Obținerea uleiului brut prin extracție cu dizolvanți

Bazele teoretice ale procesului de extracție

Extracția uleiului cu dizolvanți din materiale oleaginoase condiționate este operația de solvatare selectivă și transfer de substanță din substratul extracției (măcinătură, paiete, brochen) în curentul de dizolvant. Uleiul este fracțiunea care migrează treptat, prin difuzie, din structura materialului oleaginos în curentul de dizolvant selectiv. Concentrația în ulei a miscelei crește progresiv prin difuzie la extracție, concentrația limită corespunzând degresării totale a substratului oleaginos.

Dinamica procesului de extracție este guvernată de existența gradientului concentrației de ulei (c/x), care reprezintă variația concentrației pe unitatea de grosime a stratului de material oleaginos supus extracției. Dinamica transferului de substanță (ulei) , la gradient variabil în stratul de material oleaginos este caracterizată de legea a II-a a lui Fick:

= D ,

în care:

- - viteza de difuzie (transfer de substanță), kg/s;

- D - coeficient de difuzie moleculară, m2/s;

- - gradient de concentrație, kg/m2.

Difuzia moleculară caracterizează evoluția concentrației de ulei în stratul de material oleaginos în regim staționar. Difuzia prin convecție caracterizează dinamica concentrației la extracția în regim nestaționar al fazelor. Difuzia prin convecție are loc concomitent cu difuzia moleculară. În regim nestaționar, difuzia se realizează prin dislocarea fazelor aflate în mișcare relativă una față de cealaltă.

Difuzia convectivă se poate conduce în două variante:

a) convecție naturală, realizată sub acțiunea forței motrice reprezentată de gradientul concentrației fazelor aflate în mișcare relativă;

b) convecție forțată, realizată prin substituția accelerată a fazelor sub acțiunea unui câmp exterior de forțe.

Difuzia convectivă este caracterizată de legea King - Katz - Brier:

- = (c1-c2) ,

în care:

- - viteza de difuzie convectivă;

-  - coeficient de difuzie convectivă;

- c = c1-c2 - diferența concentrației de ulei între straturile de difuzie convectivă.

Coeficientul de difuzie moleculară D reprezintă cantitatea de substanță care difuzează în unitatea de timp (t = 1s) și suprafață, la o diferență de concentrație C = 1 .

Prima lege a lui Fick caracterizează viteza transportului de substanță în regim staționar de difuzie moleculară la gradient constant de concentrație.

q   -D ,

în care:

- q - cantitatea de substanță (dm) care difuzează în unitatea de timp(dt) și suprafață (F).

Legea a II- a Fick, caracterizează difuzia moleculară în regim nestaționar, transferul de substanță fiind determinat de agitația moleculară din substratul extracției.

Coeficientul de difuzie moleculară D caracterizează capacitatea de transfer a unei substanțe (ulei) în mediul de difuzie (miscelă). Factorii de influență ai coeficientul D sunt evidențiați de legea Einstein:

D  ,

în care:

- R - constanta gazelor perfecte;

- T - temperatura absolută de extracție a uleiului în dizolvanți;

- N - numărul lui Avogadro;

-  - vâscozitatea dinamică a dizolvantului;

- r - raza moleculelor substanței care difuzează.