2) перенос вещества в виде небольших объемов раствора (+)
3) удерживание части экстрагента в шроте
4) процесс, обусловленный хаотическим, беспорядочным движением молекул, граничащих друг с другом и находящихся в макроскопическом покое
Конвективная диффузия представляет собой перенос растворённого вещества вместе с движущимися микрообъёмами экстрагента. В отличие от молекулярной диффузии, обусловленной случайным тепловым движением молекул, конвективный перенос связан с перемещением самой жидкой фазы под действием перемешивания, перепада давления, фильтрации или движения потока через слой растительного сырья.
При экстрагировании лекарственного растительного сырья растворённые биологически активные вещества перемещаются из пор и капилляров частиц в окружающий экстрагент, а затем уносятся потоком свежей жидкости. Такой механизм способствует обновлению экстрагента у поверхности сырья, уменьшению толщины диффузионного пограничного слоя и поддержанию концентрационного градиента. Поэтому интенсивность конвективного переноса зависит от скорости потока, характера перемешивания, степени измельчения сырья, пористости слоя и вязкости экстрагента.
Полнота и скорость извлечения являются результатом совокупного действия молекулярной и конвективной диффузии, но не определяют сам термин. Удерживание экстрагента в шроте относится к потере жидкой фазы вследствие капиллярных и сорбционных явлений. Процесс, связанный с хаотическим движением молекул при отсутствии макроскопического движения жидкости, является молекулярной, или концентрационной, диффузией.
| Процесс или признак | Физическая основа | Роль при экстрагировании | Отличительный критерий |
|---|---|---|---|
| Конвективная диффузия | Перенос вещества потоком жидкости или её микрообъёмами | Ускоряет удаление растворённых веществ от поверхности частиц и обновляет экстрагент | Наличие макроскопического движения жидкой фазы |
| Молекулярная диффузия | Беспорядочное тепловое движение молекул по градиенту концентрации | Обеспечивает переход вещества через неподвижный пограничный слой и поры сырья | Происходит даже при отсутствии перемешивания и потока |
| Перемешивание или перколяция | Организованное движение экстрагента через массу сырья | Создаёт условия для конвективного массопереноса и снижает локальное насыщение раствора | Интенсивность зависит от скорости и режима движения жидкости |
| Диффузионный пограничный слой | Тонкий слой жидкости у поверхности частицы с замедленным обменом | Оказывает сопротивление массопереносу | Его уменьшение при перемешивании повышает скорость экстракции |
| Удерживание экстрагента в шроте | Капиллярное удерживание, адсорбция и задержка жидкости в порах | Увеличивает потери экстрактивных веществ и затрудняет отжим сырья | Характеризуется остаточным содержанием жидкости, а не переносом вещества потоком |
| Полнота экстрагирования | Итог действия растворимости, равновесия, диффузии и гидродинамики | Используется для оценки эффективности технологического процесса | Определяется содержанием целевых веществ в извлечении и остатке сырья |
Практическое управление конвективным массопереносом достигается подбором режима перемешивания, скорости подачи экстрагента и гидродинамических условий в экстракторе. Чрезмерное измельчение сырья может ухудшать фильтрацию и вызывать уплотнение слоя, несмотря на увеличение площади контакта. Оптимизация процесса должна учитывать одновременно интенсивность переноса, селективность извлечения, расход экстрагента и возможность последующего отделения шрота.