельного выхода ЦК для каждого из опытов и соответствующие ему энергозатраты в функции от Ь/Б.

1Л5

Рис. 3. Зависимость выхода алкалоидов (1) и удельных энергозатрат (2) при их экстрагировании из листьев красавки в зависимости от соотношения фаз

Из приведенных графиков можно сделать вывод о том, что оптимальная величина Ь/Э в экстракторе, соответствующая максимальному выходу при различных величинах 1УБ, составляет 15, а соответствующая минимуму энергозатрат равна 25, т.к. дальнейшее увеличение Ь/Б приводит к не значительному уменьшению энергозатрат, но будет сопровождаться снижением выхода. •

На следующем этапе экспериментов изучали кинетику ЭРЭ алкалоидов из листьев красавки при варьировании электрических параметров и по результатам опытов строили кинетические кривые. Условия опытов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Условия проведения опытов при изучении влияния электрических параметров на

№ Длитель- Межэлектродный Длительность Частота На-

опыта ность им- промежуток, фронта им- импуль- пряже-

пульса, МКС мм пульса, не сов, Гц ние, кВ

Результаты представлены на рис. 5

1 0,6

2 0,5

3 0,4 1,5 5 5 32

4 0,3

5 0,2

6 0,1

Результаты представлены на рис.6

1 0,6 1,5 5 5 32

2 10

3 18

4 26

Результаты представлены на рис. 7

1 0,6 1,5 5 5 32

2 1,75

3 1,25

4 1,0

5 0,75

6 0,5

Результаты представлены на рис. 8

1 0,6 0,5 5 1 32

2 2

3 3

4 4

5 5

Результаты представлены на рис. 9

1 0,6 1,5 5 5 32

2 39

3 27

4 23,8

5 21

Кривые кинетики анализировали в соответствии с теорией массообмена, используя модифицированное уравнение массопередачи по твердой фазе. Из всех полученных кривых кинетики процесса были рассчитаны значения Ку у, представленные на рис. 5-9. Графики иллюстрируют влияние исследуемых параметров на коэффициент массопередачи Куу.

- 12

5 ю

63 6

£ 6 4

* 2

о

"к 15-]

■а Ь 10-

> 5-

и 0-

0,2

I

0,4

—»—

0,6

0,8

■

20

ТфНС

Рис. 5. Зависимость коэффициента массопередачи Куу от длительности импульса напряжения ■

Рис. 6. Зависимость массопередачи Ку.„ от нарастания фронта импульса

коэффициента длительности

12

-У 8 ё в

£ 4 £ г 0

О 0.5 1 1.5 .2

(1, ММ

Рис. 7. Зависимость коэффициента массопередачи Куу от длины межэлектродного промежутка

0 2 4 6

£ Гц

Рис. 8. Зависимость коэффициента массопередачи Куу от частоты подачи импульсов

« 10 8 •

V-

¡2" г

25 30

и, кВ

Рис. 9. Зависимость коэффициента массопередачи Ку у от амплитуды напряжения

Как видно из графиков, с увеличением длительности импульса т„, коэффициент массопередачи непрерывно увеличивается (рис. 5). Это объясняется увеличением времени воздействия разряда, что усиливает влияние процессов, возбуждаемых при разряде, и ведет к интенсификации массопередачи. Однако, увеличение длительности импульса свыше 0,6 мкс нецелесообразно т.к. приводит к значительным потерям энергии на токи растекания.

При увеличении длительности нарастания фронта импульса Тф наблюдается уменьшение значений коэффициента Ку.„ (рис. 6). Известно, что пологий фронт импульса является причиной протекания токов растекания в течение всего времени формирования пробоя, это снижает напряжение, воздействующее на межэлектродный промежуток, и приводит к увеличению непроизводительных потерь энергии. При длительности нарастания фронта импульса в пределах 5 не (рис. 7) напряжение на межэлектродном промежутке отличается от исходной амплитуды импульса на 5-7 %, что соответствует максимальному значению Ку у. Формирование фронта импульса за время менее 5 не, требует значительного усложнения установки и поэтому нецелесообразно.

При увеличении длины межэлектродного промежутка (МЭП) <1 до 1,5 мм коэффициент Ку у возрастает (рис. 7), т.к. расширяется зона охвата обрабатываемых час-

11

тиц, что интенсифицирует процесс. Однако, при (! > 1,5 мм происходит увеличение времени запаздывания развития разряда, что снижает время воздействия импульса и ослабляет влияние процессов, возбуждаемых при разряде. Следовательно, должно соблюдаться условие: <1 < 1,5 мм.

Из рис. 8 следует, что с ростом частоты подачи импульсов Г в исследованном диапазоне от 1 до 5 Гц коэффициент массопередачи возрастает, что объясняется более интенсивным воздействием электрических разрядов на обрабатываемую систему.

Время выделения энергии в канале разряда является основным параметром, характеризующим процесс трансформации энергии электрического разряда в энергию механических возмущений. При увеличении напряжения уменьшается время запаздывания развития разряда и время выделения энергии в канале разряда, что приводит к большему воздействию электрических разрядов на ЭРЭ и, следовательно, к увеличению Ку.у' При больших напряжениях - выше 32 кВ (рис. 9) - скорость развития канала высока, соответственно время запаздывания развития канала мало и канал электрического разряда может протыкать частицу, не приводя к разрушению клеток, что приводит к снижению коэффициента Ку у.

В результате проведенного выше анализа зависимостей коэффициента Куу от управляющих воздействий можно рекомендовать следующие режимные параметры электроразрядного экстрагирования: длительность импульса напряжения тй=Ю,6 мкс, длина межэлектродного промежутка <1=1,5 мм, длительность фронта импульса напряжения Тф=5 не, частота подачи импульса £= 5 Гц, напряжение и=32 кВ. Четвертая глава посвящена обобщению экспериментальных данных по коэффициентам массопередачи и разработке математической модели процесса ЭРЭ. В случае ЭРЭ на процесс массопередачи влияют такие факторы как: длительность импульса напряжения, длительность фронта импульса напряжения длина межэлектродного промежутка, амплитуда напряжения, частота подачи импульса, удельная электрическая мощность, вводимая в систему. Проведен анализ процесса массопередачи при ЭРЭ, в результате которого были сформированы критерии подобия, существенные для процесса. Обобщение экспериментальных данных выполнено с использованием основных положений теории подобия. В результате предложено критериальное уравнение в виде степенной функции вида:

8Ьт=АКемт8счХ^Х§Х5. (10)

Параметрические критерии Х1 - Х4 в уравнении (10) определены следующим образом,

(11-14)

то ио "»л

В условиях проведенных опытов режимные параметры изменяли в пределах: <1=0,5-1,5 мм; т„=0,1-0,6 мкс; тф=5-26 не; £=1-5 Гц; и=21-39 кВ; Му=2,7т6,8109кВт/м3.

В результате проведенного анализа получены критериальные уравнения: - по твердой фазе: .

8ЬТ = 142яем0'611&с0'33х^508х^16х3'488х°'83 при Х,=0,6-1; (15)

8Ьт=142Яем0-бП8с0'33ХГ0-508Х^6Х^488Х°-08пРиХ4=1-1,51, (16)

где ReM =0,5-1,5; Х^г^-Ю-М.З-Ю"7; X2=5-10-7-3-10"i; Х3=0,б5-1,21. Аналогичные критериальные уравнения для Sh получены также по жидкой фазе. Уравнения (15-16) аппроксимируют опытные данные по коэффициентам массопере-дачи с относительной погрешностью ± 3 %. Следовательно, находимые по ним коэффициенты массопередачи могут быть задействованы в кинетическом расчете.

Исследования по кинетике ЭРЭ алкалоидов из коры раувольфии и листьев красавки показали, что технология ЭРЭ позволяет сократить продолжительность процесса. Одним из возможных механизмов резкой интенсификации процесса является смывание диффузионного пограничного слоя за счет кавитации пузырьков и пульсирующей парогазовой полости. В связи с этим аналитически была исследована возможность реализации нестационарной массоотдачи в процессе ЭРЭ при условии, что при частоте разрядов от 1 до 5 Гц происходит полное обновление диффузионного пограничного слоя (ДПС) после каждого разряда вокруг частицы в форме пластины, и за время между ними реализуется нестационарный режим массообмена. Для этого анализа была сформулирована задача нестационарной диффузии целевого компонента в жидкой фазе у поверхности пластины в виде:

дС (х*, т) а2Сс(х*,т)

' =D-. \ 0< х* < со, т > 0, (17)

Эх 3(х )2

С(х*,т)=Сс, 0<х*<оо, т=0, (18)

С(х*,т)=С„, х* = 0, т > 0, (19)

С(х*,т)=Сс, х* — да, т>0, (20)

где х* - декартова координата, ориентированная по внешней нормали к поверхности пластины, м.

Решение задачи (17)...(20) при Сс, Сп, D=const получено методом разделения переменных в виде

VF-^)=erf(z), (21)

с™ п

где zT=yjFom /2 ; erf (z) — интеграл Гаусса, равный

erf(z)=4,'lezldz <2Т>

VJC о

Из решения задачи получено следующее уравнение нестационарной массоотдачи:

МэГ^У (Сп-Сс)= J^(Cn-Cc)=Pc(Cn-Cc), (23)

V, Зх* Эх* V лт

в котором коэффициент р0 имеет смысл мгновенного коэффициента массоотдачи. Средний на интервале концентраций 0 — тц коэффициент массоотдачи равен

На рис. 10 опытная функция Кс ж^ДТц) сопоставлена с теоретической зависимостью Р рассчитанной по уравнению (24). Как'видно из рисунка, оба графика качественно согласуются. Это может свидетельствовать о том, что нестационарность процесса массоотдачи играет существенную роль при электроразрядном экстрагировании. .

Кс

Ч.Жа Р С» 0,0002 . 0,00018 • 0,00016 ■ 0,00014 ■ 0,00012 ■ 0,0001 ■ 0,00008 < 0,00006 . 0,00004 ■ 0,00002 ■

0,2

0,6 ТцС

0,8

1.2

Рис. 10. Зависимость коэффициентов Кс.ж, и (Зс от времени цикла тц: 1 — К^; 2

-Рс

Проведенный анализ показывает, что при частотах электроразрядного экстрагирования 1=1...5 Гц обновляемый ДПС за время цикла т„ не успевает полностью сформироваться и процесс массоотдачи является нестационарным, что интенсифицирует массообмен. Это позволяет считать, что наблюдаемое на рис. 8 уменьшение коэффициента Куу с уменьшением частоты пульсаций Г (с увеличением периода цикла тц ) в значительной степени объясняется нестационарностью процесса массоотдачи, а сам процесс массопередачи при ЭРЭ контролируется внешней диффузией, при выполнении условия: Кс.ж = рс. В силу этого уравнение (24) может быть использовано для оценочных расчетов коэффициентов массопередачи по жидкой фазе Ксж.

Проанализировано изменение коэффициента массопередачи по твердой фазе в ходе процесса. Показано существование некоторой критической концентрации С>ф=4,6 кг/м3, до которой в ходе ЭРЭ коэффициент массопередачи по твердой фазе Кс т постоянен, а затем резко возрастает. В соответствии с этой установленной закономерностью предлагается двухзонная математическая модель для описания кинетики процесса ЭРЭ: первую зону составляет диапазон концентраций распределяемого вещества в твердой фазе от Сн до С,ф, вторую диапазон концентраций от Сьр до Ск. При этом для второй зоны коэффициент массопередачи Кс т2 может, быть рассчитан по критериальным уравнениям (15), (16). Получены так же критериальные уравнения для расчета коэффициентов массопередачи по твердой фазе непосредственно в первой зоне

= при Х4=0,6-1;

8ЬТ = 5,9Кем0"бП8с0'33Х^,508Х21бХз488Х442 приХ4=1-1,51.

Время экстрагирования в каждой из зон определяют по выражению:

(25)

^ ' (Сн ; ~ С;) К,т,-Р.АСср,

ср.1

Сопоставлением опытных и расчетных значений времени экстрагирования показана адекватность данной модели реальному процессу: средняя относительная погрешность определения времени экстрагирования составляет ±11,1%.

В пятой главе представлено аппаратурно-технологическое оформление процесса ЭРЭ, методика расчета электроразрядной установки на основе разработанной математической модели, пример её расчета и технико-экономический анализ применения.

Составлена технологическая линия по получению алкалоидов из растительного сырья (рис.11) с 4-х электродной экстракционной камерой на 0,12 м3.

Разработана методика расчета ЭРЭ применительно к аппарату периодического действия. Дан пример расчета ЭРЭ для извлечения алкалоидов из листьев красавки производительностью 0,24 м3/сут по жидкому экстракту. Проведен технико-экономический анализ применения ЭРЭ для извлечения алкалоидов, в котором метод ЭРЭ сравнивался с методом экстрагирования в аппарате настаивания. Расчеты проводили для ЭРУ производительностью 0,24 м3/сут при условии ее годичной работы в 3-х сменном режиме. Расчеты показали, что ожидаемый экономический эффект от внедрения электроразрядной технологии составит 418 тыс. руб./год.

1. Изучены механизмы разрушающего воздействия электрических разрядов на растительное сырье, установлено приоритетное влияние кавитации и пульсирующей парогазовой полости, причем первый из указанных механизмов приводит к разрушению частиц размером порядка 1 мм, а второй - более крупных (3,5...3,75 мм), что необходимо учитывать при организации процесса ЭРЭ;

Рис. 11. Схема технологической линии по получению экстракта из листьев красавки. 1 - бункер для сырья с дозатором; 2 — емкость для воды с дозатором; 3 — пульт управления; 4 — генератор ПИНФ; 5 — экстракционная камера; б, 8, 14, 16 - насосы; 7 - отстойник; 9 -пресс; 10 - накопитель шрота; 11— сушильная камера; 12 — вытяжка; 13 — вакуумно-выпарной аппарат; 15 - осадительная камера; 17 -

фильтр

Основные результаты и выводы:

2. Изучена кинетика массообмена при электроразрядном экстрагировании алкалоидов из коры раувольфии и листьев красавки. Получены значения коэффициента массо-передачи от режимных параметров электроразрядной установки, которые могут быть использованы в инженерных расчетах. В результате их обобщения получены критериальные зависимости для их расчета, которые хорошо аппроксимируют опытные данные, что показывает их применимость при практических расчетах продолжительности процесса;

3. Применение технологии ЭРЭ увеличивает выход алкалоидов из коры раувольфии на 32% по сравнению с процессом настаивания;

4. Концентрация алкалоидов в оптимальном режиме для коры раувольфии не должна превышать х = 0,003 кг/(кг р-ра), а для листьев растения красавки — у = 0,0056 кг/(кг сырья) — во избежание снижения выхода ЦК;

5. Проведенные экспериментальные исследования из листьев красавки позволили предложить следующие оптимальные режимы проведения процесса, обеспечивающие высокий выход алкалоидов при низких энергозатратах: (прямоугольная форма импульса, длительность импульса 0,6 мкс, время нарастания импульса 5 не, соотношение загружаемых фаз Ь/Э = 15, частота следования импульсов 5 Гц, длина межэлектродного промежутка 1,5 мм);

6. Получено аналитическое решение нестационарной задачи диффузии, применительно к ЭРЭ. Проведенный на его основе анализ свидетельствует о том, что массоот-дача играет существенную роль в кинетике и протекает в нестационарной стадии. Из найденного решения получена зависимость для расчета коэффициента массоот-дачи;

7. ' Предложена двухзонная математическая модель, описывающая кинетику ЭРЭ,

адекватная реальному процессу, и методика расчета электроразрядных экстракционных аппаратов периодического действия на ее основе;

8. Результаты работы внедрены на Пятигорской фармацевтической фабрике по производству ново — галеновых препаратов. Испытания способа на пилотных образцах электроразрядных экстракционных аппаратов в лабораторных условиях фармацевтической фабрики показали увеличение выхода алкалоидов, пектинов, флавоноидов на 25 - 40 %, с одновременным сокращением времени экстрагирования до 70 раз в зависимости от перерабатываемого сырья и удельной мощности, вводимой в систему;

9. Методика расчета аппаратов ЭРЭ внедрена в учебные процессы на кафедре теплотехники Московского государственного агроинженерного университета им. В.П. Горячкина, а также на кафедре физики и математики Пятигорской государственной фармацевтической академии;

Условные обозначения:

Впил — удельный выход, кг; С — концентрация извлекаемого вещества в инертном веществе твердой фазы, кг/м3; Сс — концентрация извлекаемого вещества в объеме внешней фазы, кг/м3; И — коэффициент молекулярной диффузии, м2/с; <1 — длина межэлектродного промежутка, м; Е — удельная энергия, кВт-ч/м3; Р — площадь поверхности контакта фаз, м2; £ — частота подачи импульсов, Гц; Кс ж- истинный коэффици-

ент массопередачи по жидкой фазе соответственно при выражении движущей силы через разность концентраций целевого компонента в ней кг/((кг/м3ж)-м2-с); К*у - объемный коэффициент массопередачи по жидкой фазе соответственно при выражении движущей силы через разность массовых долей целевого компонента в ней, кг/((кг/кгж)-м3-с); Ку.у — объемный коэффициент массопередачи по твердой фазе соответственно при выражении движущей силы через разность массовых долей целевого компонента в ней, кг/((кг/кгх.)м3-с); Ь - масса экстрагента, кг; М - масса извлеченного вещества, кг; >1у — удельная электрическая мощность, вводимая в систему, Вт/м3; Б -масса инертного вещества сырья, кг; и — амплитуда напряжения, В; V — суммарный объем твердой и жидкой фаз в аппарате, м3; — энергия, выделяемая от одного импульса, Дж; х — концентрация целевого компонента в жидкой фазе, кг/кг; х* - декартова координата, м.; у — концентрация целевого компонента в инертном веществе твердой фазы, кг/кг; ре — коэффициент массоотдачи, м/с; т — время, с; То — период импульсных воздействий, с; Тф — время нарастания фронта импульса напряжения, с; Леи - число Рейнольдса модифицированное; Бс - число Шмидта; БЬ — число Шервуда модифицированное; X - параметрический критерий; Индексы: ж - жидкость; и -импульс ; к — конец интервала; м — модифицированный; н — начало интервала; оп — опытный; п — поверхность пластины; р — равновесный; ср — средний; ст - стационарный; т — твердое тело; ф — фронт импульса; ц — цикл; 1 - номер рассматриваемого концентрационного интервала; ш — массообменный; шах — максимальный. Аббревиатура : ДПС — диффузионный пограничный слой; МЭП — межэлектродный промежуток; ЦК - целевой компонент; ЭРЭ — электроразрядное экстрагирование.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях

1. Борисов А. Г. Интенсификация процесса растворения сахара — песка при электроимпульсном воздействии // Научно-технический прогресс в агропромышленном комплексе. Материалы студенческой научной конференции. — М.: ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина 2003. - С. 59-63.

2. Казуб В. Т., Рудобашта С. П., Борисов А. Г. Роль кавитации и пульсирующей парогазовой полости в процессах электроразрядного измельчения растительного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья 2004.- № 9.- С. 21-23.

3. Рудобашта С.П., Казуб В. Т., Борисов А. Г. Кинетика массообмена при электроразрядном экстрагировании // Вестник МГАУ им. В. П. Горячкина 2005.- № 3. -С. 22-25.

4. Рудобашта С.П., Казуб В. Т., Борисов А. Г. Кинетика массообмена при электроразрядном экстрагировании целевого компонента из растительного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья 2005. -№ 6. - С. 31-33.

5. Рудобашта С.П., Казуб В. Т., Борисов А. Г. Влияние режимных параметров процесса на кинетику электроразрядного экстрагирования целевого компонента из растительного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья 2005. - № 12.- -С. 27-30.

6. Рудобашта С.П., Казуб В. Т., Борисов А. Г. Критериальная зависимость для расчета коэффициента массопередачи по жидкой фазе при электроразрядном экстрагировании // Вестник МГАУ им. В. П. Горячкина 2006. - № 1. - С. 31-34.

Подписано в печать 03.11.06. . Формат 60x84/16. Гарнитура Тайме. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл.-печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №80.

Отпечатано в издательском центре

ФГОУ ВПО МГАУ.

Тел. 976-0264

Адрес: 127550, Москва,

ул. Тимирязевская, 58.

Введение.

Обозначения.

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ЭКСТРАГИРОВАНИЮ В СИСТЕМЕ

ТВЕРДОЕ ТЕЛО - ЖИДКОСТЬ

1.1. Особенности процесса экстрагирования в системе твердое тело-жидкость.

1.1.1 Массообмен в процессе экстрагирования из твердой фазы.

1.1.2 Строение твердых пористых тел.

1.1.3 Методы кинетического расчета процессов экстрагирования.

1.2 Методы интенсификации процессов экстрагирования из твердой фазы

1.3. Интенсификация процесса экстрагирования воздействием электрических разрядов.

1.4. Конструктивное оформление процесса экстрагирования в системе твердое тело - жидкость.

Задачи исследования

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО ЭКСТРАГИРОВАНИЯ.

2.1. Экспериментальная установка.

2.2. Высоковольтные импульсные источники и устройства для регистрации тока и напряжения.

2.3. Сырье для исследований.

2.4. Методика электроразрядного экстрагирования алкалоидов из листьев растения красавка.

Задачи интенсификации экстрагирования целевых компонентов из растительного сырья актуальны для пищевой, фармацевтической, химической отраслей промышленности, а также для переработки сельскохозяйственной продукции.

Традиционные процессы экстрагирования биологически активных соединений из растительного сырья обладают двумя основными недостатками - длительностью и неполным извлечением целевых продуктов. Поэтому интенсификация процессов переработки растительного сырья с целью более полного и быстрого извлечения ценных веществ является перспективной и актуальной задачей.

Для процессов извлечения из растительного сырья большой интерес представляет метод электроразрядного экстрагирования (ЭРЭ), который обладает высокой степенью извлечения и сокращает длительность процесса до нескольких минут по сравнению с традиционными методами (мацерация, пер-коляция, перемешивание и т.д.). Несмотря на известные экспериментальные данные, не исследованы кинетические закономерности процесса, слабо разработаны инженерные методы расчета промышленных аппаратов. Физическое и математическое моделирование процесса ЭРЭ даст возможность определить оптимальные электрические параметры для проведения процесса, учесть специфику экстрагирования в электроразрядных аппаратах, оптимизировать выход извлекаемого вещества. Это определяет научную актуальность диссертации. Цель и задачи исследований.

Целью исследований являлась разработка высокоэффективной технологии экстрагирования целевых компонентов из растительного сырья при воздействии электрического импульсного разряда в жидкости. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Экспериментально изучить процесс электроразрядного экстрагирования целевых компонентов (ЦК) из растительного сырья на примере извлечения алкалоидов из листьев растения красавки, выявить режимы, обеспечивающие их максимальный выход и интенсивное извлечение биологически активных веществ в электроразрядных аппаратах;

2. Исследовать влияние технологических (режимных) параметров электроразрядного экстрагирования (формы, длительности, амплитуды импульса напряжения, величины межэлектродного промежутка, количества импульсов, соотношения загружаемых фаз) на кинетику и эффективность извлечения экстрагирования.

3. Провести теоретические исследования процесса массопередачи, протекающей при воздействии электроразрядной обработки, с целью выявления его кинетических закономерностей;

4. Получить обобщающие зависимости для расчета коэффициентов массопередачи в условиях электроразрядного экстрагирования, необходимые для кинетических расчетов;

5. Разработать методику технологического расчета электроразрядного экстрактора;

6. Оценить экономическую эффективность исследуемого процесса. Объект исследований.

Объектом исследования является процесс электроразрядного экстрагирования ЦК из растительного сырья. Методика исследований.

Поставленные задачи решены путем проведения теоретических и экспериментальных исследований. В работе использованы теории массообмена, электротехники, теории подобия, а также методы физического моделирования, и математической обработки экспериментальных данных. Научная новизна работы:

1. Изучена кинетика массообмена при ЭРЭ алкалоидов из растительного сырья при варьировании электрических параметров установки.

2. Получены экспериментальные зависимости по коэффициентам массопередачи в функции от технологических параметров (длительность импульса напряжения, длина межэлектродного промежутка, длительность фронта импульса напряжения, частота подачи импульса, напряжение, соотношение загружаемых фаз).

3. Выявлены режимы работы электроразрядной установки, обеспечивающие максимальный выход ЦК и интенсивное его извлечение.

4. Разработана кинетическая математическая модель, описывающая процесс электроразрядного экстрагирования, определены ее параметры.

5. Получены критериальные уравнения для расчета коэффициента массо-передачи.

6. Аналитически исследована роль нестационарной диффузии в полуограниченной плоской среде при граничном условии массообмена первого рода.

7. Разработана методика инженерного расчета электроразрядной установки.

Практическая ценность:

1. Показана практическая целесообразность и эффективность применения метода ЭРЭ для извлечения ЦК из растительного сырья.

2. Разработана математическая модель и методика инженерного расчета электроразрядного аппарата, которые могут быть применены для расчета процесса экстрагирования различных ЦК из растительного сырья.

3. Получены данные по коэффициентам массопередачи, являющихся функциями электрических параметров и соотношения твердой и жидкой фаз в аппарате и могут быть использованы при расчете процесса электроразрядного экстрагирования из различенного растительного сырья. Критериальные уравнения применимы для нахождения оптимального выхода ЦК при различных вариациях режимных параметров.

4. Даны рекомендации по аппаратурно - технологическому оформлению процесса ЭРЭ.

Автор защищает:

1. Результаты экспериментальных исследований по кинетике алкалоидов из листьев растения красавки методом ЭРЭ и выводы на их основе;

2. Выявленные закономерности по влиянию электрических параметров и соотношениятвердой и жидкой фаз в аппарате на коэффициент массопе-редачи и выход целевого компонента;

3. Математическую модель процесса ЭРЭ, учитывающую влияние электрических параметров;

4. Инженерную методику расчета периодически действующего электроразрядного экстрактора, учитывающую вышеуказанные эффекты.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: научно - технических конференциях преподавателей и сотрудников МГАУ (г. Москва, Россия 2004 - 2006 гг.), V - й всероссийской выставке научно - технического творчества молодежи (Москва, ВВЦ 29 июня - 3 июля 2005г.); VI - й всероссийской выставке научно - технического творчества молодежи (Москва, ВВЦ 20 - 24 июня 2006г.). Публикации.

Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 6 опубликованных работах.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы изложена на 147 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков и 12 таблиц. Список литературы включает 130 наименований.

8. Результаты работы внедрены на Пятигорской фармацевтической фабрике по производству ново - галеновых препаратов. Испытания способа на пилотных образцах электроразрядных экстракционных аппаратов в лабораторных условиях фармацевтической фабрики показали увеличение выхода алкалоидов, пектинов, флавоноидов на 25 - 40%, с одновременным сокращением времени экстрагирования до 70 раз в зависимости от перерабатываемого сырья и удельной мощности, вводимой в систему;

9. Методика расчета аппаратов ЭРЭ внедрена в учебные процессы на кафедре теплотехники Московского государственного агроинженерного университета им. В. П. Горячкина, а также на кафедре физики и математики Пятигорской государственной фармацевтической академии.

136

1. Рудобашта С. П. Массоперенос в системах с твердой фазой . М.: Химия.1980.-248с.

2. Рудобашта С. П., Э. М. Карташов. Диффузия в химико -технологических процессах. М.: Химия. 1993. -208с.

3. Рудобашта С. П. Кинетика массопередачи в системах с твердой фазой. М.МИХМ. 1976.-95с.

4. Аксельруд Г.А., Лысянский В.М. Экстрагирование. Система твердое тело-жидкость. -J1., Химия, 1974. -254 с.

5. Белоглазов И.Н. Твердофазные экстракторы. -JI., Химия, 1985. -240 с.

6. Гельнерин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М., Химия, 1981. -812 с.

7. Лысянский В.М. Экстрагирование в пищевой промышленности. -М., Агропромиздат, 1987.

8. Рудобашта С. П. и др. Продольное перемешивание твердой фазы и тепломассообмен в непрерывно действующем аппарате с псевдожижееным слоем // Промышленная теплоэнергетика. 2002. Т. 24. №1. с. 39-44.

9. Лыков А.В. Теория теплопроводности. -М., Высшая школа, 1967.

10. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. -М., Высшая школа, 1963.

11. Тимофеев Д. П. Кинетика адсорбции. -М., Изд. АН СССР, 1962. -252 с.

12. Ионный обмен. Под ред. Я. Марийского. Пер. с англ, под. ред. С.М. Черноброва. -М., Мир, 1968. -565 с.

13. Пористая структура катализаторов и процессы переноса в гетерогенном катализе. Под. ред. Г.К. Борескова. -Новосибирск, Наука, 1970. -265 с.

14. Белобородое В.В. Основные процессы производства растительных масел. -М., Пищевая промышленность, 1966.

15. Лыков А.В. Явления переноса в капиллярно-пористых телах. -М.,1. Гостехиздат, 1955.

16. Osburn J.O., Katz D.L. Trans. Amer. Inst. Chem. Eng., 40, -C. 511,1944.

17. Аксельруд Г.А. Теория диффузионного извлечения веществ из пористых тел.-Львов, Изд. ЛПИ, 1959.

18. Ван Кревелин Д. В. Свойства их химическое строение полимеров. -М.:Химия , 1976.-416 с.

19. Simeonov Е., Soikova I., Mintchev A. J. Study on the kinetics and the variable internal poresity during extraction from vegetable material // Univ. Chem. Technol and Met. 2002 37, №3 c. 19-26.

20. Дерягин Б. В. Федякин Н. Н. Талаев Н. В. Исследование вязкости аллотропической модификации воды в кварцевых капиллярах. Докл. Ан СССР, 1966 т. 167 №2 с. 367 - 379.

21. Романков П.Г., Бао Чжи-Цюань Труды Ленинградского технологичесого института им. Моссовета. Вып. 39, Госхимиздат, 1957.

22. Романков П.Г., Бао Чжи-Цюань, Курочкина Н.И. Химическая наука и промышленность. Т. 3, № 4, -С. 506,1958.

23. Тепляков Ю. А. Исследование внутреннего массопереноса при экстрагировании веществ из твердых тел и расчет кинетики процесса. Дис. канд. тех. наук. М. 1981.

24. Seikova Попа, Simeonov Evgeni Detrmination of solid deformation effects on the effective difffusivity during extraction from plants. // Separ. Sci. and technol. 2003. 38, №15 c. 3713-3729.

25. Силин П.М. Вопросы технологии сахарных веществ. -М., Пищепромиздат, 1950.

26. Силин П.М. Сахарная промышленность, № 7,1954.

27. Силин П.М. Изв. Высш. учеб. зав. Пищевая технология, №3, -С. 64,1967.

28. Головин П.В. Теория диффузии. -Киев, 1948.

29. Дронов С.Ф. Динамическая теория извлечения сахара из свеклыдиффузионным методом.-М., Пищепромиздат, 1952.

30. Белобородов В.В. Методы расчета процесса экстракции растительных масел. -М, Пищепромиздат, 1960, -116с.

31. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. 3-е изд. -М., Химия, 1987. -540 с.

32. Newman А.В. Trans. Amer. Inst. Chem. Engrs., 27, p. 310, 1931.

33. Liebhafsky H.A. J. Appl. Phis., 12, p. 270,1941.

34. Плановский A. H. К теории непрерывных процессов. // Хим. пром., 1946 №3 с. 23-27.

35. Рудобашта С. П. Математическое моделирование процесса конвективной сушки дисперсных материалов //Известия академии наук. Энергетика. 2004 №4 с. 98- 109.

36. Levenspicl О. Chemical reaction enginering. New. York London. Johin Wiley and Jons. Inc.

37. Розен A. M. и др. Масштабный переход в химической технологии. Разработка промышленных аппаратов методом гидродинамического моделирования. М.: Химия. 1980. с. 320.

38. Rudobashta S. P. etc. Heat mass transfer and hydrodinamic with convective drying of dispersive materials // Proc. 1 - ot Jntern. Symp. « Two fhase flow Modelling and Experimentation.» Roma. Italy/ October/ 1995. V.l p. 331-338.

39. Кафаров В. В., Дорохов И. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. М.: Наука. 1976.500с.

40. Рудобашта С. П. Кинетический расчет процесса конвективной сушки дисперсных материалов // Труды 4-го минского международногофорума по тепломассообмену. Минск. Р. Беларусь 22 26 мая 2000г. Т.9 с. 41-48.

41. Рудобашта С. П. и др. Расчет кинетики и динамики процессов конвективной сушки //Теор. основы хим. технологии. 1991 Т.25. №1. с. 25-31.

42. Фролов В. Ф. Моделирование сушки дисперсных материалов . J1.: Химия. 1987.207с.

43. Смирнов Н.Н., Белоглазов И.Н. Интенсификация некаталитических процессов в системе твердое тело-жидкость.//Хим. пром., 1991,№8. -С. 456-460.

44. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи к курсу процессов и аппаратов химической технологии. -J1., Химия, 1981.-560с.

45. Белобородое В.В. Основные процессы производства растительных масел. -М., Пищевая промышленность, 1966.-478 с.

46. Гребешок С.М. и др. // Известия вузов. Пищевая технология. -1987.-№ 4.-С. 77-80.

47. Способ экстракции ценных веществ из растительного сырья с помощью СВЧ-энергии. Пат. 2216574 РосияМПК7С11 В1 /ЮМарколия А. И., Малых Н. И., Голубчиков J1. Г., Ямпольский Е. С., Астапенко Г. И. №2002100236/13 Заяв. 11.01.2002 Опуб. 20.11.2003.

48. Нечипоренко И.А. Экстрагирование биологически активных веществ из тонко измельченного сырья. Дисс.канд. тех. наук. -Киев, 1985.-215 с.

49. Блягоз X. Р. Развитие научных основ и разработка процессов и техники экстракции двуокисью углерода в пищевой промышленности. Автореф. Дисс. док. тех. наук. Краснодар., 2002. 54.50с.

50. Чундышко В. Ю. Экстракция жиросодержащихматериалов двуокисью углерода с сорстворителем при сверх критических условиях. Автореф. Дисс. док. тех. наук. Майкоп., 2001. 35с.

51. Аксельруд Г.А., Молчанов А.Д. Растворение твердых веществ. -М., Химия, 1977.-272 с.

52. Yrjonen Teijo, Vovk Irena, Simonovska Breda, Mousa Ola, Hiltunen Raimo, Yuorella Heikki, Vuorela Pia Comparison of medium pressure solid -liquid extraction ahd rotation planar extraction of Fucus leaves with reference to optimum operating parameters.

53. J. Liq. Chromatogr. and relat technol. 2003,26, №19 с 3289 3305.

54. Kolb Peter, Bart Hans Jorg, Fischer Ludger Entwicklung einer Miniplant -Extraktions kolonne // Chem. Ing - Techn. 2002, 74, №3 c. 243 -247.

55. Карпачева C.M., Рябчиков Б.Е. Пульсационная аппаратура в химической технологии. -М., Химия, 1983. -224 с.

56. Пахоменкова Г.П. Интенсификация процесса экстрагирования растительных масел с применением низкочастотных мехаЕшческих колебаний. Автореф. дисс. канд. тех. наук. -JL, 1985. -30 с.

57. Экстрактор в виброкипящем слое. Потапов А. Н., Судницин А. В. Проблемы и перспективы здорового питания. Сборник научных работ Кемерово Изд во технол. Инс-та пищ. пром-ти 2000. с. 115

58. Малогабаритный ультразвуковой экстрактор

59. Luque Garcia J. L., Luque de Castro M. D. Ultra sound assisted Soxhlet extraction : An expeditive approach for solid sample treatment - Application to the extraction of toal fat from oleaginous feeds // J. Chromatogr. A. 2004. 1034, №1 -2 c. 237 -242.

60. Smelcerovic Andrija A., Dordevic Sinisa M., Lepojevic Zika P., Velickovic Dragan T. The analysis of the kinetics of extraction of resinoids and hypericines from the amber, Hypericym perforatum L //. J. Serb. Chem. Soc. 2002. 67, №6 c. 457 -463.

61. Паршина M. А., Кардашов Г. А., Салосин А. В. Интенсификация процессов в жидкости при воздействии магнитных и ультразвуковых полей //Электронная обработка материалов, 1983, №4 (112), с. 57 58.

62. Нао Sinyu, Han Wei, Ни Cuoqin, Cao Shan, Deng Xiu Распределение и улучшение поля потока в микроволновом экстракторе. Huagang xuebao = J. Chem. Ind. And Eng. (China) 2003. 57, №7 c. 923 -929.

63. Sensoy I., Sastry S. K. Extraction using moderate electric fields // J. Food Sci. 2004, 69, №1 c. FEP7 FEP13.

64. Li min jing, Yiu Jing - yan, Yao Shnang, Ding lan, liu Zhong - ging, Zhang Han - qi Microwave - assisted extraction of rutin fnd qurcetin from flos sophore // Chem. Res. Chin. Univ. 2004. 20, № 6 c. 703 - 706.

65. Способ получения экстрактов с использованием электрофизическихметодов Пат. 2237706 Россия МПК7 С 11 В1 /10 Федер. гос унитар. предприятие «Таганрог НИИ связи» Чекрыгина И. М., Еремин А. Д. Лузгин Г. В. №2002129536/13 Заяв. 04.11.2002 Опуб. 10.10.2004

66. Способ производства пектинового экстракта. Пат. 2250233 МПК7 С 08 В37 / 06 Сев. Кавказ. Зонал. НИИ садовод и виноград, Квасенков О. И., Ильина И. А. Тюрюков А. Б. № 2003128327/04; Заяв. 22.09.2003 Опуб. 20.04.2005.

67. Ломачинский В. А. Повышение эффективности экстрагирования ценных компонентов из цикория. Автореф. дисс. канд. тех. наук. М., 1993. -24с.

68. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии. 4.2. -М„ Химия, 1995. -368с.

69. Петров П. Г., Кухта В. Р., Лопатин В. В. О природе анодных стримеров в воде // ЖТФ т. Б866, 1988 с. 1 158 -1188.

70. Bart Hans Jorg Electric fields in solvent extraction // ISEC' 2002: Processing of the international Solvent extraction Conference, Cape town 17-21 March, 2002 vol.1 Marsholltown: S.Afr. Int. Mining and Met. 2002c. 45-52.

71. Wildbergen Chem A., Bart H. J. Kontinulerlich betriebene flussig / flussig -Extraktion im elektrischen nospannungs field (DC) in einem Taylor Couette -Elektroextraktor// Chem -Ing Techn. 2003, 75, №8 с. 1169-1170.

72. Sensoy I., Sastry S. K. Extraction using moderate electric fields // J. Food Sci.2004, 69, №1 c. FEP7-FEP13.

73. Schultheiss Christoph, Bluhm Hansjoachim, Mayer Hanns-Gunther, Kerh Martin, Michelberger Т., Witte G. Processing of sugar beets with pylsed electric fields // IEEE Trans Plasma Sci. 2002, 30, №4 с. 1547 -1551.

74. Ильченко Г. П., Бутто С. В., Савин В. Н. Интенсификация процесса С02 экстракции с помощью переменного магнитного поля. Пищ.

75. Промышленность (Москва) 2002 №11 с.36

76. Таран А. П., Мнебришвилн Т. В., Касьянов Г. И. Совершенствование биотехнологических методов газожидкостного экстрагирования компонентов растительного сырья. «Известия Вузов Пищевая Технология» Краснодар, 2003 165 с.

77. Кардашев Г. А. Физические методы интенсификации процессов химических технологий. М., 1990. 208с.

78. А.С. 26762 (СССР), 1960. ДСП. Воробьев Г. А.

79. Наугольных К. А., Рой Н. А. Электрические разряды в воде (гидродинамическое описание). М.: Наука, 1971. -190с.

80. Чубыкин М. М. Оценка дробящего действия импульсной нагрузки / Науч. Тр. Иркутского НИИ редких и цветных металлов . Иркутск, 1970. - Вып. 20. с. 23-25

81. Юткин J1. Электрогидравлический эффект. JL: Наука. - 1956.

82. Юткин JI. Электрогидравлический эффект и некоторые возможности его применения. JL: Наука. - 1956.

83. Оборудование и технологические процессы с использованием электрогидравлического эффекта. Под ред. Г. А. Гулого. М.: Машиностроение, 1977. - 320 с.

84. Димов X. Т., Понаморев В.Д. Влияние электрогидравлического удара на степень разрушенности структуры сырья листьев красавки и семян дрока //Фармация, 1979.-№6.-с. 57-58.

85. Яцко М. А. и др. Влияние электроимпульсной обработки на одные растворы углеводов// Электронная обработка материалов. 1975. №3, с. 59 -61.

86. Jones Н. V., Е.Е. Kunhardt. Импульсной пробой воды и электролитов / J. Appl. Phys. 77(2)15.01, 1995.91

87. Ушаков В. Я. Импульсный электрический пробой жидкостей. Томск, Изд -воТГУ, 1975,256с.

88. Казуб В. Т., Супрунов В.В., Жалнина К. К. Низковольтное сопротивление электродной системы ЭГД установки для обработки воды. Деп. в ВИНИТИ, 25.04.0.8 № 3161 В88.

89. Семкин Б. В., Усов А. Ф., Курец В.И. Основы электроимпульсного разрушения материалов. J1.: Наука. 1995,277с.

90. Наугольных К. А., Рой М. А. Электрический разряд в воде. М.: наука. 1971, с.155.

91. Пат. РФ №2157231. 10.10. 2000. Способ получения водорастворимых полисахаридов, обладающих гепатопротекторной активностью, из листьев женьшеня / Казуб В. Т., Васильева О. Н., Кудимов Ю. Н., Муравьева Д.А. и др.

92. Пат. РФ №2169003 публ. В БИ №17, 2001 комбинированный способ получения полисахаридов из листьев и шрота женьшеня / Казуб В.Т., Васильева О. Н., Кудимов Ю. Н., Муравьева Д.А. и др.

93. Кудимов 10. Н , Казуб В. Т., Голов Е. В., Криворотов Н. В. Способ экстрагирования биологически активных соединений из растительного сырья . Решение о выдачи пат. РФ № 2001119844/14 (031866) МПК7 А61К35/78 от 21. 08.2002

94. Захаров П. П., Зельман И. С., Манторов А. В. Особенности оптимального выбора емкостного накопителя энергии для электроимпульсной технологии по обеззораживанию сточных вод // Электрические процессы в технике и химии. 1981. №11. -с. 11-15.

95. Жук Е. Г. Бактерицидные факторы импульсного электрического разряда при обеззараживании воды // Электронная обработкаматериалов. 1979. - №2. - с.41 - 45.

96. Мартиросян К. В. Интенсификация процессов извлечения полисахаридов в электроразрядных экстракционных аппаратах. Автореф. дисс. канд. тех. наук. Тамбов. -2002. 16с.

97. Голов Е. В. Интенсификация процессов электроразрядного экстрагирования. Автореф. дисс. канд. тех. наук. Тамбов. -2004. 18с.

98. Казуб В. Т. Кинетика и основы аппаратурного оформления процессов электроразрядного экстрагирования биологически активных соединений. Дис. док. Тех. наук. Пятигорск. 2002.

99. Моругин J1. А., Глебович Г. В. Наносекундная импульсная техника. М.: Атомиздат, 1973. -384 с.

100. Емельчанинов А. С., Ковальчук Б. М., Лавринович В. А. Шунт из фольги для регистрации наносекундных импульсов // Приборы и техника эксперимента. 1975. №2. с. 126.

101. Гельфонд JI. А., Пельцман С.С., Шубин Б. Г. Схема неискажающей регистрации падения напряжения на импульсной искре. / Тез. Межд. Конф. по высоковольтной имп. техн. J1.: 1988 с. 1 — 2.

102. Каляцкий И.И., Кривко В.В. Электроимпульсный пробой жидкостей. -//Пробой диэлектриков и полупроводников. М., 1967. - 249 с.

103. Каляцкий И.И. Исследование технико-физических основ разрушения горных пород импульсными электрическими разрядами: Автореф. дис.д-ра технич. наук. Томск, 1965. - 311 с.

104. Кудимов Ю.Н., Казуб В.Т., Бутко В.В. Измерение давления, создаваемого парогазовой полостью, при электроразрядном экстрагировании. Изв. вуз. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2002. - № 4. - С. 83-85.

105. Кудимов Ю.Н., Казуб В.Т., Голов Е.В. Электроразрядные процессы в жидкости и кинетика экстрагирования биологически активных компонентов. Часть I. Ударные волны и кавитация. Вестник ТГТУ. 2002. - Т. 8, № 2.- С. 253-263.

106. Кудимов Ю.Н., Казуб В.Т., Голов Е.В., Мартиросян К.В. Кинетика измельчения растительного сырья при электроразрядном экстрагировании. Изв. вуз. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2002, № 2. С. 83-85.

107. Кудимов Ю.Н., Казуб В.Т., Голов Е.В., Криворотое Н.В. Способ экстрагирования биологически активных соединений из растительного сырья. Патент РФ № 2200022. МПК7 А61К35/78. Опубл. в БИ № 7, 2003.

108. Яцко М.А., Журавлева И.А. ЭГ установка мембранного типа для обработки виноградной мезги //Электронная обработка материалов. 1970, № 4, С. 53 - 57.

109. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемператур ных гидродинамических явлений. М.: Физматгиз. 1966, 482 с.

110. Розенберг Л.Д. Кавитационная область. В кн.: Мощные ультразвуковые поля. М.: Наука, 1968, С. 221 - 266.

111. Яковлев Ю.С. Гидродинамика взрыва. Л.: Госиздат. 1961, 313с.

112. Мощные ультразвуковые поля. Под. ред. Розенберга Л.Д. М.: Наука.-1968.-267с.

113. Релей. Теория звука. М. -Л.: Гостехиздат. т. 1, т. 2. 1955.

114. Кнэпп Р., Дейли Д., Хэммит Ф. Кавитация. М.: Мир. 1974, 325с.

115. Жекул В.Г., Мурзаев А.В., Хаскина Л.С. Экспериментальные исследования основных характеристик предпробивной стадии электрического разряда в водных промежутках/ Сб. Физические основы электрического взрыва. -Киев, 1983, С. 19-25.

116. Кудимов Ю.Н., Казуб В.Т., Криворотое Н.В. и др. Кинетика электроразрядного процесса экстрагирования растительного сырья. Изв. вуз. Химия и химические технологии. Т. 45. Вып. 1. 2002. - С. 23-28.

117. Рудобашта С. П., Казуб В. Т., Борисов А. Г. Кинетика массообмена при электроразрядном экстрагировании целевого компонента из растительного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. №6 2005. с. 31-33.

118. Рудобашта С. П., Казуб В. Т., Борисов А. Г. Влияние режимных параметров процесса на кинетику электроразрядного экстрагирования целевого компонента из растительного сырья №12 2005. с. 27-30.

119. Рудобашта С. П., Казуб В. Т. Борисов А. Г. Критериальная зависимость для расчета коэффициента массопередачи по жидкой фазе при электроразрядном экстрагировании. // Вестник МГАУ им. В. П. Горячкина №1 2006. с. 31 -34.

120. Аксельруд Г. А. Массообмен в системе твердое тело жидкость. Львов . Изд. Львовского университета. 1970. - 186с.

121. Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд Свойства газов и жидкостей. Пер. с англ. 3-е изд. перераб. и доп. Л.: «Химия». 1982 592с.

122. Рудобашта С. П., Карташов Э. М. Нестационарная массоотдача частиц сферической формы. // Инж.-физ. журнал 1997.- №6.- С. 930-935.

123. Э. М. Карташов Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. Изд. 3 е., перераб. и доп. М.: Высшая школа. 2001. - 550с.

124. По физико-химическим и медико-биологическим показателям полученные экстракты соответствуют требованиям Государственной Фармакопеи XI издания.

125. Содержание примесей в приготовленных извлечениях за счет эрозии электродов соответствует допустимым нормам (ГФ XI, вып. I. С. 165).

126. Авторами разработан проект технологической линии по производству экстрактов из лекарственного растительного сырья (принципиальная схема оригинальной части электроразрядного экстрактора, представлена в приложении стр. 3 настоящего акта).

127. Электроразрядный способ экстрагирования растительного сырья защищен патентами РФ №№ 1693750,2169003, 2157231, 2029555,2066326.

128. Ожидаемый экономический эффект от переработки сухого сырья (листья красавки) электроразрядным воздействием, при получении сгущенного экстракта, предназначенного для приготовления спазмолитических препаратов, может составить 418 000 руб. в год.

129. Ремезова И.В Тесленко В.В.

130. Зам. директора по обеспечению качества, упаковке и маркировке1. Начальник ОКК