Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Одноступінчаста екстракція

Читайте также:
  1. ЕКСТРАКЦІЯ В СИСТЕМАХ РІДИНА—РІДИНА

Після змішування первинної витяжки з екстраген­том суміш розділяється у відстійнику на рафінад і екстракт із концентраціями екстрагованої речовини — відповідно x і у. Мате­ріальний баланс процесу у разі взаємної нерозчинності вихідного розчинника W і екстрагента D зображується на діаграмі уx (рис. 8.4) прямоїАВ, точки якої відповідають концентраціям ек­стракту і рафінаду на різних стадіях процесу.

Якщо максимальна розділювальна здатність одноступінчастої екстракції обмежена одним теоретичним ступенем рівноваги, то при її використанні досягається лише обмежене витягування.

Найбільш ефективні безперервні процеси екстрагування, здійс­нювані в багатоступінчастих апаратах при протитечії вихідного розчину. У цьому разі найбільш повно використовується рушійна сила процесу масообміну, а заданий ступінь екстрагування до­сягається при найменшій витраті екстрагента. Схема найпрості-


шого процесу при взаємній нероз­чинності вихідного розчинника і екстрагента наведена на рис. 8.5. Тут число теоретичних ступенів рівноваги визначається ступінча­стою побудовою між кривою роз­поділу і робочою лінією, рівнян­ня якої визначається із рівняння матеріального балансу.

По довжині апарату незмінні потоки вихідного розчину і екст­рагента рухаються назустріч один одному. Вихідний розчин хп ви­снажується, і концентрація екст­рагованої речовини збільшується в рафінаді у, який виходить із колониі має кілька ступенів n. Кожна ступінь є порогом, де від­бувається віддача екстрагованої речовини з вихідного розчину в екстрагент.

При екстракційному розділен­ні декількох компонентів (А, В,...) особливо при їх близькій розчин­ності часто використовується екс­трагування з двома екстрагентами, при якому вихідна суміш надходить у середню частину колони, а екстрагент — у нижню. У цьому процесі компонент А перехо­дить у фазу одного екстрагента, а компонент В — у фазу іншого. Деякі конструкції багатоступінчастих апаратів для безперервної про-титечійної екстракції схематично зображені на рис. 8.6. Ефектив­ність цих апаратів, як правило, оцінюється к. к. д. окремих ступе­нів або їх висотою (довжиною).

Для того щоб одержати стійкі емульсії, використовуються конс­трукції, здатні забезпечити сильне емульгування.

Доцільно використовувати апарати, в яких досягається доб­рий контакт фаз лише через контакт без їхнього емульгування. Вигідно використовувати конструкції різних модифікацій, при цьо­му щоб кожен ступінь був на порядок вищим (рис. 8.6).

Розпилювальний екстрактор а — це порожниста колона, запов­нена однією з рідин — суцільною фазою — важкою рідиною. Для створення більшої поверхні контакту фаз інша рідина розпи­люється за допомогою розподільного пристрою в суцільній фазі. На певному рівні краплі дисперсної фази зливаються та утворю­ють шар, відділений від суцільної фази поверхнею розділу. Іноді


 




 

a — розпилювальна колона; б — колона із сітчастими тарілками; в — насадкова колона; г — роторно-дисковий екстрактор; ґ — колона з перемінними змішуваль­ними та відстійними насадковими секціями (колона Нейбелля); 1 — колона; 2 — розпилювачі; 3 - сітчаста тарілка; 4 — переливні труби; 5 — насадка; 6 — розпи­лювачі; 7 — вал; 8 — плоский ротор; 9 — кільцеві перегородки; 10 — мішалки; 11 — насадка; л. ф. — легка фракція, в. ф. — важка фракція

зверху і знизу екстракційна колона розширена, що сприяє кра­щому відстоюванню фаз. 3 цього розпилювального екстрактора рідина надходить у колону із сітчастими тарілками б для перето­ку суцільної фази. У колоні за допомогою спеціального механізму (пульсатора) рідини сполучаються коливаннями невеликої амплі­туди і певної частоти. Як пульсатор використовують безклапан-ний поршневий насос, приєднаний до днища колони. При пульса­ції відбувається тонке диспергування однієї з фаз, що зумовлює інтенсивну масопередачу. Таким чином, іде рівномірне і поступо­ве розділення фаз у перемінних колонах різних модифікацій. На­ступна колона, в яку надходить рідина — насадкова в. Усередині вона заповнена насадкою, зверху і знизу знаходяться розпилюва­чі, що подають дві рідини, які не змішуються між собою. Зверху надходить важка фракція, а знизу — легка, вони рухаються назу­стріч одна одній. Насадка призначена для створення поверхні контакту фаз. Рідини зливаються, і утворюється дисперсна фаза, відділена від важкої фракції поверхнею насадки. Легка фракція переходить через суцільну фазу, створюючи дисперсний шар, який затримується на насадці. Фракції, пройшовши одна через одну, надходять у роторно-дисковий екстрактор г, де відбувається по­дальше екстрагування. Роторно-дискова колона має вал, на яко­му розташовані плоскі ротори. На стінках колони знаходяться кільцеві перегородки. У таких колонах для зменшення зворотно­го перемішування і для турбулізації потоків фаз установлені на-садки-перегородки у вигляді тарілок або кілець. При обертанні вала з плоским ротором контакт між фазами здійснюється як при


обтіканні перегородок дисперсною фазою у вигляді тонкої плівки (коалісценції крапель), так і при русі крапель дисперсної фази в просторі між перегородками. При контакті важка фракція стікає вниз, а дисперсна фаза залишається на перегородках-кільцях.

Подальше екстрагування відбувається в колоні з перемінними змішувальними та відстійними насадочними секціями д.

Колона має насадки, перемінні з мішалками, призначеними для змішування фаз під дією відцентрової сили. На горизонтальному валі обертаються насадки. Рідкі фази для контактування подаються за допомогою насосів через вал по каналах. Важка рідина підво­диться до периферії насадки. Рідини рухаються протитечійно, вони багаторазово змішуються при витіканні через отвори в перегород­ці і розділяються під дією відцентрових сил. Рафінат і екстракт відокремлюються також через відособлені канали вала. Апарати цього типу відрізняються високою інтенсивністю розділення.

Такі апарати використовуються в багатотонажному виробни­цтві і мають високий к. к. д. ступеня (90 %). Діаметр їх досягає 6 м, висота — 4 м, а продуктивність перевищує 100 м3/год.

Як ми бачимо, колони мають різний принцип дії. У гравіта­ційних апаратах відбувається екстрагування за рахунок різниць густин двох рідин, що не змішуються між собою. До таких апара­тів належать насадкові колони, розпилювальні колони і колони із сітчастими тарілками.

Наступні два екстрактори працюють за принципом механічно­го перемішування, за рахунок відцентрової сили йде змішування і розділення фаз. Це роторно-дисковий екстрактор і колона із пе­ремінними змішувальними та відстойними секціями.

Значне поширення одержали ящикові екстрактори (рис. 8.7), які є різновидом змішувально-відстійних апаратів.

 

У цих апаратах вертикальними перегородками відділені ступе­ні, кожен з яких складаєть­ся зі змішувальної та від­стійної камер. У кожному ступені рух фаз прямоточ­ний, а в апараті в цілому — протитечійний. Транспор­тування рідин із ступеня в ступінь здійснюється тур­бінними мішалками. Такі змішувально-відстійні екст­рактори можуть працювати з будь-яким співвідношен­ням розчину і екстрагента, зберігаючи робочий розпо­діл концентрацій у ступе-


 

нях при зупиненні. Змішувально-відстійні екстрактори, особливо ящикові, можна збирати в батареї, які складаються практично з будь-якого числа ступенів, що робить їх дуже перспективними при екстрагуванні важкорозділюваних компонентів. Окремі секції цих апаратів можуть використовуватися для однократної періодичної і безперервної екстракції, а їх групи — для перехресної.

У хіміко-фармацевтичній промисловості набули широкого за-стосовання різноманітні відцентрові екстрактори, в яких змі­шування і розділення рідин відбувається в полі відцентрових сил. Робочий орган деяких екстракторів (ротор) складається з набору перфорованих циліндрів або спіральних стрічок. Ці машини за­безпечують високу продуктивність (до 120 м3/год при діаметрі ротора 1,2 м). Схема пристрою трубчастого відцентрового екстра­ктора зображена на рис. 8.8.

Циліндричний барабан 3 має швидкість обертання 1500— 5000 об/хв. Усередині барабан розділений перфорованими перего­родками 7 на низку екстракційних II, IV, VI і сепараційних I, III, V, VII ділянок. Рідини надходять у барабан по відособлених кана­лах, які проходять усередині нерухомого циліндра 4. Важка ріди­на подається по каналу 2 у нижню екстракційну ділянку VI, лег­ка — по каналу 6 у верхню екстракційну ділянку II. Рухаючись

у барабані протитечійно, рідини ба­гаторазово перемішуються, прохо­дячи між нерухомими перфорова­ними дисками 5, закріпленими на циліндрі 4. Емульсія, яка при цьо­му утворюється, попередньо розша­ровується при проходженні через перфоровані відбійні перегород­ки 7, які виконані у вигляді де­кількох дискових або конусних тарілок. Остаточний розподіл фаз відбувається під дією відцентрової сили в сепараційних ділянках. Рідкі фази (екстракт і рафінад) ви­даляться з екстрактора через відо­соблені канали: легка — через вер­хній кільцевий злив 8, важка — через нижній 1.

 

Для деяких виробництв (анти­біотики) такі апарати, забезпечу­ючи дуже незначний час контакту фаз, є незамінними; крім того, такі екстрактори застосовуються при дуже малій різниці в густині обох фаз, при утворенні стійких емуль­сій тощо.


Розпилювальні колони, механічний горизонтальний екстрактор з обертовою насадкою, які застосовувались раніше, показали свою незручність у роботі (часте промивання екстрактора, негерметич-ність установок, необхідність суворого і постійного контролю). За­пропонований відцентровий екстрактор багатоступінчастий (рані­ше використовувався в ядерному військовому виробництві) дуже компактний, високоефективний, малометаломісткий, малоенерго-ємний. Не дає емульсій, дуже легко збільшується степінь витягання введенням додаткових ступенів.

Розглянемо принцип дії відцентрового багатоступінчастого екстрактора на прикладі приготування фламіну (рис. 8.9).

Кожний екстрактор установки має камеру змішування і каме­ру розділення (ротор). У камері змішування за допомогою мішал­ки йде екстракція діючих речовин. У роторі відбувається розді­лення водного середовища і етилацетатно-спиртової суміші за рахунок різниці густин під дією відцентрових сил. Після розді­лення розчини надходять на наступний ступінь. Подача розчинів в установку здійснюється за протитечійним принципом.

Водний концентрат фламіну надходить в установку через рота­метр на останню 6 секцію і заповнює всю установку. А в секцію 1 подають етилацетатно-спиртову суміш, теж через ротаметр. Про> йшовши послідовно всі стадії установки, етилацетатно-спиртова суміш протитечією витягає фламін із водного концентрату і над­ходить у збірник. У процесі екстракції плавно установлюють швид­кість подачі суміші і водного концентрату.

Після встановлення режимних швидкостей подачі розчинів для досягнення заданого ступеня виснаження водяного концентрату продовжують збір водного концентрату в проміжний збірник, пі­сля чого зливання уже виснаженого водного концентрату пере­ключають у збірник-відстійник.

По закінченні процесу екстракції перекривають подачу сумі­ші і водного концентрату і відключають установку. За допомогою вакууму звільняють відцентрові екстрактори від залишків розчи­нів у проміжний збірник. Етилацетатно-спиртові витяжки зі збір­ника подають за допомогою вакууму в розділювальну лійку для відстоювання. Відстояні витяжки подають для упарювання в цир­куляційний вакуум-випарний апарат.



Культивування клітин і тканинрослини — порівняно молода галузь біотехнології. Як відомо, у природних умовах кліти­ни рослин знаходяться в тканинах і органах і захищені від механіч­ної дії зовнішнього середовища. Крім того, ці клітини потребують більшості компонентів мінеральної та органічної природи для ме­таболізму і росту, тому експерименти культивування цих клітин in vivo y минулому закінчувалися невдачею. Спочатку до мінераль­них середовищ додавали екстракти рослин або сироватку і лише 1922 року Роббінсу вдалося на синтетичному живильному середо­вищі здійснити ріст меристеми кінчиків коренів томатів і кукуру­дзи. Початок практичного культивування тканинних культур рос­линного походження можна віднести до 1955 року.

Як приклад наведено склад середовища, мг/л, для культиву­вання клітин горобейника (табл. 9.1).

Як видно з наведених даних, для рослинних клітин важливе значення мають солі азоту, калію, магнію, фосфору і деякі мікро­елементи. 3 органічних речовин, крім вуглеводів, важливі окремі амінокислоти, вітаміни і фітогормони (індолілоцтова кислота, кінетин), ауксини, цитокініни, гіберелінова кислота та ін.).

Тепер рослинні клітини культивують, як правило, у вигляді калусу. Калусні клітини отримують із фрагментів тканин різних органів вищих рослин, розміщуючи шматочки такої тканини в живильне середовище (пробірки, колби, чашки Петрі).

У природних умовах калусна тканина утворюється в травмо­ваних місцях для анатомічної регенерації постраждалого органа. Від інфекції калусну тканину в природних умовах захищають імунні механізми організму. У штучних умовах необхідно дотри­муватися стерильності всіма доступними засобами. Звичайно екс­плантат обробляють дезінфікувальними розчинами і промивають очищеною водою. Потім його поміщають у розчин, який містить ферменти (целюлозу, геміцелюлозу і пектиназу), що руйнують


Таблиця 9.1

Хімічний склад середовища, мг/л, для культувування горобейника

 

Компоненти Концентрація
KNOg  
Ca(N03)2  
MgS04 • 7H20  
КС1  
MgH2P04 • Н20  
NaH2P04 • 2H20  
MnS04  
ZnS04 • 7H20  
н3во3 1,5
КІ 0,75
CuS04•5Н20 0,01
Мо03 0,001
Fe2(S04)3 2,5
Na2S04  
Сахароза 20 000
Гліцин  
Тіамін • НС1 0,1
Шродоксин • НС1 0,1
Нікотинова кислота 0,5
Індолілоцтова кислота 1,75
Кінетин 2,15

клітинні стінки, при цьому утворюються тисячі поодиноких «го­лих» клітин, протопластів, які не мають клітинних стінок. У жи­вильному розчині протопласти утворюють нові клітинні стінки, клітини починають ділитися.

3 метою дотримання стерильності середовища, посуд і апара­туру стерилізують традиційними способами (автоклавуванням, ультрафільтрацією, опроміненням). Щоб забезпечити розвиток калусних клітин у живильних середовищах, які містять необхід­ні для росту речовини, клітини тканин, запасаючої паренхіми, кореня і стебла, мезофілу листка та інших тканин повинні втра­чати здатність диференціювання. Недиференційованому розвитку


 




клітин сприяє передінкубація експлантатів на середовищі без го­рмонів протягом 3—6 діб.

Через 4—6 тижнів культивування трансплантата виникає пер­винний калус, який необхідно перенести на свіже живильне сере­довище. При культивуванні на агаризованих середовищах (твер-дофазний спосіб культивування) шматочок калусу повинний мати масу 60—100 мг на 30—40 мл свіжого середовища. Калусна тка­нина, яка виросла на поверхні твердого живильного середовища, має аморфну структуру, що являє собою масу тонкостінних парен-хімних клітин. Для тривалої пересадки калусні тканини, які мають спочатку білу, жовтувату, зелену або червону пігментацію, мо­жуть утрачати забарвлення, а структура тканини стає більш пух­кою. Хімічний склад калусної тканини звичайно відрізняється від складу відповідного органа рослини (табл. 9.2).

Таблиця 9.2 Хімічний склад, %, біомаси культури тканини і кореня женьшеня

 

Склад Біомаса культури тканини Корінь
Азот загальний 4,82 2,73
Білковий 1,18 1,68
Ліпіди 1,61 2,34
Редукуючі речовини 2,38
Сахароза 1,08
Крохмаль 5,40 3,07
Геміцелюлоза 4,46 6,03
Пектинові речовини 9,84 10,27
Панаксозиди (A + G) 3,31 3,12

Калусні клітини після декількох поділів переходять на зви­чайний для цієї рослини цикл розвитку, тобто починається дифе­ренціація. Цей процес регулюють гормони.

Культивування клітин рослин на твердих середовищах здійс­нюють також у різних механізованих установках. Схема однієї із сучасних установок конструкції ВНДІбіотехніка для твердофаз­ного культивування зображена на рис. 9.1. Апарат являє собою вертикальну посудину циліндричної форми з конічним днищем, обладнану оболонкою і змійовиками для охолодження культури. Усередині вона розділена перфорованими пластинами. Субстрат


перемішується за допомогою лопатевих мішалок, устано­влених у кожній секції на вертикальному валу. Засія­не живильне середовище завантажують через верхній люк, а готову культуру ви­вантажують через нижній.

Культура подається з верхніх секцій на нижні шляхом періодичного пе­ревертання перфорованих пластин на 90° навколо го­ризонтальної осі. У кожну секцію під перфоровані пла­стини надходить стерильне повітря.

Перемішування субстра­ту в цьому апараті дозволяє вести процес культивування клітин у товстому шарі суб­страту (300—500 мм), при вирощуванні в кюветах — 20—30 мм. Це суттєво під­вищує питому продуктив­ність установки.

Процес одержання куль­тури клітин твердофазним способом вимагає використання надто великої площі, не гарантує стерильності і дає низький вихід про-ДУКту.


Дата добавления: 2015-07-18; просмотров: 338 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Виділеннята очищення алкалоїдів із рослинної сировини | Технологія препаратів на основі алкалоїдів | Препарати алкалоїдів | Флавонові глікозиди | Технологія препаратів серцевих глікозидів | Технологія препаратів, які містять слизуваті водорозчинні полісахариди | РОЗДІЛЕННЯ БАР ЗА ДОПОМОГОЮ МЕМБРАН | АДСОРБЦІЙНО-ХРОМАТОГРАФІЧНІ МЕТОДИ | ГІДРОФОБНА ХРОМАТОГРАФІЯ | КРИСТАЛІЗАЦІЯ |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
ЕКСТРАКЦІЯ В СИСТЕМАХ РІДИНА—РІДИНА| ГЛИБИННЕ СУСПЕНЗІЙНЕ КУЛЬТИВУВАННЯ

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.022 сек.)