油脂萃取速率数学模型的建模原理探讨

来源 :China’s foreign Trade·下半月 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jack332904910
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  【摘 要】 针对油脂萃取速率数学模型的建模,对油脂萃取速率的相关知识介绍,研究了油脂萃取速率的数学模型建立,如实测数据的回归经验模型和基于单颗粒的溶质传递过程的机理模型。得到了油脂的萃取速率与扩散系数的关系,解决了油料预处理后形状构造、混合油黏度的变化趋势和油脂外扩散過程。
  【关键词】 萃取速率 扩散系数 数学模型
  传统的油料加工业,由于工艺条件的限制,对油脂的萃取速率探讨很少。由于油脂萃取工艺技术的提高,现代油料加工业与传统油料加工业的方法根本不同,现代油料的加工,对取得油脂的压榨工艺改变为对油脂的萃取工艺,因此,在取得油脂过程中,萃取速率非常重要,萃取速率在油脂现代制备工艺条件中是重要的依据。影响油脂萃取速率的条件比较复杂,它与油料品种相关,不同的油料它的萃取速率可能不同,即使同一种油料,它的预处理方式不同、萃取操作条件的不同,也可能极大的影响萃取速率。因此,了解和掌握油脂萃取速率的理论,建立油脂萃取速率数学模型,科学地利用萃取速率和数学模型,设计油脂最佳的萃取工艺,是科技研究人员研究的方向。
  1. 油脂萃取速率的相关知识
  传统取得油脂是通过压榨机的压榨,将油脂从油料中挤压出来,这种方式得到的油脂数量少,在废弃的油渣中仍然含有大量的油脂。现代油脂制取的方法是萃取法,它是用某种溶剂在一定的条件下从油料中提取油脂,这种萃取方法叫做固液操作法,它与萃取液的种类有不同的萃取量。萃取由于操作方式的差异,把它们分成两类,一类叫做渗滤式操作,这种操作工艺是将处理好的油料放置在固定床上,然后在油料的上层喷淋渗滤液,渗滤液靠压差可以慢慢穿过油料层,在固液相互接触的过程中完成萃取,由于萃取速率与时间相关,因此要完成萃取要求,需要不断的循环,直至使油料的油脂在与喷淋渗滤液在相互接触的时间内完全溶入液相。另一类操作工艺是固液悬浮萃取法,这种方法只能处理颗粒细小的油料,因为它要求固、液两相可以达到均匀混合的状态,这样它就可以利用带有搅拌的容器,利用搅拌器使固、液两相处于均匀状态。对于这种萃取的方式,可以采取并流、逆流或错流的不同萃取工艺。由于在油脂萃取过程中,油脂由固体萃取到液体的萃取速率影响因素虽然较多,但它的主要影响因素是萃取方式、固体油料细胞的破损程度、混合油的种类和浓度、溶剂在不同时刻向固体颗粒内部的扩散速率、油脂从颗粒内向外扩散的速率有关。因此,为了提高油脂的萃取速率,就要采取适当的措施对固体油料采取相应的预处理工艺。例如,在不同温度下的蒸炒、轧坯、膨化、粉碎、研磨、切片、切丝等工艺环境。决定油脂萃取预处理工艺的理论基础是破坏固体油料的细胞结构,这样就可以使固体油料体内的油脂与蛋白质得到分离,加大了溶剂与油料细胞内的油脂表面积的接触,表面积的大小与固体颗粒的大小关联很大,固体颗粒的大小下降一倍,固体颗粒的表面积增加数倍,因此,可以极大的增加固液接触面积,达到提高萃取速率的结果。
  2. 油脂萃取速率的数学模型建立
  透过实验得到的一种油脂的萃取速率数据,仅仅是经验数据,要探讨油脂萃取的理论速率,将这种理论的萃取速率如果应用到其它固体油料上,需要经过利用数学模型进行归纳,才能使实测数据系统化、条理化,才有可能利用在其它油脂萃取工艺工程设计时得到应用。:
  2.1 实测数据的回归经验模型
  这种回归数学模型是把实测萃取速率数据与操作参数按经验方程的关联。在这方面的研究工作,在科技界已有多人做了大量的研究工作。例如,有学者根据实测的含氨甲醇/己烷双液相溶剂萃取油菜籽的时间-己烷相油浓度数据,回归出油菜籽破碎粒度的萃取速率方程;也有学者根据实测的己烷萃取油菜籽数据,把萃取速率与时间关系按一阶指数方程回归处理;在用超临界流体作油脂萃取溶剂实验中,也有学者从生姜根茎或从香草荚萃取香精油,他们利用经验动力学方程回归萃取速率与各自操作参数的关系得出了回归经验方程。
  2.2 基于单颗粒的溶质传递过程的机理模型
  这种方法主要是依据单颗粒内溶质的传递过程,按假设的传递机理建立了相应的质量传递方程。其中的模型参数是依据实测数据拟合求取的。除此之外,用超临界流体从Canola油菜籽中萃取菜籽油、从迷迭香和罗勒等草本科植物中提取香精油的研究,都是利用这种方法来建立的模型。
  3. 油脂的萃取速率与扩散系数的关系
  油脂的萃取速率的大小受到扩散系数的制约,因此,油脂在油料固相中的扩散系数是油脂萃取速率机理模型中的一个重要参数,它几乎可以决定油脂的萃取速率,扩散系数的数值一般的获得方法是根据萃取速率的实验数据求算。在利用己烷萃取油脂时,人们发现萃取速率与下列因素有关:
  3.1油料预处理后形状构造
  油料预处理的加工方法较多,但主要方法是轧坯和蒸炒,也有的工厂采用膨化处理。这些预处理目的都是为了破坏油料的细胞,以便于加速油脂萃取时间和萃取程度。在研究过程中提高萃取的主要障碍是油脂通过细胞壁的扩散阻力。因此,对细胞壁破坏程度的差异,会在萃取速率实验测定数据计算的扩散系数上反映出来,这是判断采取任何方法优劣的标准。萃取初期,油脂来自于被严重破坏的细胞;萃取后期,来自于未破损的细胞内部。故初期的油脂萃取速率大于萃取后期。
  3.2萃取中混合油黏度的变化趋势
  在间隙萃取油脂实验中,随着时间油脂的溶解程度变大,溶剂与油脂形成的混合油浓度渐增,这时候表观的物理性质黏度开始增大。实验提出,液体中溶质的扩散系数受浓度变化影响很大。一般溶质的浓度增加,溶液的黏度增加,扩散系数下降,因此随着萃取过程,油脂不断被溶解。对间隙操作而言,溶液浓度渐增,黏度亦渐增,萃取速率渐降。在操作一定时刻后,几乎达到了平衡,但提高萃取温度仍可提高萃取速率。这可归结为温度升高,溶液黏度下降,油脂扩散系数增大,使萃取速率提高。
  结语
  对油脂萃取速率数学模型的建立是通过实验,利用数学知识,得到了油脂萃取速率的数学模型。需要提出数学模型的建立是由于它具有实用性。如果为了精确的计算萃取速率,就需要把所有的影响因素都融进模型之中,结果使模型雍肿,也难以求解。那么结果只能使具体操作的工程技术人员望而生畏。解决这一矛盾的方法是设置模型参数,由实验数据回归模型参数。模型参数的引入,这虽然降低了模型的理论价值,但却增强了其实用性,方便了具体操作人员的工作。
  ※教研项目: 佳木斯大学教研项目(项目编号JYB2011-042) 佳木斯大学科研项目(项目编号L2009-153)
  参考文献:
  [1] 包宗宏,陈精明,史美仁.油脂浸出速率数学模型的建模原理与分析. 中国油脂.2004年第6期:13.
  [2] 赵思明,熊善柏,陈燕平,等.双低菜籽的油脂萃取动力学研究(I)[J].中国油脂.2002年第4期:5-8.
  (作者单位:佳木斯大学理学院)
其他文献
【摘 要】 会计教育随着当前企业发展中的发展模式逐步提高而逐渐发展,在当前社会发展中随着社会分工的日益变化,使得社会发展中的各种技能人才要求也在不断的扩大,会计教育作为当前教学中的应用模式之一,其教学方式和教学手段的变化是当前社会发展的关键,更是提高企业发展效率的主要因素。本文就当前会计专业教学中存在的问题和相应的对策进行分析,提出相关的解决方法。  【关键词】 会计实训 实训教学 会计实训 
期刊
【摘 要】 旅游管理专业是一个实践性很强的专业,在旅游管理专业整个教学体系中突出实践教学环节是十分必要的。笔者从学院的实际情况出发,结合旅游政策法规课程的具体内容,谈谈实践性教学在旅游政策法规课程中的几项运用。  【关键词】 高职院校 旅游政策法规 实践性教学  高职院校是以能力为基础的教育体系,其人才培养目标是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的技术应用性专门人才,这类人才应具备必要的
期刊
【摘 要】 师德是教师的灵魂,高校青年教师是高等学校的未来和希望,高校青年教师应不断加强和提高自身的师德修养。文章以高校青年教师加强师德修养的核心内容和重要意义为前提,分析了青年教师在师德修养中存在的问题,并以此为基础提出了青年教师提高师德修养的途径。  【关键词】 高校 青年教师 师德修养  百年大计,教育为本,教育大计,教师为本。加强青年教师自身师德修养是社会主义市场经济条件下教育事业发展
期刊
【摘 要】 技工学校教育是我国教育体系的一个重要组成部分,担负着为社会培养高素质的专业技术型人才的重任。学生在学校学习期间,不但要学习理论知识和熟练地掌握操作技能,还需要具有良好的身体素质及思想道德品质。学校主要通过德育、智育、体育、美育和专业技能教育这几个方面对学生进行培养。体育课程已经成为技工学校教育的重要组成部分。技工学校体育教学的实用性不但可以促进学生的身心健康,还可以为学生今后的就业起到
期刊
【摘 要】 本文从开设财务管理专业的意义,财务管理专业建设的关键,财务管理建设的途径三个方面阐述了关于独立院校财务管理专业的发展问题。  【关键词】 财务管理 财务管理学科体系 财务管理课程体系  1. 开设财务管理专业的意义  据不完全统计,我国目前开设财务管理专业的独立院校高校已达100所左右。这里并不包括港澳台的学校。这比1995年的只有5所高等院校开设财务管理专业,翻了近20倍。199
期刊
【摘 要】 本文通过对近三年人才交流会会计人才需求调查、毕业生跟踪调查、与企业专家研讨以及等多种方式进行调研和分析,提出适应社会需求和高职学生特点的会计专业课程框架体系的几点建议。  为了更好的为石家庄区域经济服务,了解本地区人才市场对高职会计专业人才的需求现状,明确企业对高职会计专业毕业生在知识、能力及素质等方面的要求,从而为进一步地完善会计专业的课程体系设置奠定基础,我课题组教师将近三年的人才
期刊
【摘 要】 本文简要分析高等数学与数学建模的特点, 提出了基于数学建模思想的高等数学课程教学体系,探讨了在高等数学教学过程中适当融入数学建模思想的必要性与实践性,并结合课堂教学给出具体教学案例。  【关键词】 数学建模 数学建模思想 高等数学课程教学 教育教学改革  引言  随着科学技术的迅速发展和不断进步,数学正以其神奇的魅力进入到各种领域,甚至渗透到了交通、生态、社会科学等领域。数学不只
期刊
【摘 要】 文章从师生关系的定义出发,引出高职体育师生关系的界定。通过对当前高职师生关系研究现状的阐述,总结研究的主要结论,在此基础上提出本研究的积极意义。探讨影响高职体育师生关系的因素,进而提出优化高职院校体育师生关系的途径,即理顺、规范各项规章制度和提高高职体育教师的素养。为改善高职体育师生关系,提高高职体育教育质量提出建议,与同行共勉。  【关键词】 高职 体育 师生关系 优化  1.
期刊
【摘 要】 人类从直立行走那天开始就有种追求幸福生活的渴望,从语言和货币的产生到“孔子周游列国”都传递着中华文化的前进史。人类也就是用这种不屈不挠的精神推动着自我从幸福走向更加幸福。  伴随着科学技术日新月异的发展,网络是我们生活中不可缺少的帮手。互联网信息的极大丰富,我们可以通过计算机进行网络聊天玩网络游戏,看电影、听音乐、收发电子邮件等事项来帮助我们学习、娱乐、喧泄。这就要求我们自身要有强大知
期刊
【摘 要】 高校烹饪专业的教学和培养模式有三大模块,不仅要培养学生科学文化和专业理论知识,还要培养学生坚实和过硬的实践操作技能,更重要的是培养学生良好的职业道德,这样才能培养出优秀、合格的烹饪人才。  【关键词】 培养 模式 人才  烹饪专业的高等教育是中国高等教育的一部分,也是我国高职教育的重要内容之一。随着改革开放的不断深入发展和市场经济的繁荣昌盛、人民生活水平的逐步提高,对烹饪人才的要求
期刊