автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование гидродинамической обстановки в экстракторах с неподвижным слоем для CO2-экстракции

На правах рукописи

РУДИЧ ЕВГЕНИЙ МИХАЙЛОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ В ЭКСТРАКТОРАХ С НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ ДЛЯ С02-ЭКСТРАКЦИИ

Специальность 05.18.12-Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар-2007

003053310

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете.

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Кошевой Евгений Пантелеевич

Официальные оппоненты Доктор технических наук, профессор

Леончик Борис Иосифович Доктор технических наук, профессор Блягоз Хазрет Рамазанович

Ведущая организация Краснодарский научно-

исследовательский институт хранения и переработки сельхозсырья

Защита состоится 20 февраля 2007г. в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03. Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072, г. Краснодар, ул.Московская 2, конференц-зал.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направлять в адрес университета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат диссертации разослан 19 января 2007г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Отш/ж Жарко М.В.

1.0БЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы. Применение экстрактов пряноароматического, эфирномасличного и лекарственного сырья позволяет обеспечивать высокую эффективность в ряде отраслей пищевой промышленности за счет сокращения потери ценного сырья, а так же за счет выпуска новых видов продукции. Наша страна является ведущей в мире по освоению выпуска СОг-экстрактов, получаемых в результате экстракции специально подготовленного растительного сырья жидкой двуокисью углерода при температуре окружающей среды под давлением 5,8-6,4 МПа.

Необходимо на основе углубленных системных научных исследований разработать рекомендации по повышению эффективности экстракционного производства с целью производства конкурентоспособных на международном рынке СОг-экстрактов.

Основой этих исследований должна стать разработка математических моделей проточной экстракции дисперсных растительных материалов в неподвижном слое.

В работе предложен метод моделирования гидродинамики экстракции в аппарате со слоем материала, учитывающий влияние основных особенностей процесса взаимодействия фаз на эффективность экстракции. Важным является переход к изучению гидродинамики с учетом реально имеющихся отклонений от идеальных представлений и подходов к процессу экстракции, который рассматривается в настоящее время практически без учета гидродинамических особенностей процесса.

1.2 Цель работы - совершенствование процесса экстрагирования растительных материалов жидкой двуокисью углерода с разработкой рекомендаций по организации эффективного процесса и созданию нового экстрактора на основе изучения гидродинамической обстановки в аппарате.

1.3 Основные задачи исследования. В соответствии с поставленной целью определены следующие основные задачи:

- проанализировать влияние разницы в свойствах (плотности и вязкости) взаимодействующих смежных слоев жидкой фазы при различных направлениях движения потока в неподвижном слое экстрагируемого материала;

- экспериментально исследовать вязкость и плотность основных видов С02-экстрактов, сравнить расчетные и экспериментальные значения вязкости, оценить влияние давления на вязкость экстрактов;

- разработать методику расчета концентрационных зависимостей вязкости и плотности;

- проанализировать влияния пограничного слоя на поверхности экстрагируемых частиц на коэффициент проницаемости слоя;

- получить решение задачи массообмена при экстракции в неподвижном слое с учетом продольного перемешивания по жидкой фазе;

- получить данные по распределению концентрации жидкой фазы по высоте слоя и осуществить моделирование зависимости критерия гидродинамической устойчивости;

- получить решение задачи описания дренажа в слое дисперсного материала, промоделировать кинетику стока и получить данные по размерам дренажной зоны и размерам частиц, составляющих эту зону;

- разработать аппаратурное оформление процесса экстракции, позволяющее обеспечить высокоэффективную обстановку в слое.

1.4 Научная новизна работы заключается в следующем: дана комплексная оценка факторов гидродинамической неустойчивости в экстракторе с неподвижным слоем; получены концентрационные зависимости вязкости и плотности растворов основных видов С02-экстрактов и жидкой двуокиси углерода; установлено влияние пограничного слоя на снижение проницаемости слоя экстрагируемого

материала; получено решение в конечных разностях математической модели экстрагирования слоя с учетом продольного перемешивания по жидкой фазе; получено решение в конечных разностях математической модели дренажа; показана эффективность размещения дренажных слоев в экстракторе неподвижного слоя.

1.5 Практическая значимость работы заключается в результатах теоретических и экспериментальных исследований, которые позволили разработать рекомендации по совершенствованию работы и конструкцию экстрактора для процесса с использованием жидкой двуокиси углерода как растворителя.

Результаты разработок использованы на ОАО «Компания Караван».

1.6 Апробация работы. Результаты исследований были представлены на: II международной научно-технической конференции. Воронеж, 2004; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Пищевая промышленность: интеграция науки, образования и производства». КубГТУ, Краснодар, 2005; III российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» Ставрополь, 2005; V Международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств». Могилев, 2006; 17 международном конгрессе CHISA 2006, Прага, 2006.

1.7 Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано семь научных работ, в том числе 2 статьи в журнале, рекомендуемом ВАК, 1 положительное решение о выдаче патента РФ на полезную модель.

1.8 Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 140 страницах, содержит 34 рисунка и 5 таблиц. Список использованных источников включает 141 наименований.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и сформулировано направление исследований.

Глава 1. Литературный обзор. В главе проанализировано состояние технологии и техники экстрагирования двуокисью углерода, а также состояние исследований процесса экстрагирования двуокисью углерода. Рассмотрены научные основы гидродинамики слоя дисперсных материалов и ее роль в процессе экстрагирования.

На основании обзора и анализа работ сделаны следующие выводы:

- Экстракция жидкой двуокисью углерода - реализованный в промышленном масштабе экономически эффективный процесс, обеспечивающий получение экстрактов из ценного пряноароматического, эфирномасличного и лекарственного растительного сырья, которые находят применение как источники ароматических, вкусовых и биологически-активных веществ.

- Основной недостаток применяемых экстракционных установок с двуокисью углерода является большая длительность процесса и использование большого количества растворителя, так как необходимо обеспечить как можно более полное извлечение экстрактивных веществ из ценного растительного сырья, а эффективность процесса в экстракторе недостаточная из-за гидродинамической неустойчивости.

Гидродинамические условия существенно влияют на процесс экстрагирования и для устранения застойных зон предлагалось введение механического перемешивания слоя, что не нашло практического применения.

- При описании кинетики процесса С02-экстракции преобладает эмпирический подход или используются упрощенные дифференциальные уравнения материального баланса.

-Отсутствует математическое описание процесса экстракции в неподвижном слое с учетом продольного перемешивания по жидкой фазе.

- Основная проблема в совершенствовании гидродинамической обстановки в экстракторе - устранить гидродинамическую неустойчивость потока растворителя, которая возникает под влиянием изменения свойств (плотности и вязкости) жидкой фазы и приводит к образованию каналов в слое по которым значительная часть растворителя проходит через экстрактор и практически не участвует в процессе экстракции.

Указанные выводы послужили основой для определения цели работы, а также постановки задач исследования.

Глава 2. Оценка свойств взаимодействующих фаз в процессе экстрагирования жидкой двуокисью углерода слоя растительного материала и определяющих гидродинамическую неустойчивость. При оценке влияния разницы в свойствах (плотности и вязкости) взаимодействующих фаз в дисперсном слое при различных направлениях движения потока установлено, что гидродинамическая устойчивость может быть повышена в случае, если плотность нижнего слоя жидкости будет больше, а вязкость меньше, чем соответственно плотность и вязкость верхнего слоя. При экстракции слоя дисперсного растительного материала эти условия одновременно не выполняются.

В работе предприняты экспериментальные исследования плотности и вязкости СОг-экстрактов, которые входят в состав мисцеллы (таблица 1).

Таблица 1 - Результаты экспериментов по определению плотности экстрактов.

экстракт экстракт экстракт красного перца экстракт мускатного ореха экстракт Экстракт

гвоздики кориандра лавра укропа

Плотность, кг/м3

980 840 880 900 920 880

Кинематическая вязкость, мм2/с

7,24 8,52 7,90 7,94 8,20 7,09

Особенностью получения концентрационной зависимости раствора экстракта с двуокисью углеродов является необходимость учитывать влияние давления и молекулярного веса экстрактов.

Для экстрактов, в составе которых преобладает какой либо компонент, возможно принять для экстрактов молекулярный вес этого компонента. Так для экстракта семян кориандра основным компонентом является линалоол, а для экстракта гвоздики - эвгенол. Соответственно молекулярный вес линалоола 154, а эвгенола 164.

Зависимости динамической вязкости линалоола и эвгенола рассчитаны на основе их молекулярного строения по методу Ван-Вельцена 118,9022 -Т

Пы = ехР

4,41674,5684-

Т

124,1248-7

0) (2)

Расчетные значения кинематической вязкости соответственно линалоола и эвгенола 8,525 и 7,237 мм2/с практически точно совпадают с экспериментальными значениями кинематической вязкости экстрактов кориандра и гвоздики 8,52 и 7,24 мм2/с.

Оценка показала, что степень влияния давления при рабочем режиме экстракции двуокисью углерода на вязкость экстрактов не превысила 6%.

Располагая кинематическими вязкостями компонентов мисцеллы (принята бинарный раствор экстракта (компонент В) и жидкой двуокиси углерода (компонент А) уа=8,512*10"8 м2 с'1; ца=64,1 *10"6 Па с; рА = 743 кг м"3; МА = 44,01) рассчитывали вязкость раствора по методу Макаллистера: = е>фк "1п К + 3" Х1 ■ хь ■ 1п УаЬ+ 3 • *„ ■ 4 • 1п + х\ ■ 1п у6 + й] (3)

где Я = х1- 1п

Г1 + 2 МА + 3-х2а Г, МА 2 + —- мА

3 3

V ^

1п х„ + хк

М» Мл

Для параметров va¡ и \'ьа, получены следующие уравнения:

5 • 10~4 • ^¡г^ ■ Уь ■

(1747 • \jNl-N,, +143 ■ N1 - 286 -Ыь-Ма+143 • ЛГ*)

(4)

Ф^ь

(п47 • \/лг„2 ■ +143 • N1 - 286 • Ы,, • N. +143 • N1) ПГ

■ 3

[К

(5)

ь

В эти уравнения входят значения эквивалентных чисел углеродных атомов входящих в молекулы бинарного раствора. Эти числа могут быть рассчитаны на основе формулы

где N - действительное число углеродных атомов; ИДЫ; - структурные составляющие функциональных групп входящих в молекулу.

В результате получена зависимость изменения вязкости раствора экстракта в жидкой двуокиси углерода, которая после преобразования, например, для кориандровой мисцеллы принимает вид

Установлено, что изменение кинематической вязкости раствора в области рабочих концентраций при экстракции носит нелинейный характер и весьма значительно по величине, что может привести к возникновению гидродинамической неустойчивости. При этом изменение вязкости раствора может превосходить вязкость чистой жидкой двуокиси углерода почти в три раза.

Для оценки гидродинамической неустойчивости при течении жидкого потока в слое дисперсного материала использовали критерий -предельная скорость, при превышении которой нарушается гидродинамическая устойчивость, определяется по соотношению

(6)

■~-'74 10—ехр[г, -(12,027-6,30252+ 0,12684-^)1. 44 + 109 *1 1 4 1 ' ьп

(7)

V, =kg{dp¡dfl)

(8)

Для определения коэффициент проницаемости слоя материала к приняли модель для пористой среды слоя, в которой рассматривается каждая отдельная частица, окруженная жидкой пленкой - представляющей собой пограничный слой, через который происходит экстракция. В соответствии с принятой моделью частица радиуса а окружена жидкой пленкой до радиуса aR.

Зависимость для определения параметра а, включающего проницаемость слоя, имеет следующий вид:

аг=- = - 3(1-ф (9)

к

D = -—[6äV + 2\a1R5 -5Д V + 45aR*-5R3a2 +45Л3-a^R-a1] Öl J 0=180^ + 24RV -45äV-9аг+Аг/ + 180-rf?J+4/?V +10ß'K3 -9Ra* -9a*R" +3to2Ä2 -180/?'« R = 0,6303 • s + 0,9318

Представленное уравнение (9) определяет значение проницаемости к

(в виде безразмерного параметра а1 = —) от порозности слоя е (рис.1). Для

к

сравнения приведена зависимость Козени-Кармана (К-К).

Рисунок 1 - Зависимость а2 =~ от порозности слоя е.

Зависимость а2 для частиц с пограничным слоем на поверхности, представленная на рисунке 1, расположена несколько выше, чем зависимость Казени - Кармана, что соответствует меньшему коэффициенту проницаемости для частиц с пограничным слоем на поверхности. С ростом порозности рассматриваемые зависимости сближаются. Расчет коэффициента проницаемости для слоя экстрагируемого материала можно проводить по формуле Казени — Кармана с поправкой

к-^—^—.К

180 (I-*)1 ' (10)

где Ё, = -4,8019-е1 +5,1455 е-0,5025 - поправка.

Глава 3. Математическое моделирование условий появления гидродинамической неустойчивости в процессе экстрагирования слоя растительного материала. Для оценки условий появления гидродинамической неустойчивости в процессе экстрагирования слоя растительного материала получили данные по изменению концентрации жидкой фазы по высоте экстрагируемого слоя на основе математического моделирования.

При математическом моделировании приняты следующие допущения:

- система является изотермической и изобарической;

- на входе в слой физические свойства жидкой двуокиси углерода постоянные;

- радиальные градиенты концентрации в жидкой фазе отсутствуют;

- перемешивание жидкой фазы имеет место только в осевом направлении;

- экстракт принят как единственный компонент, и эффект других компонентов на процессе экстракции в рабочем режиме незначителен;

- концентрация экстрактивных веществ внутри твердых частиц изменяется только в радиальном направлении и не зависит угла направления радиуса В математической модели используются дифференциальные уравнения в частных производных, полученные из уравнений дифференциального массового баланса.

Уравнение массопереноса в твердой фазе определяется уравнением

вида

дС, _ 2 Ь 8т "ТГя

(П)

которое представлено в виде суммы производных второго и первого порядка

8т ~ Рер Я 8%г + Рер Я 8% ^ '

При г>о, 4=1, = сА=кр-с: (13)

Уравнение массопереноса в жидкой фазе определяется уравнением вида

дС/ = 1 д2с/ ас/ 6 •(!-*) Вг / _с 8т Реь 822 82 е-Я Ре 1 " !

Ь р

при т>0, 2=0, С,——^¿-=0 1 Реь 82

Данная задача решалась методом конечных разностей.

В результате расчета были получены распределения средних концентраций и соответственно вязкости и плотности по высоте слоя (таблица 2).

(14)

(15)

Таблица 2 - Распределение вязкости и плотности по высоте слоя.

Глубина слоя, м 0,001 0,120 0,240 0,360 0,480 0,600

Концентрация, кг/кг 0,0052 0,0241 0,0234 0,0232 0,0231 0,0230

Динамическая вязкость, Ц-Ю5, Пас 6.57 7.97 8.03 7.99 7.95 7.91

Плотность, р,кг/м3 747.45 752.73 752.55 752.49 752.46 752.44

Полученные концентрационные зависимости вязкости и плотности мисцеллы позволяют определить распределение предельной допустимой скорости потока растворителя в экстракторе по высоте слоя, определенной из условия обеспечения гидродинамической устойчивости (рисунке 2).

Рисунок 2 - Зависимость распределения по высоте слоя в экстракторе предельной допустимой скорости потока, определенной из условия обеспечения гидродинамической устойчивости.

Как видно из представленных данных при высоте слоя большей, чем 2=0,16 м отсутствует положительное значение скорости, что соответствует наличию гидродинамической неустойчивости.

Глава 4. Математическое моделирование процесса дренажа в слое дисперсного материала. Одним из способов стабилизировать процесс течения жидкой фазы с переменной плотностью и вязкостью в слое экстрагируемого материала является размещение в слое промежуточных засыпок из инертного материала более крупных размеров — дренажных слоев. В результате в этих слоях процесс течения должен происходить интенсивнее и поступающий в слой неравномерный поток растворителя будет выравниваться за счет образования равномерного по высоте слоя растворителя в нижней части дренажного слоя перед последующим слоем экстрагируемого материала.

Для описания кинетики стока в процессе дренажа в слое дисперсного материала использовали уравнение

— = А з2^л>п —+А

д? 1 дх 2 1сЬс*

(1+2Л))Л

а**2

(16)

, 2+зл * , где Л, =—— р*\ Аг

1 + 2Л . 1

:—-г—: А,- —

Краевые условия Начальные: ¿*=0 Граничные: /*>0

5=1

х*=0

0<х*<1 сВ/ск* = со!^

(17)

(18) (19)

Дифференциальное уравнение (16) решалось числено методом конечных разностей. При решении применяли аппроксимации производных, как по неявной, так и по явной схеме и получили сопоставимые результаты. Результаты представлены в виде поверхностной

диаграммы относительной насыщенности межчастичного пространства от времени стока и высоты слой (рисунок 3).

Рисунок 3. Зависимость относительной насыщенности межчастичного пространства от времени стока и высоты слоя.

Как видно из представленных данных в результате получаются распределения относительной насыщенности межчастичного пространства по координате слоя изменяемые во времени, которые показывают асимптотическое стремление к полному стоку при увеличении времени.

На рисунке 4 представлена зависимость средней относительной насыщенности слоя от времени стока.

Видно, что кривая стока носит монотонно убывающий характер и соответственно скорость стока а начале процесса максимальная, а затем убывает по времени.

0.9 0.8 0.7 0.8 « 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

1,сек

Рисунок 4 - Зависимость средней относительной насыщенности слоя от времени стока.

Стекающий поток в дренажном слое опережает подаваемый поток к поверхности экстрагируемого слоя и образуется разрыв потока с пространством, в котором происходит перераспределение и выравнивание потока жидкой фазы. Соответственно поток на выходе из дренажного слоя равномерно попадает в ниже расположенный слой экстрагируемого материала, который в этом случае эффективно экстрагируется. Если увеличить высоту дренажного слоя, то скорость стока снизится, при этом исходный поток может сократить зону дренажа и в пределе ее затопить, тем самым уменьшить её эффективность.

Дренажный слой создаваемый для увеличения гидродинамической стабильности образуется из слоя частиц инертного материала располагаемых между слоями экстрагируемых материалов. Размер частиц этого слоя должен быть существенно отличен от размера частиц экстрагируемого материала. Поэтому исследовали влияние диаметра частиц на динамику стока (рисунок 5).

—•—в_ауд(1) - о — Э_а7д(5) —а—3_ауд(10) • -8_ауд(15)

Рисунок 5 - Зависимость изменения насыщенности дренажного слоя из шарообразных частиц разного диаметра во времени

Требуемая высота дренажного слоя находилась из условия равенства скорости стока и скорости подачи растворителя. Результаты расчетов требуемой высоты дренажного слоя от диаметра частиц слоя представлены на рисунке 6.

Как видно из рисунка, по мере увеличения диаметра частиц дренажного слоя требуемая высота слоя снижается и соответственно число рядов частиц в дренажном слое резко уменьшается. Дренажный слой с малым числом рядов частиц не позволит распределить поток жидкой фазы равномерно по всему сечению слоя.

Из результатов математического моделирования дренажа слоев с частицами разных размеров (1; 5; 10 и 15 мм) приемлемыми являются частицы с диаметром 5 мм и приведенным числом рядов частиц 6. Полученные данные проверялись экспериментально в условиях предприятия ООО «Компания Караван» на экстракторах для С02-экстракции с целью совершенствования гидродинамической обстановки в экстракторах.

Диаметр частиц, мм

Рисунок 6. Зависимость требуемого числа приведенных слоев частиц в дренажном слое от диаметра частиц слоя.

Глава 5. Разработка и проверка технических предложений по совершенствованию гидродинамической обстановки в экстракторах с неподвижным слоем для С02-экстракции. В этой главе обосновано техническое предложение по устранению недостатков, связанных с гидродинамической неустойчивостью путем размещения в экстракторе дренажных зон из шарообразных частиц по размеру больших, чем частицы экстрагируемого материала (рисунок 7). На рисунке 8 показана схема установки для СОг-экстракции.

На предложенной установке в экстракционном производстве предприятия ООО «Компания Караван» проведена проверка эффективности процесса экстракции. Перерабатываемое сырье - перец черный (по ГОСТ 29050-91). Подготовка сырья — двукратное дробление на вальцевом станке. Размер частиц - толщина лепестка 0,2-г0,4 мм. Время экстрагирования - 5,5 часов.

Температура - 26±2°С и давление 67+3 бар. Навеска сырья, загружаемого в экстрактор - 30 кг, что соответствовало толщине слоя в экстракторе - 65+2 см. В таблице 3 представлены спланированные по схеме факторного эксперимента варианты и результаты ведения процесса с использованием дренажных слоев при С02-экстракции.

Таблица 3 - Варианты и результаты ведения процесса с использованием

дренажных слоев при СОг-экстракции.

Варианты Схема размещения дренажных зон Выход экстракции,%

I Сырье - 65+2 см 3,63

II Сырье - 32,5±1 см Дренаж -12 см Сырье-32,5±1 см 3,83

III Сырье -32,5+1 см Дренаж - 6 см Сырье - 32,5±1 см 3,75

IV Сырье - 22 см Дренаж -12 см Сырье — 22 см Дренаж -12 см Сырье - 22 см 4,02

V Сырье — 22 см Дренаж - 6 см Сырье - 22 см Дренаж - 6 см Сырье - 22 см 3,90

Обработка спланированных экспериментов позволила получить

регрессионную зависимость.

У=3,63+0,0696*К+0,0107*Ь*М, (20)

которая представлена на рисунке 9.

Высота слоя.см

Рисунок 9 - Зависимость выхода при С02-экстракции перца черного от высоты и числа дренажных слоев.

ВЫВОДЫ

1 .Гидродинамическая нестабильность при экстракции неподвижного слоя экстрагируемого материала ниже, если плотность смежных слоев жидкой фазы нарастает, а вязкость снижается при подаче растворителя сверху вниз.

2,Определенные экспериментально коэффициенты кинематической вязкости растут в ряду для основных видов С02-экстрактов: укропа, гвоздики, красного перца, мускатного ореха, лавра и кориандра, а плотности растут в ряду экстрактов: кориандра, укропа, красного перца, мускатного ореха, лавра и гвоздики. Расчетные значения вязкости по методу Ван-Вельцена и др. для линалоола и эвгенола соответственно основных компонентов экстрактов кориандра и гвоздики практически совпадают с экспериментально определенными для экстрактов. Оценка поправки на влияние давления при рабочем режиме экстракции двуокисью углерода на вязкость экстрактов не превысила 6%.

3.Концентрационная зависимость вязкости раствора экстрактов в двуокиси углерода может быть описана уравнением Макаллистера, а плотности - с использованием закона Амага. При этом изменение вязкости раствора может превосходить вязкость чистой жидкой двуокиси углерода почти в три раза.

4. Коэффициент проницаемости слоя в ходе процесса экстракции меньше, чем коэффициент проницаемости инертного слоя, определяемого по зависимости Казени-Кармана. С ростом порозности слоя разность коэффициентов проницаемости снижается.

5.Математическая модель экстракции неподвижного слоя с учетом продольного перемешивания по жидкой фазе решена методом конечных разностей по неявной схеме. При моделировании экстракции при условиях соответствующих производственному процессу установлен перепад

концентраций в жидкой фазе по высоте слоя, который мало изменяется по времени и составляет около четырех.

6.Предельная скорость жидкого потока, определяющая гидродинамическую устойчивость, имеет положительные значения в верхней части слоя, а в нижней части слоя предельная скорость переходит в отрицательную область и соответственно имеет место гидродинамическая неустойчивость.

7. Математическая модель процесса дренажа в слое дисперсного материала решена методом конечных разностей. При моделировании дренажа установлено, что с ростом размера частиц дренажной зоны высота слоя дренажа снижается.

8.Конструкция аппарата для экстракции двуокисью углерода, включающего зону дренажа, защищена патентом на полезную модель, испытана и внедрена на предприятии ООО «Компания Караван».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Математическая модель гидродинамики дренажа жидкой фазы из слоя дисперсного материала /соавторы: Е.П. Кошевой, B.C. Косачев, М.М. Жемухова, А.Н. Грачев //Материалы II международной научно-технической конференции. «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности». Воронеж, 2004. ч.2, с.347-349.

2. Итоги и проблемы в развитии процесса экстракции двуокисью углерода в пищевой технологии /соавторы: Е.П. Кошевой, А.Г. Верещагин, А.Н. Михневич //Сб. научных трудов III Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе». СтГАУ, Ставрополь, 2005. — с.204-208.

3. Математическая модель гидродинамики дренажа жидкой фазы из слоя дисперсного материала /соавторы: Е.П. Кошевой, B.C. Косачев

//Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. «Пищевая промышленность: интеграция науки, образования и производства». КубГТУ, Краснодар, 2005. - с.168-170.

4. Совершенствование гидродинамической обстановки в экстракторах с неподвижным слоем /соавтор: Е.П. Кошевой //Тезисы докладов V Международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств». Могилев, 2006.- с.242.

5. Оценка проницаемости слоя экстрагируемого материала /соавторы: Е.П. Кошевой, B.C. Косачев //Известия ВУЗов «Пищевая технология», 2006, №4, с.91-93.

6. Perfection of plants for extraction vegetative raw material by means of carbon dioxide / E.M. Rudich, V.U. Chundyshko, E.P. Koshevoy, N.N.Latin //Materials of the 17th International Congress of Chemical and Process Engineering, CHIS A 2006 Praha, Czech Republic, 27-31 August 2006. 0254

7. Математическое моделирование экстрагирования слоя растительного материала /соавторы: Е.П. Кошевой, B.C. Косачев, А.Н. Михневич, В.Ю. Чундышко //Известия ВУЗов «Пищевая технология», 2006, №6, с.61-66. 8.Экстрактор /Решение о выдаче патента РФ на полезную модель по заявке №2006136703 от 8.12.2006 /соавторы: Е.П. Кошевой, H.H. Латин, В.Ю.Чундышко, B.C. Косачев.

Условные обозначения.

Vim Vevg - динамическая вязкость соответственно линалоола и эвгенола, Па-с; Т— температура, К; к — коэффициент проницаемости слоя материала, м2; а — радиус частиц, м; R - относительный размер пограничного слоя на поверхности частиц; С, - концентрация экстрактивных веществ в твердой фазе, кг/м3; т безразмерное время (г = U0t/Ls); U0 - скорость жидкости в расчете на незаполненное сечение экстрактора, м/с; t - время, с; L - длина

слоя, м; е- порозность слоя; Рер - число Пекле частицы твердой фазы (Рер = Uod[/Dme)-, dp - диаметр частицы, м; Dm - коэффициент внутренней диффузии в твердой фазе, м2/с; R - радиус частицы, м; Е, - безразмерный радиус частицы = r/R)\ Вг - число Био (Bi = k/R/DJ; к/ - коэффициент массопередачи, м/с; кр - объемный коэффициент распределения; С/, -концентрация экстрактивных веществ в жидкой фазе на поверхности частицы, кг/м3; С/ - концентрация экстрактивных веществ в жидкой фазе, кг/м3; С^ - равновесная концентрация экстрактивных веществ в твердой фазе на поверхности частицы, кг/м3; Z- безразмерная осевая координата по слою, z/L; z - расстояние измеренное от входного отверстия слоя, м; Реь -число Пекле жидкой фазы в слое частиц (Реь = U0L/Di.s)\ Di -коэффициент осевой дисперсии жидкой фазы в слое частиц, м2/с; S - относительная насыщенность растворителем межчастичного пространства; x*-x/L -

кр

безразмерное расстояние от нижнего основания слоя; t*=-~-t -

/jL S

безразмерное время дренажа; yi - вязкость жидкой фазы, Па с;

4,6(1-fW „ ,

рь =— , '— давление прорыва слоя, Па; а - среднии размер частиц, м; еа

а - поверхностное натяжение, Н м"1; = - безразмерное давление

Рь

дренажа жидкости; р - плотность жидкости, кг м"3; g - ускорение гравитации, м с"2; X - мера распределения размеров пор слоя, по которым дренирует жидкость; Y - выход экстракции,%; h - высота дренажного слоя, см; N - число дренажных слоев.

Типография ООО редакция газеты "Всякая Всячина". Краснодар, ул. Раиптилевская, 181. Подписано в печать 17.01.07. Объем 2 п.л. Тираж 100 экз. Заказ Ха 5

Введение.

Глава 1 Литературный обзор.

1.1 Состояние технологии и техники экстрагирования двуокисью углерода

1.2 Состояние исследований процесса экстрагирования двуокисью углерода

1.3 Гидродинамика слоя дисперсных материалов и ее роль в процессе экстрагирования.

1.4 Выводы по обзору. Формулировка цели и задач исследования.

Глава 2 Оценка свойств взаимодействующих фаз в процессе экстрагирования жидкой двуокисью углерода слоя растительного материала и определяющих гидродинамическую неустойчивость.

Глава 3 Математическое моделирование условий появления гидродинамической неустойчивости в процессе экстрагирования слоя растительного материала.

Глава 4 Математическое моделирование процесса дренажа в слое дисперсного материала.

Глава 5 Разработка и проверка технических предложений по совершенствованию аппарата для экстракции двуокисью углерода.

5.1 Описание технического предложения по совершенствованию гидродинамической обстановки в экстракторах установки для С02-экстракции.

5.2 Экспериментальная производственная проверка процесса экстракции растительного материала двуокисью углерода с применением дренажных слоев.

Выводы.

Пищевая промышленности в рыночных условиях и открытого доступа на рынок нашей страны продукции зарубежных производителей продуктов питания, должна обеспечить высокую эффективность производства и выпуск продуктов, которые являются конкурентоспособными и замещающими импортные продукты, что возможно на основе применения новой и совершенствования существующей техники и технологии производства.

Наша страна практически первой в мире освоила выпуск С02-экстрактов, т.е. экстрактов, получаемых в результате экстракции специально подготовленного растительного сырья жидкой двуокисью углерода при температуре окружающей среды 2(Ь-25°С под давлением 5,8-^6,4 МПа.

Известно, что экстракты пряноароматического, эфирномасличного и лекарственного сырья позволяют получить высокую эффективность в ряде отраслей пищевой промышленности, сократить потери ценного сырья, обеспечить выпуск новых видов продукции. В виде экстрактов могут быть получены и применяются вкусовые и ароматические добавки в пищевые продукты, а также концентрированные биологически активные вещества в косметические и лекарственные изделия.

Однако, в настоящее время за рубежом созданы крупные и совершенные экстракционные производства, которые позволяют вести эффективно и в больших объемах переработку разнообразного сырья (в частности, хмеля для пивоваренной промышленности) и выйти на наш рынок со своей продукцией.

Настоятельно необходимо на основе углубленных системных научных исследований осуществить меры по повышению эффективности экстракционного производства с тем, чтобы было возможно успешно конкурировать в этой важной отрасли.

Создание современных массообменных аппаратов и повышение эффективности их работы в большинстве случаев связано с обеспечением интенсивного переноса компонентов из одной фазы в другую, что базируется на учете всех факторов процессов массопереноса и гидродинамики, которые имеют место в реальном аппарате.

Представляется, что основой этих исследований должна стать разработка математических моделей процесса экстракции в слое.

В работе предложен метод моделирования гидродинамики экстракции в аппарате со слоем материала, учитывающий влияние основных особенностей процесса взаимодействия фаз на эффективность экстракции. Важным является переход к изучению гидродинамики с учетом реально имеющих отклонений от идеальных представлений и подходов к процессу экстракции практически не учитывающих гидродинамические особенности процесса.

Системный подход к исследованию работы всего комплекса гидродинамических и массообменных процессов в экстракторе позволит разработать предложения по созданию нового эффективного аппарата для экстракции жидкой двуокисью углерода разнообразного растительного сырья.

Таким образом, целью работы является совершенствование процесса экстрагирования растительных материалов жидкой двуокисью углерода с разработкой предложений по созданию нового эффективного экстрактора на основе изучения гидродинамической обстановки в аппарате.

ВЫВОДЫ

1 .Гидродинамическая нестабильность при экстракции неподвижного слоя экстрагируемого материала ниже, если плотность смежных слоев жидкой фазы нарастает, а вязкость снижается при подаче растворителя сверху вниз.

2.0пределенные экспериментально коэффициенты кинематической вязкости растут в ряду для основных видов СОг-экстрактов: укропа, гвоздики, красного перца, мускатного ореха, лавра и кориандра, а плотности растут в ряду экстрактов: кориандра, укропа, красного перца, мускатного ореха, лавра и гвоздики. Расчетные значения вязкости по методу Ван-Вельцена и др. для линалоола и эвгенола соответственно основных компонентов экстрактов кориандра и гвоздики практически совпадают с экспериментально определенными для экстрактов. Оценка поправки на влияние давления при рабочем режиме экстракции двуокисью углерода на вязкость экстрактов не превысила 6%.

3.Концентрационная зависимость вязкости раствора экстрактов в двуокиси углерода может быть описана уравнением Макаллистера, а плотности - с использованием закона Амага. При этом изменение вязкости раствора может превосходить вязкость чистой жидкой двуокиси углерода почти в три раза.

4. Коэффициент проницаемости слоя в ходе процесса экстракции меньше, чем коэффициент проницаемости инертного слоя, определяемого по зависимости Казени-Кармана. С ростом порозности слоя разность коэффициентов проницаемости снижается.

5.Математическая модель экстракции неподвижного слоя с учетом продольного перемешивания по жидкой фазе решена методом конечных разностей по неявной схеме. При моделировании экстракции при условиях соответствующих производственному процессу установлен перепад концентраций в жидкой фазе по высоте слоя, который мало изменяется по времени и составляет около четырех.

6.Предельная скорость жидкого потока, определяющая гидродинамическую устойчивость, имеет положительные значения в верхней части слоя, а в нижней части слоя предельная скорость переходит в отрицательную область и соответственно имеет место гидродинамическая неустойчивость.

7. Математическая модель процесса дренажа в слое дисперсного материала решена методом конечных разностей. При моделировании дренажа установлено, что с ростом размера частиц дренажной зоны высота слоя дренажа снижается.

8.Конструкция аппарата для экстракции двуокисью углерода, включающего зону дренажа, защищена патентом на полезную модель, испытана и внедрена на предприятии ООО «Компания Караван».

1.Аксельруд Г.А. Массообмен в системе твердое тело - жидкость. Львов, ЛГУ, 1970.-187 с.

2. Аксельруд Г.А., Альтшулер М.А. Введение в капиллярно-химическую технологию. М.: Химия, 1983. - 263 с.

3. Аксельруд Г.А., Лысянский В.М. Экстрагирование в системе твердое тело -жидкость. Л.: Химия, 1974.

4. Алаев Б.С. О производстве экстрактивных масел. Маслобойно- жировая промышленность,-1954, №4, с.18-20.

5. Александров Л.Г., Сердюк В.И. Аношин И.М. Аппаратура и методика лабораторной экстракции сжиженными газами. Труды КНИИППа,1968, т.5,с.231-235.

6. Алтунин В.В. Теплофизические свойства двуокиси углерода. М.: Издательство стандартов, 1975. - 546 с.

7. Бадылькес И.С. Свойства холодильных агентов. М.: Пищевая промышленность, 1974. 174 с.

8. Блягоз Х.Р. Развитие научных основ и разработка процессов и техники экстракции двуокисью углерода в пищевой промышленности. Автореф. докт. дисс., Краснодар, КубГТУ, 2002 49 с.

9. Бунякин В.В. Исследование совмещенного процесса экстракции с измельчением эфирномасличного сырья. Автореф. канд. Дисс. М.: МТИПП, 1980.-25 с.

10. Быкова С.Ф. Исследование и разработка экстракционного способа извлечения эфирного и жирного масел семян кориандра. Автореф. канд. Дисс. Л.-.ВНИИЖ, 1981.-24 с.

11. Жемухова М.М. Математическое моделирование процесса щелочной рафинации и коалесценции капель растительного масла в мыльно-щелочной среде. Автореф. канд. дисс. КубГТУ, Краснодар. 2004. 24 с.

12. Караулов Е.И. Совершенствование технологии производства и разработка рецептур лаков для волос в аэрозольной упаковке на основе использования С02-экстрактов. Автореф. канд. дисс. КубГТУ, Краснодар. 2002.

13. Касьянов Г.И. Технология СОг обработки растительного сырья (Теория и практика). Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в виде научного доклада. М., Россельхозакадемия, 1994.

14. Касьянов Г.И., Пехов А.В., Таран А.А. Натуральные пищевые ароматизаторы С02-экстракты. - М.: Пищевая промышленность, 1978, - 176с.

15. Кизим И.Е. Технология получения и применения экстрактов из субтропического растительного сырья. Автореф. канд. Дисс. Краснодар, КубГТУ, 1999.-25 с.

16. Кошевой Е. П. Селективная экстракция растительного сырья в сложных технологических системах. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МТИПП, 1982.

17. Кошевой Е.П., Блягоз Х.Р. Перспективы экстракции двуокисью углерода в совершенствовании пищевой технологии. Докл. Адыг. (Черкес.) Междунар. Акад. Наук. 1998, т.1, №1, с.35-41.

18. Кошевой Е.П., Блягоз Х.Р. Экстракция двуокисью углерода в пищевой технологии. Майкоп, 2000. 495 с.

19. Кошевой Е.П. Технологическая эффективность вальцевого измельчающего оборудования /Е.П. Кошевой, С.А. Попова, С.Ф.Быкова, В.В. Бунякин, A.A. Скрипников, И.А. Скудина, Н.П. Штовхань //Масло-жировая промышленность. 1979. - № 9. - с.32-33.

20. Куприянова JI.A. Разработка технологии получения биоактивного экстракта из дрожжевых осадков виноградных вин и исследование его состава и свойств. Автореф. канд. Дисс. Краснодар, КПИ, 1989. 24 с.

21. Молчанов Г.И. Интенсивная обработка лекарственного сырья. М.: Медицина, 1981.

22. Морозова С.С. Исследование и разработка технологии переработки хвойной лапки пихты для производства биоактивного экстракта и мальтола с целью его применения в парфюмерно-косметической промышленности. Автореф. канд. Дисс. Краснодар, КПИ, 1981. 24 с.

23. Найфэ А. Введение в методы возмущения. -М.: Мир, 1984. 535 с.

24. Новокшонов В.Ю. Совершенствование процесса диоксид-углеродного экстрагирования биологически-активных веществ из растительного сырья. Автореф. канд. Дисс. М.: МГУПП, 2003.

25. Пехов A.B. Методика лабораторной экстракции растительного сырья сжиженными газами. Труды КНИИППа, Краснодар,1968,т.5,с.236-243.

26. Пехов A.B.; Касьянов Г.И.; Катюжанская А.Н. Ароматизация рыбных консервов и оценка их АПЭ методом. - Рыбное хозяйство, 1972, №2,69-70.

27. Пехов A.B., Касьянов Г.И., Катюжанская А.Н. ССЬ -экстракция. //Обзорная информация.- АгроНИИТЭИПП, 1992, вып. 10-11,32с.

28. Пехов A.B.; Касьянов Г.И.; Скляров М.А. Производство и применение натуральных пряновкусовых ароматизаторов. М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1975, вып.5,9-17;

29. Пехов A.B.; Катюжанская А.Н.; Касьянов Г.И. Использование пряных ССЬ-экстрактов в рыбоконсервной промышленности. Труды КНИИ1111, Краснодар, 1973, т.6. 157- 165;

30. Пименова Т.Ф. Производство и применение сухого льда, жидкого и газообразного диоксида углерода. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.

31. Попова С.А. Исследование процесса экстракции эвгенолсодержащего сырья. Автореф. канд. Дисс., Харьков, ХПИ, 1974. 29 с.

32. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие. Л.: Химия, 1982. - 592 с.

33. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической технологии. Л.: Химия, 1982.-288 с.

34. Рослякова Е.Ю. Разработка технологии селективного извлечения биологически активных веществ из растительного сырья для косметических изделий функционального назначения. Автореф. канд. Дисс., Краснодар, КубГТУ, 2003.

35. Рослякова Т.К. Исследование и разработка технологии селективной экстракции ромашки аптечной и применение С02-экстракта в парфюмерно-косметической промышленности. Автореф. канд. Дисс., Краснодар, КПИ, 1980. -26 с.

36. Самарский A.A. Введение в теорию разностных схем. -М.: Наука, 1974.

37. Сиюхов Х.Р. Совершенствование процесса экстрагирования растительных материалов жидкой двуокисью углерода. Автореф. канд. Дисс., Краснодар, КубГТУ, 2001.-23 с.

38. Справочник по специальным функциям. Под ред. М. Абрамовича и И. Стиган. М.: ГРФМЛ «Наука», 1979. 832 с.

39. Стасьева О.Н. Совершенствование технологий получения и применения С02-экстрактов из растительного сырья. Автореф. канд. Дисс., Краснодар, КубГТУ, 2005.

40. Телегин A.C., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Термодинамика и тепло-массоперенос. М.: Металлургия, 1980. 264 с.

41. Технология натуральных эфирных масел и синтетических душистых веществ. Сидоров И.И., Турышева H.A. и др. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

42. Флетчер К. Численные методы на основе методов Галеркина. Пер. с англ. -М.: Мир, 1988,-с.ЗО-Зб.

43. Чундышко В.Ю. Экстракция жиросодержащих материалов двуокисью углерода с сорастворителем при сверхкритических условиях. Автореф. канд. Дисс., Краснодар, КубГТУ, 2001.- 22 с.

44. Шатенштейн А.И. Сжиженные газы как растворители. Часть I (Растворимость неорганических веществ. Библиография). JL: ОНТИ-ГОСХИМИЗДАТ, 1934.- 207 с.

45. Шатенштейн А.И. Сжиженные газы как растворители. Часть II (Техника эксперимента с сжиженными газами. Растворимость неорганических веществ. Библиография). JI.-M.: Государственное издательство по оборонной промышленности. 1939.-371 с.

46. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена: Пер. с англ. М.: Мир, 1988.-544 с.

47. Шишков Г.З. Технология получения С02-экстракта при комплексной переработке шалфея настоящего. Автореф. канд. Дисс., Л.: ВНИИЖ. 1985. 29 с.

48. Шляпникова А.П., Пономарев Е.Д. Потери эфирного масла при дроблении плодов кориандра Масло-жировая промышленность,!970,№ 7.

49. Bartle K.D., Clifford A.A., Hawthorne S.B., Langenfeld J.J., Miller D.J., Robinson R.A. A model for dynamic extraction using supercritical fluid. J. Supercrit. Fluids, 1990,3, 143-149.

50. Beutler H.J., Gahrs HJ., Lenhard U., Lurken F. Einflub der Losungsmittelfuhrung auf den Hochdruck-Extraktions-Prozeb. Chem.-Ing.-Tech. 1988,60, 773.

51. Catchpole O.J. Packed Bed Mass Transfer Using a Near Critical Solvent. Ph.D. Dissertation, University of Birmingham, Birmingham, England, 1991.

52. Catchpole O.J., Bernig R., King M.B. Measurement and Correlation of Packed-Bed Axial Dispersion Coefficients in Supercritical Carbon Dioxide. Ind. Eng. Chem. Res., 1996, 35, 824-828.

53. Chen R. Throughflow effects on convective instability in superposed fluid and porous layers, J. Fluid. Meek 1990, 231, 113-133.

54. Christianson D.D., Friedrich J.P., List G.R., Warner K., Bagley E.B., Stringfellow A.C., Inglett G.E. SFE of dry milled corn germ with carbon dioxide. J. Food Sei. 1984,49, 229-233.

55. Chulchill S. W. A Comprehensive Correlation Equation for Laminar, Assisting, Forced and Free Convection. AIChE J, 1977,23,10.

56. Debenedetti P., Reid R.C. Diffusion and Mass Transfer in Supercritical Fluids. AIChE J, 1986, 32, 2034.

57. Chung S.F., Wen C.Y. Longitudinal Dispersion of Liquid Flowing Through Fixed and Fluidized Beds. AIChE J. 1968,14, 857.

58. Dumore J.H. Soc. Pet. Engrs. J. Dec: 1964, 357-362.

59. Cornelli F., Ottani S., Francesconi R., Castellari C. Densities, Viscosities, and Refractive Indices of Binary Mixtures Containing n-Hexane + Components of Pine Resins and Essential Oils at 298.15 K. J. Chem. Eng. Data 2002,47, 93-97

60. Edwards M.F., Richardson J.F. Gas Dispersion in Packed Beds. Chem. Eng. Sei. 1968, 23, 109.

61. Eggers R., Sievers U., Stein W. High pressure extraction of oil seed. J. Am. Oil Chem. Soc. 1985, 62, 1228-1230.

62. Eisenbach W.O. Extraction and fractionation of natural products. In Proc. 1st Int. Symp. Supercrit. Fluids Perrut, M., Ed. 1988, 719-725.

63. Fattori M., Bulley N.R., Meisen A. Carbon dioxide extraction of canola seed: oil solubility and effect of seed treatment. J. Am. Oil Chem. Soc. 1988, 65, 968-974.

64. Favati F., King J.W., Mazzanti M. Supercritical carbon dioxide extraction of evening primrose oil. J. Am. Oil Chem. Soc. 1991, 68,422-427.

65. Fors S.M., Ericksson C.E. Characterization of oils extracted from Oats by supercritical carbon dioxide. Lebensmit. Wiss. U. Technol. 1990, 23, 390-395.

66. Friedrich J.P., List G.R. Characterization of soybean oil extracted by supercritical C02 and hexane. J. Agric. Food Chem. 1982, 30, 192-193.

67. Gangadhara R., Mukhopadhyay M. Mass transfer studies for supercritical fluid extraction of spices. Proceedings of 1st Int. Symp. Supercrit. Fluids; Perrut M., Ed.; 1988; pp. 643-650.

68. Goodarznia I., Elkani M.H. Modeling and simulation fluid extraction of essentialiLoils. 12 International Congress of Chemical and Process Engineering, CHISA'96. Praha, Czech Republic, 25 30 August 1996.

69. Goodarznia I., Elkani M.H. Supercritical carbon dioxide extraction of essential oils: Modeling and simulation. Chemical Engineering Science, 1998, Vol. 53, No. 7, pp. 1387-1395.

70. Goto M., Sato M., Hirose T. Extraction of Peppermint Oil by Supercritical Carbon Dioxide. J. Chem. Eng. Jpn. 1993,26,401- 407.

71. Govindarajan V.S. Ginger Chemistry, Technology and Quality Evaluation: Part 1. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1982, 17,1.

72. Gunn D.J. Axial and Radial Dispersion in Fixed Beds. Chem. Eng. Sci. 1987, 42, 363.

73. HU1 S. Chem. Engng. Sci. 1952, 1, 247-253.85Jones M. C., Persichetti J. M. Convective instability in packed beds, AIChE J. 1986,32, 1555-1557.

74. Kandiah M., Spiro M. Extraction of Ginger Rhizome: Kinetic Studies with Supercritical Carbon Dioxide. J. Food Sei. Technol. 1990, 25, 328-338.

75. Kehinde A.J., Hudgins R.R., Silveston P.L. Measurement of Axial Dispersion in Packed Beds at Low Reynolds Numbers by Imperfect Pulse Chromatography. J. Chem. Eng. Jpn. 1983,16,476.

76. Khalili A., Shivakumara I.S., Suma S.P. Convective Instability in Superposed Fluid and Porous Layers with Vertical Throughflow. Transport in Porous Media 2003, 51, 1-18.

77. King M.B., Catchpole J.R. Physico-chemical data required for the design of near critical fluid extraction process. In Extraction of Natural Products using Near-Critical Solvents, King M.B., Bott T.R., Eds.; Chapmen and Hall: New York, 1993, pp 184-228.

78. Knaff G., Schlunder E. U. Mass Transfer for Dissolving Solids in Supercritical Carbon Dioxide. Part 1: Resistance of the Boundary Layer. Chem. Eng. Process. 1987,21, 151.

79. Krishnamurti R. On cellular cloud patterns. Part 1: mathematical model, J. Atmos. Sei. 1975,32,1351-1363.

80. Krishnamurti R. On cellular cloud patterns. Part 2: laboratory model, J. Atmos. Sei. 1975,32, 1364-1372.

81. Krishnamurti R. On cellular cloud patterns. Part 3: applicability of the mathematical and laboratory models, J. Atmos. Sei. 1975, 32,1373-1383.

82. Lack E., Seidlitz H. Commercial Scale Decaffeination of Coffee and Tea using Supercritical CO2. In Extraction of Natural Products using Near-Critical Solvent, King M.B., Bott T.R., Eds.; Blackie Academic & Professional: Glasgow, U.K., 1993, p.101.

83. Lee A.K., Bulley N.R., Fattori M., Meisen A. Modelling of supercritical carbon dioxide extraction of canola oilseed in fixed beds. J. Am. Oil Chem. Soc. 1986, 63, 921-925.

84. Li Y. C., Park C.-W. Permeability of Packed Beds Filled with Polydisperse Spherical Particles. Ind. Eng. Chem. Res. 1998,37,2005-2011

85. Lim G.-B., Holder G. D., Shah Y. T. Mass Transfer in Gas-Solid Systems at Supercritical Conditions. J. Supercrit. Fluids. 1990, 3, 186.

86. List G.R., Friedrich J.P., Pominski J. Characterization and processing of cottonseed oil obtained by extraction with supercritical carbon dioxide. J. Am. Oil Chem. Soc. 1984, 61, 1847-1849.

87. Madras G., Thibaud C., Erkey C., Akgerman A. Modelling of Supercritical Extraction of Organics from Solid Matrices. AIChE J, 1994,40, 777.

88. Martins R. J., Marcio J. E., de Cardoso M., Barcia O. E. A New Model for Calculating the Viscosity of Pure Liquids at High Pressures. Ind. Eng. Chem. Res. 2003, 42, 3824-3830

89. Mo G., Sangani A. A method for computing Stokes flow interactions among spherical objects and its application to suspensions of drops and porous particles. Phys. Fluids 1994, 6, 1637

90. Molero Gomez A., Huber W., Pereyra Lopez C., Martinez de la Ossa E. Extraction of grape seed oil with liquid and supercritical carbon dioxide. Proc. 3rd Int. Symp. Supercrit. Fluids Perrut M., Brunner G., Eds. 1994, 2,413-418.

91. Nguyen K., Barton P., Spencer J.S. Supercritical Carbon Dioxide Extraction of Vanilla. J. Supercrit. Fluids., 1991,4,40-46.

92. Nhaesi A.H., Asfour A-F.A. Prediction of the McAllister Model Parameters from Pure Component Properties of Regular Binary Liquid Mixtures. Ind. Eng. Chem Res. 1998,37,48934897

93. Nield D. A. Onset of convection in a fluid layer overlying a layer of a porous medium, J. Fluid Mech. 1977, 81, 513-522.

94. Nield D. A.: Throughflow effects on the Rayleigh-Benard convective instability problem, J. Fluid Meek 1987,185,353-360.

95. Nield D. A. Convective instabilities in porous media with throughflow, AIChEJ. 1987,33,1222-1224.

96. Nield D. A., Bejan A. Convection in Porous Media, 2nd edn., Springer, New York, 1999.

97. Perrut M., Clavier J.Y., Poletto M., Reverchon E. Mathematical Modeling of Sunflower Seed Extraction by Supercritical CO2. Ind. Eng. Chem. Res. 1997, 36, 430-435.

98. Poletto M., Reverchon E. Comparison of Models for Supercritical Fluid Extraction of Seed and Essential Oils in Relation to the Mass-Transfer Rate. Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35, 3680 3686.

99. Prasad V. Convective flow interaction and heat transfer between fluid and porous layers, in: S. Kakac. et al. (eds), Convective Heat and Mass Transfer in Porous Media, Dordrecht, Kluwer, 1991, pp. 563-615.

100. Purseglove J.W., Brown E.G., Green C.L., Robins S.R.J. Spices ; Longman: London, 1991; p.447.

101. H.Ramsay M.E., Hsu J.T., Novak R.A., Reigtler W.J. Processing rice bran by SFE. Food Technol. 1991,98-104.

102. Reverchon E. Mathematical modelling of sage oil supercritical extraction. AIChEJ. 1996,42,1765-1771.

103. Reverchon E., Donsi G., Sesti Osseo L. Modeling of Supercnticaf Fluid Extraction from Herbaceous Matrices. Ind. Eng. Chem. Res., 1993, 32, 2721 2726.

104. Roy B.C., Goto M., Hirose T. Extraction of Ginger Oil with Supercritical Carbon Dioxide: Experiments and Modeling. Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35, 607-612.

105. Snyder J.M., Friedrich J.P., Christianson D.D. Effect of moisture and particle size on the extractability of oils from seeds with supercritical CO2. J. Am. Oil Chem. Soc. 1984,61, 1851-1856.

106. Somerton, C. W., Catton, I.: On the the thermal instability of superposed porous and fluid layers, ASMEJ. Heat Transfer 1982,104,160-165.

107. Sovova H. Rate of the vegetable oil extraction with supercritical CO2 I. Modelling of extraction curves. Chem. Eng. Sci. 1994, 3, 409-414.

108. Sovova H., Komers R., Kucera J., Jez J., Supercritical Carbon Dioxide Extraction of Caraway Essential Oil. Chem. Eng. Sci, 1994, 49, 2499-2505.

109. Spiro M., Kandiah M. Extraction of Ginger Rhizome: Kinetic Studies with Acetone. Int. J. Food Sci. Technol. 1989, 24, 589.

110. Stahl E. Gerard D. Solubility Behaviour and Fractionation of Essential Oils in Dense Carbon Dioxide. Perfum. Flavor., 1985,10, 29-37.

111. Sutton, F. M. Onset of convection in a porous channel with net through-flow, Phys. Fluids 1970,13,1931-1934.

112. Stuber F., Vazquez A.M., Larrayoz M.A., Recasens F. Supercritical Fluid Extraction of Packed Beds: External Mass Transfer in Up flow and Downflow Operation. Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35,3618-3628.

113. Tan C.-S., Liou D.-C. Axial Dispersion of Supercritical Carbon Dioxide in Packed Beds. Ind. Eng. Chem. Res., 1989, 28, 1246.

114. Taniguhi M., Tsuji T., Shibata M., Kobayashi T. Extraction of wheat germ with supercritical carbon dioxide. Agric. Biol. Chem. 1985, 49, 2367-2372.

115. Taslim, M. E. Narusawa V. Thermal stability of horizontally superposed porous and fliud layers, ASMEJ. Heat Transfer 1989, 111, 357-362.

116. Tsotsas E., Schlunder E.U. On Axial Dispersion in Packed beds with Fluid Flow. Chem. Eng. Process. 1988, 24, 15.

117. Wakeman, R. J. JSepar Proc Technol, 1982, 3: 32.

118. Wakeman R. J. Some recent development in the fundamentals of filter cake drainage and washing. Proc POWTECH US Conference—317th EFCE Event, IChemE Symposium Series 1985, No 91, pp. 131-145.

119. MO.Wakeman R.J., Vince A. Kinetics of gravity drainage from porous media. Chem. Eng. Res. And Des, 1986, 64, №2, 94-103.

120. Wooding R. A. Rayleigh instability of a thermal boundary layer in flow through a porous medium at large Reynolds number or Peclet number, J. Fluid Meek 1960, 9, 183-192.