to predavanje 14 rektifikacija ekstrakcija destilacija
DESCRIPTION
rektifikacija, ekstrakcija, destilacijaTRANSCRIPT
![Page 1: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/1.jpg)
TEHNOLOŠKE TEHNOLOŠKE OPERACIJEOPERACIJE
PredavanjePredavanje 1414
![Page 2: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/3.jpg)
RektifikacijaRektifikacija je tehnološka operacija kojom se tečna smeša višeputa delimično isparava i pri tome dobijene pare kondenzuju
Vrši se u rektifikacionoj koloni višekratnim kontaktom pare i tečnesmeše
Pri svakom kontaktu kondenzuje deo uglavnom teže isparljivekomponente iz pare, a iz tečne smeše isparava uglavnom deo lakšeisparljive komponente
Tako se povećava molski udeo lako isparljive komponente u pari inakon dovoljnog broja kontakata pare i tečne smeše dobije setraženi udeo lakše isparljive komponente (ili komponenti) u pari kojase na vrhu kolone odvodi u deflegmator
![Page 4: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/4.jpg)
Deo kondenzata se vraća iz deflegmatora kao flegma –refluks L u kolonu za škropljenje (kontakt sa parom) a drugi deo se odvodi kao rektifikant – destilat D
Ostatak u rektifikacionom kotlu W – uglavnom teže isparljive komponente (ili komponenta)
Kontinuirano i diskontinuirano
![Page 5: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/6.jpg)
Svaki pod kolone vrši ulogu destilacionog kotla i kondenzatora
Podovi sa otvorima na podu – para u obliku malih mehurićaprolazi kroz otvore na podu i sloj flegme na podu
Pritisak pare je dovoljno veliki da sprečava prolaz flegme krozotvore na podu tako da se i kod ovih kolona flegma preliva krozprelivne cevčice ugrađene u podu
Radi pojednostavljenja regulacije kolone deflegmator sepostavlja bliže dnu kolone a flegma se pumpom vraća u kolonu
Rektifikacioni kotao može biti ispod ili pored kolone
![Page 7: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/9.jpg)
Jednačina pravaca pojačavanja i iscrpljivanja
Molski protok sirovine S (mol/s) je:
gde jeD - molski protok polazne smešeW - molski protok rektifikata
XS, XD, XW - molski udeli lakše isparljive komponente u polaznojsmeši, rektifikatu i ostatku u rektifikacionom kotlu (molA/mols)
)( mol/sWDS
)( mol/sXWXDXS WDS
![Page 10: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/10.jpg)
Jednačina pravca pojačavanja (molski udeo lakšeisparljive komponente u pari koja se podiže sa (n+1)-og poda kolone):
Obično se prikazuje u drugom obliku:
Odnos molnog protoka flegme L i rektifikata D naziva seflegmovni broj:
Deljenjem sa D dobija se:
dn
nn
nn X
VD
XVL
Y
11
dn
nn
nn X
DLDX
DLL
Y
1
DL
R '
)( 1'
11''
1 sAdnn /molmolXR
XR
RY
![Page 11: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/12.jpg)
Jednačina pravca iscrpljivanja (molski udeo lakšeisparljive komponente u pari koja se podiže sa m-togpoda kolone iscrpljivanja):
Wm
mm
mm X
WLW
XWL
LY
11
1
1
![Page 13: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/13.jpg)
Idealni pod je pojam koji upućuje da se para, koja saprethodnog poda ulazi u flegmu na narednom podu, do te merepromeša sa flegmom da se sa poda izdvaja para koja imaravnotežni sastav sa flegmom koja napušta pod
![Page 14: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/15.jpg)
EkstrakcijaEkstrakcija je tehnološka operacija potpunog ili delimičnograzdvajanja komponenata smeše koje imaju različitu rastvorljivost urazličitim rastvaračima
Ekstrakcija se obavlja u ekstraktorima
Supstanca koja se ekstrakcijom izdvaja iz smeše, prelazi u rastvor
Za izdvajanje te supstance u čistom obliku, dobijeni rastvor trebaupariti ili izvršiti kristalizaciju
![Page 16: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/16.jpg)
Uspešnost ekstrakcije tečno-tečno zavisi od performansi ekstrakcionoguređaja, ali i od performansi dopunskih uređaja kojima se vrširegeneracija rastvarača, transport produkata, mešanje struja,obezbeđivanje energije za sve operacije. Pri proceni ukupnih troškovaekstrakcije uzimaju se u obzir troškovi rada svih ovih uređaja.
Metod razdvajanja za vreme ekstrakcije čvrsto-tečno zavisi od sadržajarastvorene komponente, njene raspodele unutar čvrste faze, prirodečvrste faze, veličine čestica čvrste faze.
Ima primenu u prehrambenoj, farmaceutskoj i hemijskoj industriji:ekstrakcija šećera iz repinih rezanaca, dobijanje ulja iz uljarica,ekstrakcija aktivnih sastojaka iz lekovitog bilja, dobijanje organskihboja ...
![Page 17: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/17.jpg)
Ekstrakcija rastvaračima zasniva se na upotrebi rastvarača različitepolarnosti. Od polarnih se koristi voda, glicerol i metanol, od manjepolarnih etanol, propanol, butanol i aceton, a od nepolarnih hloroform,benzen, dietiletar, ugljentetrahlorid, petroletar i drugi.
Maceracija (jednostepena ekstrakcija) izvodi se u uređajima koji imajuperforirano dno ispod kojeg je smešten barboter za direktno uvođenjepare za uklanjanje rastvarača koji zaostaje u drogi, odvod za parerastvarača, ispusni otvor za rastvarač i otvor za punjenje drogom ipražnjenje.
Osim ovog postupka, koriste se i remaceracija (dvostruka maceracija),digestija (maceracija pri temperaturi od 50 °C) i perkolacija (rastvaračprotiče kroz stub droge odozgo naniže).
![Page 18: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/18.jpg)
Prema najjednostavnijem mehanizamu, proces ekstrakcije ekstraktivnihmaterija iz biljne sirovine odigrava se kroz dve faze:
ispiranje (brza ekstrakcija), kada neposredno po potapanju biljnogmaterijala u rastvarač dolazi do brzog spiranja i rastvaranja ekstraktivnihmaterija iz biljnih ćelija koje se nalaze na površini čestica biljnogmaterijala i čija brzina zavisi uglavnom od njihove rastvorljivosti urastvaraču i hidrodinamičkih uslova u suspenziji
unutrašnja difuzija (spora ekstrakcija), kada dolazi do prenosa maseekstraktivnih materija iz nerazorenih ćelija u unutrašnjost čestica biljnogmaterijala prema rastvoru; ovaj prenos mase kroz čestice biljnogmaterijala, natopljenog rastvorom, i graničnog sloja rastvora oko čvrstihčestica vrši se difuzijom
![Page 19: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/19.jpg)
Faktori koji utiču na brzinu ekstrakcije:
Veličina čestica:Smanjenjem veličine čestica povećava se njihova aktivna površina, tj.međufazna površina čvrsto-tečno.
Rastvarač:Mora biti selektivan i sa optimalnim viskozitetom da bi cirkulacija usistemu čvrsto-tečno bila zadovoljavajuća. U početnoj fazi ekstrakcijeobično se koristi čist rastvarač. Vremenom koncentracija rastvorka urastvaraču raste, pa se brzina ekstrakcije progresivno smanjuje.Viskozitet rastvora se povećava.
Temperatura:Rastvorljivost rastvorka se povećava sa povećanjem temperature, tj.raste i brzina ekstrakcije.
Mešanje:Koeficijent vrtložne difuzivnosti se povećava sa povećanjem intenzitetamešanja. Intenzivno mešanje sprečava sedimentaciju finih česticačvrste faze.
![Page 20: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/20.jpg)
Postupak ekstrakcije:
Smeša se uvodi u ekstraktor uz dodatak čistog rastvarača
Dolazi do difuzije između faza (materija i rastvor do određenekoncentracije)
Rastvor se odvodi u destilator i izdvaja rastvarač
Pare rastvarača se odvode u kondenzator
Kondenzat se prihvata u spremnik odakle ulazi ponovo u ekstraktor
![Page 21: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/21.jpg)
Uređaji za ekstrakciju:
Ekstraktori sa mešalicom
Ekstraktori difuzori
Ekstraktori sa korpama
Rotacioni ekstraktori
Nadkritična ekstrakcija
Ultrazvučna ekstrakcija
![Page 22: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/24.jpg)
Šematski prikaz horizontalnog perforiranog ekstraktora
Šematski prikaz višestepenog protivstrujnog šarznog ekstraktora
Sematski prikaz centrifugalnog ekstraktora
![Page 25: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/25.jpg)
Za matematičko opisivanje kinetike ekstrakcije preporučuju se sledećimodeli:
Model zasnovan na teoriji filma
gde je:c - aktuelna koncentracija rastvoracs - koncentracija zasićenog rastvorab - koeficijent ispiranjak - koeficijenta spore ekstrakcije
tkbcc
s
)1ln(1ln
![Page 26: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/26.jpg)
Model zasnovan na nestacionarnoj difuziji u biljnoj sirovini
gde je:q0 - sadržaj ekstraktivnih supstanci u biljnoj sirovini na početkuq - sadržaj ekstraktivnih supstanci nakon određenog vremena ekstakcijeb` - koeficijent ispiranjak` - koeficijent spore ekstrakcije
tkbqq
''
0
)1ln(ln
![Page 27: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/28.jpg)
DestilacijaDestilacija je tehnološka operacija razdvajanja tečnih supstanci naosnovu razlike u tački ključanja
Najranija primena destilacije je povezana sa proizvodnjom alkoholnihpića i etarskih ulja iz prirodnih preparata
![Page 29: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/29.jpg)
Prilikom zagrevanja smeše tečnosti A i B, nastaje gasovita faza koja jeu ravnoteži sa tečnom fazom
Gasovita faza je bogatija isparljivijom komponentom, a tečna fazamanje isparljivom
Na ovaj način ne dolazi do potpunog razdvajanja. Da bi se razdvajanjepoboljšalo, potrebno je obogaćenu gasovitu fazu kondenzovati, a zatimtaj kondenzat ponovo destilovati
Svakim ponavljanjem se dobija gasovita faza koja je više obogaćenaisparljivijom komponentom. Ovakav postupak se naziva frakcionadestilacija
![Page 30: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/30.jpg)
Osnovni prateći efekti hidrodestilacije su:
hidrodifuzija (difuzija etarskog ulja i vruće vode kroz membrane biljnihćelija)
hidroliza nekih komponenata etarskog ulja termička destrukcija nekih komponenata etarskog ulja
Da bi se dobili veći prinosi i visok kvalitet etarskog ulja, potrebno jepoštovati sledeća pravila:
što je moguće niža temperatura hidrodestilacije u slučaju vodeno-parne destilacije potrebno je prisustvo dovoljne količine
vode u sistemu, da bi se ubrzala difuzija izbegavati ekstremno usitnjavanje biljne sirovine, što u slučaju destilacije
vodenom parom rezultuje stvaranjem kanala kroz masu biljnog materijala,pri čemu se smanjuje efikasnost destilacije zbog njegovog lošeg kontaktasa vodenom parom
![Page 31: To Predavanje 14 Rektifikacija Ekstrakcija Destilacija](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042422/55cf91fa550346f57b924fa2/html5/thumbnails/31.jpg)
U praksi se koriste tri tehnike hidrodestilacije za dobijanje etarskih ulja, ito:
destilacija vodom destilacija vodom i vodenom parom destilacija vodenom parom
Raoult-ov zakon:parcijalni pritisak pare bilo koje komponente ppa jednak jeproizvodu napona pare čiste komponente pa i molskog udelakomponente Xa u tečnoj smeši
aapa xpp
Dalton-ov zakon:ukupan pritisak smeše gasova jednak je zbiru njihovih parcijalnihpritisaka
nba pppp ...