intradifuzie - viteza procesului este determinată de rata de difuzie în porii substanței;
kinetic intern - cu condiția ca materialul poros să aibă o activitate chimică relativ scăzută și concentrația solventului în pori să fie egală cu concentrația din volum;
cinetică externă - reactiv are o reactivitate relativ ridicată, astfel încât reacția are loc pe suprafața materialului poros cu condiția ca viteza de reacție limitează viteza întregului proces (la un material cu porozitate redusă) [4].
Eficiența procesului de extracție este dependentă de un număr de parametri, cum ar fi forma de a găsi natura componentei recuperabile a interacțiunii unui corp solid cu componenta extras, diferențele în capacitatea extractantului selective în ceea ce privește componentele conținute în faza solidă a structurii poroase a materialului [5].
1.2.2 Extracția substanțelor biologic active din material vegetal
Caracteristica principală a procesului de extracție a produselor alimentare și a materiilor prime de origine vegetală este că proprietățile fizice ale materialelor se pot schimba în mod semnificativ în procesul de extracție, iar acest lucru are un impact semnificativ asupra tuturor etapelor procesului.
Extracția BAS este principala, dar și cea mai lungă etapă de prelucrare a materiilor prime. Dificultatea de a studia procese de extracție în fază solidă se datorează, în primul rând, incertitudinea structurii fazei solide se schimbă în timpul îndepărtării din acestea a componentelor țintă, și în al doilea rând, o polidispersie de solide. În plus, există anumite dificultăți în selectarea extractantului selectiv [1].
La majoritatea plantelor, extracția este efectuată prin metode ineficiente, cum ar fi: macerarea, percolarea, evaporarea, perfuzarea, fierberea [4]. Macerarea este o înmuiere normală, în care pereții celulari ai materiilor prime vegetale sunt distruși și extractibilele sunt dizolvate. Durata procesului ajunge la 14 zile. În timpul percolației sau percolației, solventul trece printr-un strat de materie primă zdrobită și "îndepărtează" componentele țintă. fenomene fizice de bază care provoacă procesul de percolare - gravitate, vâscozitate, aderență, frecare, osmoza, suprafață, fenomen capilar și disoluției [5].
Dar toate metodele de extracție utilizate în acest moment sunt destul de neeconomice, ceea ce duce la aplicarea lor limitată.
1.2.3 Intensificarea proceselor de extracție sub acțiunea ultrasunetelor
Aplicarea diferitelor metode electrofizice (în special, ultrasunete) a permis construirea unui nou proces tehnologic într-un mod nou, accelerarea semnificativă a acestuia, îmbunătățirea randamentului și îmbunătățirea calității produsului. Este demonstrată oportunitatea aplicării largi a ecografiei nu numai în industria alimentară și farmaceutică, ci și pentru influența asupra diferitelor procese tehnologice [6].
O cantitate mare de cercetare în domeniul intensificării ultrasunete a diferitelor procese homo- și eterogene dedicate izolarea din amestecuri de aliaje de substanțe necesare și apă purificată, sol și aer. Astfel, descrise dimetionata de extracție cu ultrasunete [7], extragerea anticorpilor din celule [8], ierbicide extractie din sol cu ajutorul ultrasunetelor [9], extragerea endoscopica a masei de grăsime, folosind bisturiul cu ultrasunete [10], de extracție în fază lichidă a hidrocarburilor aromatice policiclice din apa contaminată cu folosind ultrasunete [11], extracția hidrocarburilor aromatice policiclice din solurile forestiere [12]. Sonicare este de asemenea izolat de la mikrooranizmov aminoacizi și proteine cu o aroma de branza pentru a conferi palatabilitate diverse brânzeturi [13], produce o selecție de celule enzimei endonucleazice [14] se realizează extracția solid-lichid seleniu ultrasunete din probe biologice [15].
Se arată că ultrasunetele din materii prime vegetale în intervalul de frecvențe de 19 kHz - 1 MHz sunt posibile pentru a extrage practic toți compușii cunoscuți produși de plante. Kinetics extracție cu ultrasunete a substanțelor biologic active depinde de membrii unui grup chimic particular, iar rata crește de recuperare din seria: uleiuri, alcaloizi, furanohromy, flavonoide, saponine, glicozide [16]. Când se utilizează ultrasunete, se observă nu numai o accelerare semnificativă a procesului, ci și o creștere în comparație cu alte metode de extragere a randamentului produsului [17].
Avantajele extracției cu ultrasunete în comparație cu alte metode:
aplicarea minimă a muncii manuale;
reducerea timpului proceselor tehnologice.
Cu toate acestea, dezavantajul acestei metode este acela că efectul ultrasonic folosit pentru tratarea materialului vegetal este foarte puternic și suficient de lung. Realizarea procesului în aceste condiții determină o încălzire puternică a soluției și, în consecință, distrugerea anumitor clase de BAS [2].
Există mai mulți parametri de bază care fac efectiv procesul de extracție cu ultrasunete mai eficient decât metodele tradiționale de extracție. Printre factorii care contribuie la intensificare se numără:
crește viteza fluxului;
accelerarea impregnării solide a unui solid;
o creștere a coeficientului de difuzie internă;
un efect de cavitație care afectează structura corpurilor poroase și conduce la apariția microfracturilor;
proprietățile vibrațiilor sonore și ultrasonice împiedică extracția particulelor poroase de impurități inerte solide [17].
În domeniul acustic, împreună cu eliminarea limitărilor de difuzie, alte procese au, de asemenea, o mare importanță pentru intensificarea procesului de extracție. Un astfel de proces important este dispersia, iar cealaltă este o încălcare a structurii miceliare a substanței extrase atât în apă, cât și în soluții organice.
Este prezentat efectul oscilațiilor acustice asupra creșterii suprafeței specifice interfacială a componentelor care reacționează. Dispersia este astfel atât datorită distrugerii particulelor în fază solidă, și datorită frecării de suprafață între fazele solidă și lichidă. Grosimea redusă a stratului de difuzie limită, crescând activarea moleculelor, având ca rezultat creșterea numărului de coliziuni eficiente de molecule de reactanți. Utilizarea unui turbion în extracția substanțelor din rădăcină de procese de extracție valeriana au condus la concluzia că o combinație de acțiune mecanică (frezare, ruperea celulelor prin tratament cu ultrasunete), cu agitare a mediului pe ambele părți ale pereților celulelor are un efect pozitiv asupra modificării rezistenței interne.
La extragerea materiilor prime vegetale se recomandă pre-înmuiere, durata cărora depinde de viteza de deplasare a aerului din celulă. Cu toate acestea, multe capilare se termină în ambalaje și fibre, fără a ieși. Ecografia, creând un efect capilar de sunet, nu numai accelerează deplasarea unor astfel de bule de aer, ci creează și condițiile de dizolvare a acesteia în lichide. La capetele capilarului, apare o diferență de presiune ca urmare a mișcării turbulente a stratului de frontieră la aplicarea ultrasunetelor. Debitând la viteză mare dincolo de deschiderea capilară, stratul prezintă un efect de aspirație, adică aici se formează o zonă cu presiune redusă [2].