Интенсификация процессов экстрагирования целевых компонентов из растительного сырья импульсным электрическим полем высокой напряженности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат наук Кошкарова, Анна Геннадьевна

• Кошкарова, Анна Геннадьевна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Кошкарова, Анна Геннадьевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ

1.1. Процесс экстрагирования под воздействием электрического тока

1.2. Ультразвуковая обработка

1.3. Интенсификация процесса экстрагирования электрическими разрядами

1.4. Электроэрозионный износ электродов при электроразрядном экстрагировании

1.5. Энергия электрического поля в многослойном диэлектрике

1.6. Кинетический расчет процессов экстрагирования

1.7. Постановка задач диссертационной работы

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА И МЕТОДИКА

ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСТРАКЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

2.1.Разработка измерительной техники и источника импульсов

2.2.Методика экспериментальных исследований и анализ извлекаемых биологически активных компонентов

2.3.Разработка конструкции лабораторного экстракционного аппарата

2.4. Выбор и обоснование конфигурации высоковольтного электрода

2.5. Выбор растительного сырья для исследований

2.6. Определение содержания экстрактивных веществ в исходном сырье. Расчет коэффициента вымывания

2.7. Обоснование выбора экстрагирующей жидкости

2.8. Математическая обработка и обобщение результатов экстрагирования биологически активных соединений

2.9. Выводы по 2-й главе

ГЛАВА 3. МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

3.1. Влияние частоты приложения импульсного поля на процессы поляризации диэлектриков

3.2.Действие импульсного электрического поля высокой напряженности на твердую частицу, расположенную в жидкости

3.3.Действие электрического поля на твердую частицу

3.4.К расчету разрывных усилий в твердой диэлектрической частице

3.5. Моделирование распределения электрическогополя в объеме экстракционного аппарата

3.6.Гранулометрический анализ частиц сырья после

экстрагирования

3.7.Особенности воздействия электрического поля на частицы сырья

3.8. Проникновение переменного электромагнитного поля в частицы сырья

3.9. Влияние параметров импульса напряжения на величину напряженности электрического поля

3.10. Выводы по 3-й главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА ВОДНОГО

ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ИМПУЛЬСНОГО

ПОЛЯ ВЫСОКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ

4.1.Влияние количества импульсов на массу извлеченных

веществ

4.2.Экспериментальное исследование режимов экстрагирования

4. 2.1. Реализация процесса набухания растительного сырья в ходе

обработки импульсным полем

4.2.2. Влияние импульсного электрического поля на процесс замачивания сырья

4.3.Изучение кинетики процесса экстрагирования под

воздействием импульсного поля высокой напряженности

4.3.1. Экспериментальное исследование процессов

экстрагирования

4.3.2 Кинетика экстрагирования растительного сырья

4.3.3. Методика кинетического расчета процесса электроимпульсного экстрагирования веществ из листьев софоры на основе решения дифференциального уравнения массопроводности

4.4. Расчет эффективности процесса экстрагирования с завершенным циклом

4.5. Определение подлинности водного экстракта из листьев софоры японской, полученного при экстрагировании с применением импульсного электрического поля

4.6. Изучение возможности стерилизации целевых компонентов электрическим полем и определение в них примесей металлов

4.7. Методика расчета экстракционного аппарата

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИЛЛЮСТРИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Акт об использовании результатов научно-исследовательской работы

Приложение Б. Акт об использовании результатов научно-исследовательской работы

Приложение В. Акт об использовании результатов научно-исследовательской работы

Приложение Г. Акт о практическом применении результатов диссертационного исследования

Приложение Д. Акты внедрения в учебный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсификация процессов экстрагирования целевых компонентов из растительного сырья импульсным электрическим полем высокой напряженности»

ВВЕДЕНИЕ

Интенсификация, увеличение производительности и снижение энергозатрат в процессе экстрагирования имеет большую актуальность для химической, пищевой, фармацевтической, косметической, аграрной и других отраслей промышленности. Ключевым направлением интенсификации процессов извлечения БАС из органического сырья является разработка и внедрение высокоэффективных технологических аппаратов.

Актуальность работы. В аппаратах с физическими воздействиями (пульсационных, вибрационных, с наложением ультразвуковых колебаний, электрических разрядов), применяемых для экстрагирования, вследствие периодического изменения давления возникает интенсивная турбулентность и вихреобразование. Поэтому в данных процессах наряду с диффузионным механизмом извлечения имеется конвективная составляющая, что является основой интенсификации процессов экстрагирования.

Перспективным, при соответствующей проработке, может быть метод извлечения биологически активных веществ (БАВ) из растительного сырья, основанный на воздействии импульсного электрического поля высокой напряженности (106 В/м). Поля такой напряженности (за счет неоднородности среды), при значительном различии в диэлектрических проницаемостях твердого скелета и жидкости, могут разрушать упорядоченные структуры, многократно увеличивая поверхность фазового контакта и инициируя движение экстрагента, что существенно сокращает время и улучшает качество экстрагирования при относительно низких энергетических затратах.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР ПМФИ согласно Постановлению Правительства РФ от 15.04.2014 № 305 (ред. от 28.12.2017) "Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Развитие фармацевтической и медицинской промышленности" на 2013-2020 годы", фрагмент № 016.146.050 «Разработка лекарственных средств и их рациональное использование».

Степень разработанности темы исследования. Большинство научных работ по кинетике переноса веществ из твердой фазы в жидкость посвящено описанию процесса экстрагирования. Большой вклад в развитие методов интенсификации химико-технологических процессов под воздействием импульсных полей различной природы внесли Бутиков В.В., Ботошан Н.И., В.В., Вишняков В.В., Гулый Г.А., Кардашев Г.А., Пономарев В.Д., Промтов М.А., Рудобашта С.П., Фомин В.М., Червяков В.М., Юдаев В.Ф. и другие исследователи.

Цель работы: Разработка и экспериментальное обоснование расчетных зависимостей, повышающих точность расчета технологических параметров, интенсификация процесса водного экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья при наложении импульсного электрического поля высокой напряженности.

Задачи исследования:

1. Выявить факторы, влияющие на кинетические закономерности процесса экстрагирования водорастворимых соединений под действием импульсного ЭПВН, для чего: разработать источник электрических импульсов; для обоснования конструкции (коаксиальной) экстракционного аппарата (ЭА) провести моделирование распределения электрического поля; разработать методику расчета величины межэлектродного промежутка (МЭП) в экстракционном аппарате.

2. Разработать методику кинетического расчета процесса экстрагирования веществ из листьев софоры (на основе решения дифференциального уравнения массопроводности), обеспечивающую достаточную для инженерной практики точность.

3. На основании проведенных исследований разработать экологически чистую технологию и аппараты для водного извлечения БАВ из растительного сырья.

Объект исследования является процесс водной экстракции целевых компонентов из растительного сырья при наложении импульсного электрического поля высокой напряженности.

Научная новизна:

- впервые выявлены два кинетических режима процесса экстрагирования, определяемых по скорости изменения коэффициента массопроводности: режим постоянной скорости и режим падающей скорости массопереноса;

- экспериментально определены кинетические коэффициенты процесса водного экстрагирования веществ из листьев софоры японской в широком диапазоне технологических параметров: рабочее напряжение источника импульсов до 50 кВ; длительность импульса (0,15-0,50)-10-6 с; фронт импульса 10-10" с; частота до 10имп/с.

- разработана методика кинетического расчёта процесса экстрагирования БАВ из растительного сырья (на примере листьев софоры японской) водой при наложении импульсного ЭПВН до 106 В/м;

- впервые экспериментально подтверждена гипотеза о снижении сил поверхностного натяжения экстрагента, находящегося в импульсном ЭПВН.

Практическая значимость.

- разработана новая технология водного экстрагирования, базирующаяся на применении импульсного ЭПВН, позволяющая получать экологически чистый продукт с сохранением БАВ в натуральном виде;

- разработана методика расчета коаксиального ЭА с возбудителем импульсов электрического поля и методика расчета электродных систем, с получением конструктивных и технологических параметров режима обработки растительного сырья (0,024^эл<0,03; G/L=1/13; Е=5 106 В/м; ти=0,210-6с; 1=10 имп/с);

- экспериментально доказано, что обработка суспензии ЭПВН обеспечивает ее обеззараживание и многократно снижает содержание клеток бактерий, спор и мицелия грибов;

- результаты исследований по интенсификации процессов водного экстрагирования БАВ из растительного сырья внедрены на предприятиях «Фирма ООО "ЭСМ"» (г. Нальчик, КБР), ООО «Вакуумные технологии и аппараты» (г. Томск), ООО Томская производственная компания «САВА» (г. Томск); способ извлечения целевых компонентов из софоры японской внедрен на ООО «Малое инновационное предприятие "Велес"» (Ставропольский край, Скачки).

Методология и методы исследования основаны на теории массопереноса в системах «твердая фаза-жидкость», использованы современные физико-химические методы исследований, методы решений уравнений, методы компьютерного моделирования. При обработке результатов эксперимента использовались методы математической статистики и теории вероятностей.

Автор защищает:

1. Результаты экспериментальных исследований по влиянию ЭПВН на процесс водного экстрагирования БАВ из растительного сырья.

2. Закономерности влияния параметров импульсного ЭПВН и соотношения фаз на кинетику процесса.

3. Методику кинетического расчета процесса водного экстрагирования веществ из листьев софоры.

4. Методику расчета электродных систем для коаксиальной конструкции

ЭА.

Апробация работы. Основные теоретические и экспериментальные результаты диссертации были доложены на 8-ми научных конференциях: международной конференции «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (Пятигорск - 2012); международной конференции «Теоретические и практические аспекты развития современной науки и образования» (Сочи - 2012); международной конференции «Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития современного общества» (Белек, Турция - 2012); международном симпозиуме «Пути развития науки и образования в современных условиях» (п. Лоо, Сочи - 2013); всероссийской заочной конференции «Современное образование. Проблемы и решения» (п. Приморский

- 2013); международной конференции «Пути научно-технического и экономического развития в современных условиях: Проблемы и перспективы» (п. Приморский - 2015); международной конференции «Тотальные аспекты науки, образования и новых технологий» (Севастополь - 2016); первых международных Косыгинских чтениях «Современные задачи инженерных наук» (Москва - 2018).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 17 работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация включает введение, 4-е главы, список используемых источников из 128 наименования и приложение. Текст работы изложен на 155 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков и 25 таблиц.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ

1.1. Процесс экстрагирования под воздействием электрического тока

Процесс извлечения субстанций от ячеек органического сырья является самым нелегким заданием и требует доставки растворителя внутрь ячейки сырья, растворения субстанций и их вывода за пределы ячейки. Эти стадии - главные результаты технологий (время, количество извлечения, интенсивность энергии, и т.п.). Поэтому, поиск высокотехнологичных методов извлечения проводится в сфере действия на клеточные ячейки для того, чтобы увеличить скорость массовых процессов.

Одно из основных предварительных действий в технологиях переработки органических материалов - увеличение поверхности частиц сырого материала, взаимодействующих с растворителем. Поэтому в аппаратах для экстрагирования постоянно должна поддерживаться высокая разница концентраций субстанций между растворителем и содержимым клетки.

Наличие внутренних, так и внешних клеточных областей, содержащих различные по составу вещества, ограниченные полупроницаемыми мембранами, нарушает однородность суспензий растительного материала. Поскольку процессы массообмена в таких структурах носят электрохимический характер, то они зависят от внешних электрических эффектов. Электрический ток, проходящий через обрабатываемую суспензию будет влиять на подвижность ионов [1, 2], проницаемость мембран [3], целостность клеток [4] и, соответственно, будет оказывать действие на массоперенос между твердой и жидкой фазами.

Эти явления являются основой для таких процессов как электроплазмолиз и электродиализ. Электроплазмолиз используется в сочетании с механическим воздействием, таким как резка, прессование, перемешивание и т.п.

Наиболее эффективно применение электроплазмолиза проявляется при переработке сочного растительного сырья. Происходит увеличение количества

отжимаемых соков из сахарной и столовой свеклы [5,6]. Несмотря на такие преимущества в промышленности электроплазмолиз используется редко, научная информации есть только по конкретным типам сырья, а рекомендуемые параметры технологического процесса противоречивы, так как электрический ток может приводить как к увеличению проницаемости клетки, так и к отрицательному эффекту [7].

Так же редко используется и электродиализ, который ускоряет перенос электролитов через пористую перегородку под действием тока. При этом происходит изменение ионного состава жидкостей, находящихся между перегородками. Электродиализ применяют для изготовления особо чистых лекарственных веществ, когда необходимо строго селективное извлечение.

1.2. Ультразвуковая обработка

В химико-фармацевтической, пищевой промышленности определенное место занимает ультразвук (УЗ) [8-9], воздействие которого способствует интенсивному перемешиванию системы твердое-жидкость, ускоряя массообмен [10-13]. УЗ позволяет извлекать из растений практически все известные соединения [14]. Кинетика УЗ экстракции биологически активных соединений зависит от их принадлежности к определенной химической [15].

При экстракции из сырья практически всегда приходится иметь дело с сушенным материалом, на предварительное замачивание которого по регламенту тратится до 6 часов. Но эта стадия нужна, так как процесс экстрагирования состоит из 2-х фаз: 1- замачивание клетки с растворением ее содержимого (движение экстрагента внутрь клетки) и 2-й фазы, перемещение молекул растворенных веществ из клетки через мембраны, поры и капилляры в объем экстрагента.

Этот процесс зависит от степени капиллярности сырья, т.е. от скорости вытеснения воздуха из клетки. Воздух будет удерживаться до тех пор, пока не растворится в экстрагенте. Кроме того, часть воздуха остается внутри клетки. УЗ,

инициируя звукокапиллярный эффект ускоряют растворение пузырьков воздуха, а также создает условия для растворения воздуха в жидкости. Скорость процесса экстрагирования биологически активных соединений из растительного сырья зависит как от параметров УЗ волн, свойств экстрагента, крупности сырья, так и от морфолого-анатомического его строения. Когда исходным сырьем служит трава растений, с тонкой рыхлой листовой пластинкой с большим количеством пор, то размер частиц, не оказывает существенного влияния. Если сырье представляет сильно одревесневшие клетки, то для скорости процесса экстрагирования значимым параметром будет количество разрушенных клеток. Чем меньше частицы, тем меньше коэффициент отражения УЗ волны на границе раздела фаз, тем быстрее происходит процесс извлечения содержимого из разрушенных клеток. Следовательно, при УЗ воздействии должно произойти сокращение времени экстрагирования.

Стабильности лекарственных препаратов после воздействия УЗ посвящены немногочисленные исследования. Достоверно не найдено зависимости между частотой, интенсивностью ультразвука, молекулярной массой, со скоростью и степенью деструкции веществ. Не решен в настоящее время вопрос об устойчивости веществ от влияния ультразвука. Некоторые растворы алкалоидов желтеют из-за межмолекулярной этерификации. Под воздействием УЗ неустойчивы ферменты, углеводы, спирты. Крахмал распадается, а спирты окисляются [14]. При большой интенсивности УЗ раствор адреналина гидрохлорида уже через 2-3 минуты начинает желтеть. По-разному ведут себя под воздействием УЗ алкалоиды. Большинство алкалоидов и азотистых оснований частично или полностью теряют свои свойства.

С увеличением температуры экстрагента интенсивность передачи УЗ энергии падает, особенно при температурах (70-90°С). Это объясняется интенсивным образованием газовых пузырьков на границе раздела фаз. Возникает, так называемая воздушная подушка, которая экранирует частицы сырья, поглощая и рассеивая УЗ[14].

Поиск оптимальных значений удельной нагрузки для разного вида сырья

позволяет выбрать такую интенсивность УЗ, при которой не возникает кавитация [16]. Но исходя из соображений защиты молекул действующих веществ от разрушения УЗ, желательно минимальное время воздействия.

1.3. Интенсификация процесса экстрагирования электрическими разрядами

Совершенствование процессов экстрагирования идет по пути ускорения массообменных процессов в системе твердое-жидкость. В этом направлении идет поиск и внедрение новых способов интенсификации, усиливающих массоперенос под влиянием различных механических воздействий, возбуждаемых в такой среде [3, 17-20].

Высокая энергоемкость является основным недостатком разрабатываемых методов экстрагирования, так как в большинстве случаев ускорения массопереноса, подводимая энергия проходит несколько стадий перед превращением в кинетическую энергию жидкости. Такие установки имеют низкий коэффициент полезного действия.

Существующие методы интенсификации зачастую дороги и не всегда удовлетворяют потребностям из-за high-temperature режимов, ведущих к разрушению извлеченных субстанций. Введение экономичной, экологичной технологии водного извлечения, как правило, ограничено или из-за неполного извлечения растворимых компонентов, или малой скорости процессов.

Специальное место в технологиях интенсивного извлечения БАС среди методов, которые имеют минимум ступеней преобразования энергии, занимает метод обработки, основанный на электрическом разряде в жидкости, развитый применительно к извлечению целевых компонентов из органического материала(рис.1.1) [21]. Эта технология больше всего перспективна в области водного извлечения БАС и объединяет процессы, используемые в традиционных и развивающихся технологиях извлечения.

Рис. 1.1. Схема обработки тел электрическими разрядами.

1 -потенциальный электрод; 2 -жидкая среда;3 -твердая фаза;4 - заземленный электрод;5 -траектория канала разряда; 6 -корпус аппарата.

Электроразрядный метод обработки материалов основан на разнице значений пробивных напряжений твердых и жидких веществ на импульсах напряжения при одинаковых расстояниях между электродами и длительности импульсов напряжения в диапазоне 10 с.

Дальнейшее его развитие получило в таких методах как: электрогидравлический, основанный на воздействии на твердую фазу ударной волны, формируемой каналом разряда в жидкости; электрический разряд (рис.1.1), при котором происходит как образование в твердом теле сквозного отверстия, так и ударной волны, инициируемой расширяющимся во времени высокотемпературным каналом разряда.

Разряд вызывает скачок температуры канала, испарение вокруг него жидкости с формированием парогазового пузыря и его пульсирование в объеме с высокой скоростью, что приводит к образованию ударной волны (гидроудар) [2229].

Первые сообщения в литературе в области добычи биологически активных веществ из органического сырья показали возможность ускорения этого процесса при использовании электрических разрядов в жидкости [30]. Но иногда показывался и факт снижения эффективности воздействия разрядов [31], который выражался в нарушении структуры некоторых биологически активных соединений, вызванных, как полагали тогда, электромагнитным излучением с

определенной длиной волны, содержащимся в спектре канала разряда.

Метод разрушения твердых тел электрическими разрядами микросекундной длительности, подразумевает использование жидкостей с высокой электрической прочностью, таких как, например, (трансформаторное масло). При обработке органического сырья в качестве растворителя целесообразней использовать воду или водные растворы, так как в этом случае извлечения не засоряются примесями, в извлечениях отсутствуют посторонние запахи, не меняется цвет экстрактов [32].

Использование канала разряда в качестве действующего инструмента является первым этапом сложного технологического процесса. Как показано в [33] промежуток в жидкости между электродами в водной среде имеет как резистивное сопротивление, так и реактивное сопротивление (обусловленное электрической емкостью межэлектродного промежутка), при этом токи растекания вызывают подсадку амплитуды импульса напряжения и дальнейшее развитие разряда выполняется при напряжении ниже оптимального. В [34-39] основное внимание в физической модели импульсного разряда в жидкостях уделяется вопросам, которые непосредственно связаны с решением проблемы интенсификации экстракции лекарственного растительного сырья. Прежде всего, это роль газового образования в скорости зажигания канала разряда, в динамике его развития, т.е. основных параметрах канала разряда [40].

При милли-микросекундном времени воздействия напряжения образование газовых пузырьков в начальный период развития разряда маловероятно [41]. Тем не менее, результаты исследований импульсной прочности жидкостей говорят о возможности образования и влияния на пробой газовых пузырьков [42-44].

Механизм электрического пробоя жидкостей, характерный для наносекундных импульсов, определяется отсутствием образования газа до момента развития ионизации, высокой скоростью (105 м/с) развития разрядных стримеров, отсутствием зависимости от температуры жидкости, а также от ее электрической проводимости. Пробой жидкости происходит при стабильных значениях напряжения.

Тепловой же пробой зависит от температуры жидкости и сопровождается

образованием газовых пузырьков. Ионизация начинается в пузырьках газа и процесс завершается пробоем [45]. Более высокая температура приводит образованию газовых пузырьков в жидкости (локальному вскипанию) и способствует развитию теплового пробоя [41].

В теории пробоя жидкостей выделяются два вида импульсного пробоя жидкостей: электрический - ионизация в объеме жидкости вокруг высоковольтного электрода и электротермический - когда развитие ионизации начинается в газовых образованиях, ранее образованных за счет вскипания или электролиза. Электротермический состоит из двух стадий: образование парогазовой полости или накопление микропузырьков на высоковольтном электроде и развитии ионизации в них с образованием плазмы канала разряда.

В условиях микросекундных импульсов при разряде в воде падение напряжения на электродах может быть до 30% или более [36]. По мере растворения БАС увеличивается электропроводность раствора, что приводит возрастанию токов утечки. Большие импульсные токи могут приводить к неконтролируемым электрохимическим процессам, джоулеву нагреву суспензии, газообразованию и, возможно, к окислению извлеченных БАС [46].

Все эти отрицательные явления [47] можно устранить, изменив параметры и форму импульса напряжения, таким образом, заменить механизм термического пробоя на электрический.

Эффективность массообмена с использованием метода электрического разряда во многом зависит от фронта импульса напряжения и его длительности, свойств экстрагента, величины разрядного промежутка, а также времени воздействия разрядов. Чем дольше длительность воздействия разрядов, тем больше количество разрушенных клеток исходного материала в твердотельной системе [48].

Важный фактор в процессе экстрагирования - коэффициент массопереноса, а также коэффициент конвективного переноса [49-55].

Жидкости, обработанные импульсным разрядом, длительное время не подвержены микробиологическому повреждению [56-59]. Ударные волны

ослабляют и разрушают клетки микроорганизмов, создают локальные сверх турбулентного завихрения как снаружи, так и внутри клетки, в результате чего микроорганизмы гибнут. Спектр электрической искры - содержит волны ультрафиолетового диапазона, которые оказывают бактерицидное воздействие на микроорганизмы [58].

Эксперименты и теоретический анализ [60, 61] позволили представить канал электрического разряда как фактор интенсивного воздействия на растительный материал. Установлены принципиальные различия в процессах разрядов, инициируемых косыми и прямоугольными импульсами. Для разрядов, инициированных прямоугольными импульсами, качественное различие между динамикой процесса заключается в том, что процесс ионизации, определяющий длительность задержки разряда, начинается сразу после приложения напряжения. В преддверии разряда, токи растекания протекают на протяжении времени действия фронта импульса. Из-за токов проводимости посадка амплитуды импульса не превышает 2-3%. Это обеспечивает более высокую скорость развития ветвей канала и, как следствие, высокую скорость образования локального канала разряда.

Показано, что толчкообразное развитие высокоскоростных нитеподобных ветвей канала приводит к образованию в жидкости ударных волн, волн растяжения и, как следствие, идет образование и схлопывание кавитационных ансамблей [62,63].

Плотность кавитационных пузырьков очень высока, давление на фронте ударной волны при схлопывании пузырьков близко к 109 Па, а время экспозиции составляет до 1 мкс. «Семейства» кавитационных пузырьков сопровождаются нитевидными ветвями до момента полного перемыкания промежутка каналом, а затем снова появляется, когда парогазовый пузырь пульсирует на заключительном этапе пробоя. В разнородной среде, под действием импульса электрического поля высокой напряженности в локальных областях, содержащих инородное включение, напряженность много выше средней напряженности поля в объеме среды 1,33 [46].

Таким образом, технология экстрагирования, основанная на применении импульсов напряжения с наносекундным фронтом, более эффективна, чем мацерация, перколяция и т.п. Но, несмотря на скорость и полноту извлечения при электроразрядном экстрагировании конечный продукт загрязняется продуктами эрозии металлических электродов. Примеси в лекарственных препаратах недопустимы, поэтому необходимы специальные меры по очистке от примесей.

1.4 . Электроэрозионный износ электродов при электроразрядном

экстрагировании

Вопросам электроэрозионной стойкости посвящено большое количество работ, в которых, практически в каждом случае, решаются конкретные задачи прикладного значения [64-70]. Эти условия существенно отличаются от условий, при которых ведется электроимпульсная обработка лекарственного растительного сырья. Поэтому результаты этих работ нельзя априори использовать применительно к электроимпульсной экстракции.

При использовании электрических разрядов для интенсификации экстракционных процессов вопросы эрозионного износа электродов будут иметь решающее значение, так как примеси металла в экстракте могут поставить под сомнение возможность его применения в качестве лекарственного препарата. При обработке лекарственного сырья в МЭП одновременно могут находиться несколько частиц, окруженных экстрагентом. В результате этого сформировавшийся канал разряда будет проходить как по твердому телу, так и по жидкости. При этом условия формирования канала разряда будут влиять на передачу тепла от плазмы канала на поверхность электродов. Если размеры частиц меньше, чем расстояние между электродами, то энергия плазмы, образовавшейся на участке канала разряда, проходящего по твердой частице, составит лишь часть энергии, выделенной в МЭП. Кроме того, плазменная струя, истекая из канала разряда на некотором расстоянии от поверхности электрода, отдаст часть энергии окружающей жидкости. Следует ожидать, что плазменная

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кошкарова, Анна Геннадьевна, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бутиков, В.В. Интенсификация процессов в массообменном оборудовании химических производств наложением электрических полей / В.В. Бутиков, В.В. Вишняков // Электронная обработка материалов. - 1983. - № 4 (112). - С. 30-32.

2. Аксельруд, Г.А. Массообмен в системе твердое тело-жидкость / Г.А. Аксельруд. - Львов, Изд. Львов. гос. ун-та, 1971.- 245 с.

3. Использование импульсного электрического разряда для изучения мембраностабилизирующих свойств лекарственных препаратов / В.Т. Казуб, С.В. Москаленко, Ю.Н. Кудимов, Ю.К. Василенко // Регион. конф. по фармакологии и фармации (53; 1998; Пятигорск): материалы. - Пятигорск, 1998. - С. 102-103.

4. Жарик, Б.Н. О разрушении клеточных оболочек растительной ткани при электроплазмолизе / Б.Н. Жарик, Л.И. Краженко, В.С. Мельничук // Электронная обработка материалов. - 1990. - №115. - С. 66-67.

5. Ботошан, Н.И. Интенсификация процесса экстракции сахара предварительной электрообработкой свекловичной стружки / Н.И. Ботошан, А.Я. Папченко, С.Е. Берзой // Электронная обработка материалов. - 1990. - № 8. - С. 66-73.

6. Лысянский, В.М. Процесс экстракции сахара из свеклы / В.М. Лысянский. - М.: Пищ. пром-сть, 1973.- 341 с.

7. Явление гистерезиса при электрической обработке биологических сред / Н.И. Ботошан [и др.] // Электронная обработка материалов. - 1988. - № 3. - С. 7075.

8. Агранат, Б.А. Основы техники и физики ультразвука / Б.А. Агранат, Н.М. Дубровин, Н.Н. Хавский. - М.: Высш. шк., 1987. - 352с.

9. Аксельрод, Л.С. Ультразвуковые методы воздействия на технологические процессы / Л.С. Аксельрод, В.Ф. Юдаев, Е.А. Мандрыка // М.: Металлургия. - Научн. тр. - МИСиС. -1981. - № 133. - С. 29-32.

10. Агранат, Б.А. Критерий оценки интенсивности ультразвуковой кавитации / Б.А. Агранат, В.И. Башкиров //ДАН СССР. - 1968. Т. - 179, № 4. - С. 821-824.

11. Debska, W. Wltradzwieki w naukach Farmaceutycznych / W. Debska, A. Walasiar // Herba polon. - 1975. - № 2. - S.220-228.

12. Suss, W. Die Extraktion von Fingerhutbbattern mit Hilfe Ultrashall / W. Suss // Die Pharmazie. - 1972. - Bd. 27, № 9. - S.615-616.

13. Szamel-Szentessa, I.M. Anwendung des Ultraschazur Extraktion der Alkaloide aus Belladona - Blattern / I.M. Szamel-Szentessa // Gyogyszereszet. 1970. - Bd. 14, № 4. - S. 133-135.

14. Молчанов, Г.И. Ультразвук в фармации / Г.И. Молчанов. - М.: Медицина, 1980. - 202 с.

15. Молчанов, Г.И. Интенсивная обработка лекарственного растительного сырья / Г.И. Молчанов. - М.: Медицина, 1981. - 206 с.

16. Макаренко, П.Н. Получение экстракта раувольфии на ультразвуковой установке в заводских условиях / П.Н. Макаренко, А.С. Черняк, Е.П. Макаренко // Всесоюз. съезд фармацевтов (2; 1974; Рига): тезисы докл. - Рига, 1974. - С. 99100.

17. Седов, А.А. Интенсификация процессов экстрагирования из твердых пористых тел в пульсационных аппаратах и методы их расчета: дис.... канд. технич. наук: 05.17.08 / А.А. Седов. - Иваново. - 2001. - 121 с.

18. Пахоменкова, Т.П. Интенсификация процесса экстрагирования растительных масел с применением низкочастотных колебаний: автореф. дис.... канд. технич. наук: 05.18.06 / Г.П. Пахоменкова. - Л., 1985. - 30 с.

19. Сравнительное исследование классической и электроимпульсной методик экстрагирования полисахаридов из листьев женьшеня / В.Т. Казуб [и др.]. -Пятигорск, 1999. -Деп. в ВИНИТИ 29.01.99. № 309-В 99. - 34 с. // РЖ 190. Технолог. лек. веществ. - 1999. - №21. - С. 32.

20. Сравнительное исследование классической и электроимпульсной методик экстрагирования полисахаридов из листьев женьшеня / Д.А. Муравьева [и др.]. -Пятигорск, 1997- 13 с. - Деп. ВИНИТИ 06.02.99. № 2621 - В 97.

21. Кардашев, Г.А. Физические методы интенсификации процессов химических технологий / Г.А. Кардашев. - М., 1990. - 208 с.

22. Наугольных, К. А. Электрические разряды в воде (гидродинамическое описание) / К.А. Наугольных, Н.А. Рой. - М.: Наука, 1971. - 190 с.

23. Чубыкин, М.М. Оценка дробящего действия импульсной нагрузки / М.М. Чубыкин // Науч. тр. Иркутского НИИ редких и цветных металлов. - Иркутск, 1970.- Вып. 20.- С. 23-25.

24. Юткин, Л. А. Электрогидравличесий эффект / Л. А. Юткин. - Л.: Машиностроение, 1955. - 45с.

25. Юткин, Л. А. Электрогидравлический эффект и некоторые возможности его применения / Л. А. Юткин. - Л.: Наука, 1959. - 16 с.

26. Оборудование и технологические процессы с использованием электрогидравлического эффекта / под ред. Г.А. Гулого. - М.: Машиностроение, 1977. - 320 с.

27. Семкин, Б.В. Основы электроимпульсного разрушения материалов / Б.В. Семкин, А.Ф. Усов, В.И. Курец. - Л.: Наука, 1988. - 277 с.

28. Роль кавитации и пульсирующей парогазовой полости в процессах электроразрядного измельчения растительного сырья / В.Т. Казуб, Ю.Н. Кудимов, С.П. Рудобашта, А.Г. Борисов // Пищевая пром-сть. - 2004. - № 9.- С. 21-23.

29. Кудимов, Ю.Н. Измерение давления, создаваемого парогазовой полостью, при электроразрядном экстрагировании / Ю.Н. Кудимов, В.Т. Казуб, В.Н. Бутко // Изв. вузов Северо-Кавказский регион. Технич. науки. Прил. № 4. -2003. - С. 83-85.

30. Димов, Х.Т. Влияние электрогидравлического удара на степень разрушенности структуры сырья листьев красавки и семян дрока / Х.Т. Димов, В.Д. Пономарев // Фармация. - 1979.- № 6.- С. 57-58.

31. Влияние электроимпульсной обработки на водные растворы углеводов /

М.А. Яцко [и др.] // Электронная обработка материалов. - 1975. - № 3. - С. 59-61.

32. Кошевой, Е.П. Исследование селективных свойств различных растворителей при экстрагировании ценного растительного сырья / Е.П. Кошевой, С.А. Попова, С.Ф. Быкова // Совершенствование теории и техники экстрагирования твердых материалов с целью создания высокоэффективных автоматизированных экстракторов: тез.докл. науч.-практич. конф. 25-27 мая 1974 г. - Киев, 1974. - С. 101-102.

33. Казуб, В.Т. Низковольтное сопротивление электродной системы ЭГД установки для обработки воды / В.Т. Казуб, В.В. Супрунов, К.К. Жалнина. - Деп. в ВИНИТИ, 25.04.88. № 3161-В88.

34. Казуб, В.Т. Кинетика и основы аппаратурного оформления процессов электроразрядного экстрагирования биологически активных соединений: автореф. дис.... д-ра. техн. наук: 05.17.08 / В.Т. Казуб. - Тамбов, 2002. - 40с.

35. Разработка технологии электроимпульсной экстракции свекловичного пектина и изучение спектра его антибактериального действия / В.Т. Казуб, Ю.Н. Кудимов, Н.Ш. Кайшева, В.П. Степанян. - Пятигорск, 1988. -18 с. - Деп. ВИНИТИ 11.11.98. № 3249. -В 98.

36. Экстракция биологически активных соединений из растительного сырья импульсными электрическими разрядами (обзор) НИИ ЭМП / В.Т. Казуб, О.Н. Денисенко, Ю.Н. Кудимов, В.А. Челомбитько // Химико-фармац. производство. -М., 1998. - Вып.3. - 43 с.

37. Избирательный характер развития канала разряда в гетерогенных системах / В.Т. Казуб, А.А. Акопов, К.В. Мартиросян, В.А. Горбунов // Регион. конф. по фармакологии и фармации (53; 1998; Пятигорск): материалы. -Пятигорск, 1998. - С.45.

38. Разработка техники и технологии электроимпульсной экстракции лекарственного растительного сырья / В.Т. Казуб [и др.] // Отчет НИР № ГР 01960009196. - Инв. № 02200100426.-М, 1998. - 43 с.

39. Температурный режим экстракции алкалоидов с применением электрических разрядов / В.Т. Казуб, О.Н. Денисенко, Е.В. Голов, Б.Н. Житарь // Регион. конф. по фармакологии и фармации (53; 1998; Пятигорск): материалы. -Пятигорск, 1998. - С. 46.

40. Влияние временных параметров импульса напряжения на эффективность электроразрядного экстрагирования / Ю.Н. Кудимов, В.Т. Казуб, К.В. Мартиросян, Г.В. Смоленская // Изв. вузов Северо-Кавказский регион. Технич. науки. Прил. № 3. - 2003. - С. 179-181.

41. Ушаков, В. Я. Импульсный электрический пробой жидкостей / В. Я. Ушаков. - Томск: Изд-во ТГУ, 1975. - 256 с.

42. Kukhta, V.R. Inception and development prebreakdown cavities in water. / V.R. Kukhta, V.V. Lopatin // Proc. of 13 th Intern. Conf. Dielectric Liquids (ICDL'99), Japan, July 20-25, 1999. - Nara. 199. - p. 273-276.

43. Казуб, В.Т. Массообмен при электроразрядном экстрагировании целевых компонентов из растительного сырья / В.Т. Казуб, А.Г. Кошкарова, Е.В. Соловьева // Теоретические и практические аспекты развития современной науки и образования: материалы Междунар. науч.-практич. конф. - Сочи, 2012. - С.274-281.

44. Влияние элекроразрядного воздействия на процессы замачивания растительного сырья / В.Т. Казуб, А.Г. Кошкарова, В.Н. Оробинская, Е.В. Соловьева // Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития современного общества: материалы 17 Междунар. науч.-практич. конф. 24 сент.-05 окт. 2012 г. Белек. - Пятигорск: РИА на КМВ, 2012. - С.196-200.

45. Петров, П.Г. О природе анодных стримеров в воде / П.Г. Петров, В.Р. Кухта, В.В. Лопатин // Журн. технич. физики. - 1988. - Т. 58, № 6. - С. 1185-1188.

46. Казуб, В.Т. Кинетика и основы аппаратурного оформления процессов электроразрядного экстрагирования биологически активных соединений: дис. д-ра... технич. наук: 05.17.08 / В.Т. Казуб. - Тамбов, 2002. - 345 с.

47. Электроразрядные процессы в жидкости и кинетика экстрагирования биологически активных компонентов. Ч.2. Эффективная электропроводность

экстрагента / Ю.Н. Кудимов, В.Т. Казуб, Е.В. Голов, Н.В. Криворотов // Вест. ТГТУ. - 2002. - Т. 8, № 3.- С. 253-263.

48. Бойко, В.Д. Экстракция растительного сырья с применением электрического разряда в жидкости / В.Д. Бойко, И.Д. Мизиненко // Хим. - фарм. журн. - 1970. - № 9. - С. 38-41.

49. Пономарев, В.Д. Экстрагирование лекарственного сырья / В.Д. Пономарев // Фармация. - 1976. - № 2. - С. 95-98.

50. Пономарев, В.Д. Экстрагирование лекарственного сырья / В.Д. Пономарев. - М: Медицина, 1976. - 202 с.

51. Интенсификация массообменных процессов в системе твердое тело-жидкость с использованием электрогидравлического эффекта / Н.Р. Юсунбеков, Ш. Нуритдинов, Б.Б. Абрамов, У.Х. Зупаров // Электронная обработка материалов. - 1987. - № 3 (135). - С. 66-67.

52. Кудимов, Ю.Н. Электроразрядные процессы в жидкости и кинетика экстрагирования биологически активных компонентов. Ч.1. Ударные волны и кавитация / Ю.Н. Кудимов, В.Т. Казуб, Е.В. Голов // Вест. ТГТУ. - 2002. - Т. 8, № 2. - С. 455-463.

53. Аренков, А.Б. Основы электрофизических методов обработки материалов / А.Б. Аренков. - М.: Машиностроение. - 1967. - 327 с.

54. Применение электрогидравлического эффекта в технологических процессах производства // под ред. А.П. Сорочинского // Материалы республиканского совещания. - Киев. 1971. -Вып.4. - 108 с.

55. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии / А.Н. Плановский, П.И. Николаев. - 3-е изд. - М., Химия, 1987.- 496 с.

56. Рязанов, Н.Д. Действие обеззараживающих факторов импульсного электрического разряда в воде / Н.Д. Рязанов, Е.И. Перевязкина // Электронная обработка материалов. - 1984. - № 2 (116). - С. 43-45.

57. Жук, Е.Г. Действие импульсных электрических разрядов на микробную клетку / Е.Г. Жук // Электронная обработка материалов. - 1973. - № 1. - С. 61-62.

58. Самойлова, К.А. Действие УФ радиации на клетку / К.А. Самойлова. - Л.: Наука, 1967. - 145 с.

59. Казуб, В.Т. Обеззараживание питьевой воды как экологическая проблема / В.Т. Казуб, Э.И. Никишин, А.Н. Черниченко // Науч. Вест. Академия информационных технологий в образовании, науке и курортологии. - 2004. - Т. 22, №3. - С. 131-139.

60. Казуб, В.Т. Кинетика и основы аппаратурного оформления процессов электроразрядного экстрагирования биологически активных соединений: автореф. дис.... д-ра технич. наук: 05.17.08 / В.Т. Казуб. - Тамбов, 2002. - 40с.

61. Кудимов, Ю.Н. Моделирование гидродинамических полей в аппарате электроразрядного аппарата / Ю.Н. Кудимов, К.В. Мартиросян, Н.В. Криворотов // Изв. вузов Северо-Кавказский регион. Технич. науки. Прил. № 1. - 2003. - С. 124-128.

62. Теляшов, Л.Л. Экспериментальные исследования стадии схлопывания парогазовой полости в воде / Л.Л. Теляшов, В.А. Охотин, А.Т. Половин // Электронная обработка материалов. - 1982. - №4. -С. 118-124.

63. Обоснование отбора основных параметров процесса электроразрядного экстрагирования / Ю.Н. Кудимов, В.Т. Казуб, К.В. Мартиросян, Г.В. Смоленская // Изв. вузов Северо-Кавказский регион. Технич. науки. Прил. № 2. - 2004. - С. 134-137.

64. Буткевич, Г.В. Электрическая эрозия сильноточных контактов и электродов / Г.В. Буткевич [и др.]. - М.: Энергия, 1978. - 256с.

65. Каляцкий И.И. Исследование эрозии электродов при пробое твердых тел / И.И. Каляцкий, В.И. Курец, Э.Н. Таракановский // Электронная обработка материалов. - 1976. - № 4. - С. 47-50.

66. Таракановский, Э.Н. Эрозия электродов при пробое импульсными разрядами комбинированного межэлектродного промежутка / Э.Н. Таракановский // Электронная обработка материалов. - 1979. - № 2. - С. 5-8.

67. Золотых, Б.Н. Некоторые вопросы качественной теории электрической эрозии в импульсном разряде в жидкой диэлектрической среде / Б.Н. Золотых // Радиотехника и электроника. - 1959. - Т. IV, № 8. - С. 1330-1334.

68. Белкин, Г.С. Испарение металла с электродов при импульсных токах / Г.С. Белкин // ЖТФ. - 1968. - № 9. - С. 1545-1551.

69. Побежимов, Н.Ф. Исследование эрозии электродов при высоковольтных разрядах в жидкости / Н.Ф. Побежимов, А.Т. Чепиков // Пробой диэлектриков и полупроводников. - М.: Энергия, 1964. - С. 236-240.

70. Морозов, В.А. О разрушении металлов импульсной плазменной струей / В.А. Морозов, Л.И. Киселевский // ДАН СССР. - 1968. - Т.12, № 5. - С. 413-415.

71. Тамм, И.Е. Основы теории электричества / И.Е. Тамм. - М.; Л., 1946. -660с.

72. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии: учеб. для вузов. - 3-е изд. / А.Н. Плановский, П.И. Николаев. - М.: Химия. 1987. - 496 с.

73. Аксельруд, Г.А. Экстрагирование. Система твёрдое тело-жидкость / Г.А. Аксельруд, В.М. Лысянский. - Л.: Химия. 1974. - с.

74. Рудобашта, С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой / С.П. Рудобашта. - М.: Химия. 1980. - 248 с.

75. Рудобашта, С.П. Диффузия в химико-технологических процессах. 2-е изд., перер. и доп. / С.П. Рудобашта, Э.М. Карташов. - М.: КолосС. 2010. - 479 с.

76. Романков, П.Г. Массообменные процессы химической технологии / П.Г. Романков, Н.Б. Рашковская, В.Ф. Фролов. - Л.: Химия. 1975. - 333 с.

77. Моругин, Л.А. Наносекундная импульсная техника / Л.А. Моругин, Г.В. Глебович. - М.: Сов. рад, 1964. - 624 с.

78. Наугольных, К.А. Электрический разряд в воде / К.А. Наугольных, М.А. Рой. - М.: Наука. - 1971. -155 с.

79. Казуб, В.Т. Разработка электроимпульсной технологии очистки трубок опреснителей от накипи: автореф. дис.... канд. техн. наук: 05.14.12 / В.Т. Казуб. -Томск, 1983. - 19с.

80. Ушаков, В.Я. Поляризационные явления при импульсном пробое суспензии / В.Я. Ушаков, С.В. Ким, М.П. Тонконогов // Изв. вузов. Физика. -1972. - № 3. - С. 59-63.

81. Курец, В.И. О газообразных продуктах и взаимодействии их с минералами при электроимпульсном измельчении руд / В.И. Курец, Г.Л. Лобанова, Г.П. Филатов // Электронная обработка материалов. - 1985. - № 4. -С. 48-50.

82. Баранов, А.И. Разработка высоковольтных электродов для электроимпульсной утилизации железобетона и бурения шпуров: автореф. дис.... канд. технич. наук: 05.14.12 / А.И. Баранов. - Томск, 1992. - 24с.

83. Изменение сопротивления искровых промежутков в воде при воздействии высокого импульсного напряжения / И.И. Каляцкий [и др.] // Электронная обработка материалов. - 1971. - №6. - С.32-37.

84. Казуб, В.Т. Разработка технологии получения пектинов основанной на электрическом разряде в жидкости / В.Т. Казуб, В.П. Степанян // Регион. конф. по фармакологии и фармации (54; 1999; Пятигорск): материалы. - Пятигорск, 1999. -С. 50-51.

85. Пат. 2157231 Российская Федерация. Способ получения водорастворимых полисахаридов, обладающих гепатопротекторной активностью, из листьев женьшеня / В.Т. Казуб [и др.] (РФ). -№ 2157231; заявл. 99113967/14, 25.06.1999; опубл.: 10.10.2000. БЮЛ. 28 - С. 197.

86. Кухта, В.Р. Установка для исследования начальной стадии электрического разряда в диэлектриках / В.Р. Кухта, В.В. Лопатин, П.Г. Петров // Электронная обработка материалов. - 1986. - № 3. - С. 66-68.

87. Попов, В.С. Электротехнические измерения / В.С. Попов - М.: Энергия, 1968. - 328 с.

88. Совершенствование процесса получения полисахаридного комплекса женьшеня / Д.А. Муравьева [и др.] // Фармация. - 2002. - № 6. - С. 24-26.

89. Казуб, В.Т. Экстрагирование полисахаридов из шрота корней женьшеня / В.Т. Казуб, А.Г. Кошкарова, Е.В. Соловьева //15 лет в образовании и науке Российской Федерации и Кавказских Минеральных Вод: материалы Междунар. науч.-практ. конф. 27-30 сент. 2013 г. Белек. // Науч. вест. (Пятигорск, СКАИТОН). - 2013. - №4. - С.336-338.

90. Лекарственные растения СССР. Фотоальбом. - М.: Планета, 1987.- 154 с.

91. Растительный мир земли. / под ред. Ф. Фукарека: Т. 1. - М.: Мир, 1982. -107 с.

92. Пономарев, В.Д. Экстрагирование лекарственного сырья / В.Д. Пономарев. - М., Медицина, 1976.- 203 с.

93. Химический анализ лекарственных растений / под ред. Н.И. Гринкевич, Л.Н. Сафронич. - М.: Высш. шк., 1983. - 83 с.

94. Бандюкова, В.А. Методы исследования природных флавоноидов. Методические рекомендации для студентов СНО / В.А. Бандюкова, А.Л. Шинкаренко, А.Л. Казакова. - Пятигорск, 1977. - 15с.

95. Ажгихин И.С. Руководство к практическим занятиям по технологии лекарств / И.С. Ажгихин. - М.: Медицина, 1977. - С. 202-206; 263-266.

96. Пшуков, Ю.Г. Проблема стандартизации жидких экстрактов и настоек / Ю.Г. Пшуков // Материалы 42-й регион. конф. по фармациии, фармакологии и подготовке кадров.- Пятигорск, 1992. - С. 24.

97. Электроимпульсная методика переработки надземной части женьшеня / Д.А Муравьева [и др.] // Человек и лекарство: тез. докл. Рос. нац. конгр. (6; 1999; Москва) - М.: ГЕОТАР Медицина, 1999. - С. 522.

98. Математическое моделирование электроимпульсного процесса в жидкости применительно к экстракции лекарственных веществ из растительного сырья / В.Т. Казуб [и др.] // Регион.конф. по фармакологии и фармации (55; 2000; Пятигорск): материалы. - Пятигорск, 2000. - С. 75-76.

99. Влияние УЗ на диффузию веществ через мембраны / В.Т. Казуб, Н.Н. Степанова, Н.Н. Богдашев, Л.П. Мыкоц // Регион.конф. по фармакологии и фармации (55; 2000; Пятигорск): материалы. - Пятигорск, 2000. - С. 84-85.

100. Казуб, В.Т. Математическое моделирование процессов интенсивной экстракции с использованием электрических импульсных разрядов: отчет НИР / ВНИИТЦентр.; Рук. В.Т. Казуб, Ю.Н. Кудимов, К.В. Мартиросян. - Пятигорск, 1999. - 69 с. - Инв. № 02990005155.

101. Математическое моделирование процессов диффузии применительно к электроимпульсной экстракции растительных веществ / К.В. Мартиросян, Е.В. Голов, В.Т. Казуб, Ю.Н. Кудимов // «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике»: материалы II междунар. конф. -Новочеркасск, 2001. -Ч. 1. - С. 6.

102. Вентцель, Е.С. Теория вероятности / Е.С. Вентцель. - М.: Физматлит, 1962.- 250 с.

103. Гинсбург, А.С. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов / А.С. Гинсбург, И.М. Савина. - М., 1982. - 280с.

104. Урьев, Н.Б. Физико-химическая механика в технологии дисперсных систем / Н.Б. Урьев . - М.: Знание, 1975. - 64 с.

105. Мощные ультразвуковые поля / под ред. Л.Д. Розенберга. - М.: Наука, 1968. -267с.

106. Губкин А.Н. Физика диэлектриков / А.Н. Губкин. - М.: Высш. шк.,1971. - 272с.

107. Расчет коэффициента внутренней диффузии для процесса электроразрядного экстрагирования БАВ / Ю.Н. Кудимов, В.Т. Казуб, К.В. Мартиросян, Е.В. Голов // «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике»: материалы II междунар. конф. - Новочеркасск, 2001. -Ч. 1. - С. 6-7.

108. Выбор управляющих параметров технологии электроразрядного экстрагирования БАВ из расти тельного сырья / К.В. Мартиросян, В.Т. Казуб,

Ю.Н. Кудимов, Н.В. Криворотов // «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике», материалы II междунар. конф. -Новочеркасск, 2001. -Ч. 1. - С. 7-9.

109. Кудимов, Ю.Н. Кинетика электроразрядного процесса экстрагирования растительного сырья / Ю.Н. Кудимов, В.Т. Казуб, Е.В. Голов // Изв. вузов: Химия и химич. технология. - 2002. - № 1. - С. 23-28.

110. Использование электроимпульсной обработки растительного сырья в качестве предварительной стадии подготовки к экстракции / Д.А. Муравьева [и др.]. - Пятигорск: ПятГФА, 2000. - 53 с. - Деп. в ВИНИТИ 10.03.00. № 611-В 00. // РЖ 190. - Технология лек. веществ. - 2001. - №7. - С.15.

111. Пономарев, В.Д. Технологические свойства лекарственного сырья.- В кн.: Совершенствование теории и техники экстрагирования из твердых материалов с целью создания высокоэффективных автоматизированных экстракторов / В.Д. Пономарев. - Киев: Наук. думка, 1974.- С.98-100.

112. Казуб, В.Т. Исследование процессов, предшествующих экстрагированию растительного сырья / В.Т. Казуб, А.Г. Кошкарова, В.Н. Оробинская, Е.В. Соловьева // Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития современного общества: материалы 17 Междунар. науч.-практич. конф. 24 сентября-05 октября 2012 г. Белек (Турция). - Пятигорск: РИА на КМВ, 2012. - С. 200-207.

113. Казуб, В.Т. Гидродинамические процессы в пограничном слое / В.Т. Казуб, А.Г. Кошкарова, Е.В. Соловьева // Современное образование. Проблемы и решения: материалы Всерос. заоч. конф. // Науч. вест. (Пятигорск, СКАИТОН). -2013. - №3. - С.125-127.

114. Кинетика измельчения растительного сырья при электроразрядном экстрагировании / Ю.Н. Кудимов, В.Т. Казуб, Е.В. Голов, К.В. Мартиросян // Изв. вузов Северо-Кавказский регион. Технич. науки. - 2002. - № 2. - С. 83-85.

115. Лыков, А.В. Теория сушки / А.В. Лыков. - М.: Энергия. 1968. - 472с.

116. Рудобашта, С.П. Теплотехника / С.П. Рудобашта. - 2-е изд., доп. - М.: Перо. 2015.- 672 с.

117. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент / под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. - 2-е изд., перер. 2. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - кн.2. - 560 с.

118. Рудобашта, С.П. Определение коэффициентов массоотдачи и массопроводности из кривых кинетики / С.П. Рудобашта, М.К. Кошелева // Изв. вузов. Технология текстил. пром-сти. -2015. - № 6 (360). - С. 175-180.

119. Рудобашта, С.П. Электроразрядное экстрагирование целевых компонентов из растительного сырья / С.П. Рудобашта, В.Т. Казуб, А.Г. Борисов // Промышленная теплотехника. - 2007. -Т.9, №7. - С. 206-211.

120. Рудобашта, С.П. Кинетика массообмена при электроразрядном экстрагировании целевого компонента из растительного сырья / С.П. Рудобашта,

B.Т. Казуб, А.Г. Борисов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - № 6. - С. 31-33.

121. Казуб, В.Т. Экономическая эффективность электроимпульсного способа экстракции / В.Т. Казуб, В.П. Степанян, Ю.Н. Кудимов // Регион. конф. по фармакологии и фармации (55; 2000; Пятигорск): материалы. - Пятигорск, 2000. -

C. 73.

122. Казуб, В.Т. Экологически чистая и ресурсосберегающая технология экстрагирования биологически активных соединений из растительного сырья / В.Т. Казуб, А.Г. Борисов // Наука, образование, экономика, курортология - XXI век: инновационные подходы: материалы междунар. науч.-практ. конф.(5; 2004; Анталья). - Анталья, 2004. - С. 117-122.

123. Бандюкова, В.А. Разработка методик количественного определения флавоноидов в лекарственном растительном сырье / В.А. Бандюкова, А.С. Савушкина, С.Г. Тираспольская // Материалы 52-й регион. конф. по фармации и фармакологии. - Пятигорск, 1997. - С. 68 - 69.

124. Казуб, В.Т. Температурный режим процессов экстрагирования в системе твердое-жидкое с применением электрического разряда / В.Т. Казуб, А.Г. Кошкарова // Журн. научн. публикаций аспирантов и докторантов. - 2009. - №4. -С. 116-119.

125. Казуб, В.Т. Разработка электродов для экстракционных аппаратов / В.Т. Казуб, А.Г. Кошкарова // Наука и образование как фактор модернизации России: материалы Междунар. 12 науч.-практ. конф. 26-28 февр. 2010 г. - Домбай; Пятигорск: АИТОНК, 2010. - С. 253-257.

126. Казуб, В.Т. Физические основы избирательности траектории канала электрического разряда / В.Т. Казуб, А.Г. Кошкарова // Северо-Кавказский научно-образовательный потенциал в общероссийском контексте: материалы 13 Междунар.науч.-практ. конф. 27 сент.-08 окт. 2010 г. Анталья. - Пятигорск: АИТОНК, 2010. - С. 300-311.

127. Промышленная технология лекарств: в 2-х т. / под ред. В.И. Чуешова. -Харьков, 2002. - Т. 2.

128. Микробиологическая чистота [Электронный ресурс]: общ. фармакоп. ст. 42-0067-07. Изменения №2 от 01.01.2002 г. к ОФС ГФ «Испытание на микробиологическую чистоту». - Режим доступа: http://pharmacopoeia.ru/wp-content/uploads/2016/09/OFS.1.2.4.0002.15-Mikrobiologicheskaya-chistota.pdf

СПИСОК ИЛЛЮСТРИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА

Рисунок. 1.1. Схема обработки тел электрическими разрядами...............................14

Рисунок. 1.2. К расчету энергии заряженного конденсатора....................................20

Рисунок. 1.3. К расчету потенциальной энергии диполя...........................................23

Рисунок. 2.1. Схема источника импульсов...............................................................30

Рисунок. 2.2. Импульс напряжения (метки времени 10 нс).....................................32

Рисунок. 2.3. Конструкция экстракционного аппарата............................................33

Рисунок. 2.4. Сечение экстракционного аппарата....................................................34

Рисунок. 2.5. Зависимость напряженности поля от амплитуды импульса

напряжения при dэл =7 мм..........................................................................37

Рисунок. 2.6. Зависимость сопротивления от величины межэлектродного

промежутка....................................................................................................39

Рисунок. 2.7. Зависимость сопротивления электродной системы от величины

неизолированной части............................................................................... 39

Рисунок. 2.8. Изменение сопротивления R коаксиальной системы электродов в

воде с ростом поверхности S........................................................................40

Рисунок. 2.9. Влияние формы электродов на сопротивление водяного

промежутка....................................................................................................40

Рисунок. 2.10. Зависимость удельной электропроводности жидкой фазы от

количества поданных импульсов ...............................................................41

Рисунок. 3.1. Действующие силы на линии раздела двух неоднородных сред, с

диэлектрическими проницаемостями- ............................................56

Рисунок. 3.2. К расчету пондеромоторных сил в конденсаторе, содержащем

твердый диэлектрик.....................................................................................58

Рисунок. 3.3. Распределение поля в объеме аппарата, заполненного двумя

частицами сырья и водой.............................................................................64

Рисунок. 3.4. Распределение поля в объеме аппарата, заполненного тремя частицами сырья и водой ............................................................................64

Рисунок. 3.5. Картина распределения электрического поля в экстракционном

аппарате при соотношении фаз G/L=1:10...................................................65

Рисунок. 3.6. Картина распределения электрического поля в экстракционном

аппарате при соотношении фаз G/L=1:15...................................................65

Рисунок. 3.7. Картина распределения электрического поля в экстракционном

аппарате при соотношении фаз G/L=1:20...................................................66

Рисунок. 3.8. Картина распределения электрического поля в экстракционном

аппарате при d=7 мм; D=80 мм; G/L=1:13; и=25 кВ.................................67

Рисунок. 3.9. Зависимость напряженности поля Е от расстояния г до

высоковольтного электрода..........................................................................67

Рисунок. 3.10. Зависимость напряженности электрического поля Е в частице и

воде от расстояния до высоковольтного электрода...................................68

Рисунок. 3.11. Структура клетки: а - в исходном состоянии; б - после воздействия

импульсного поля (увеличение 500х).........................................................70

Рисунок. 3.12. Зависимость температуры смеси от времени экстрагирования......72

Рисунок. 3.13. Модельная картина тепловыделения в тканях и порах частиц.......74

Рисунок. 4.1. Зависимость выхода флавоноидов от времени воздействия поля при

различной длительности импульса............................................................. 85

Рисунок. 4.2. Зависимость выхода флавоноидов от соотношения твердое-

жидкость........................................................................................................ 86

Рисунок. 4.3. Изменение концентрации флавоноидов от времени воздействия поля

при соотношении фаз G/L -1/13..................................................................87

Рисунок. 4.4. Изменение концентрации флавоноидов от времени воздействия поля

при соотношении фаз G/L -1/15..................................................................87

Рисунок. 4.5. Изменение концентрации флавоноидов от времени воздействия поля

при соотношении фаз G/L -1/10..................................................................88

Рисунок. 4.6. Изменение концентрации флавоноидов от времени воздействия поля

при соотношении фаз G/L -1/20..................................................................88

Рисунок. 4.7. Изменение концентрации флавоноидов от времени воздействия поля при соотношении фаз G/L -1/26..................................................................89

Рисунок. 4.8.Зависимость выхода флавоноидов от времени воздействия поля при

различной амплитуде импульса напряжения............................................89

Рисунок. 4.9. Зависимость времени экстрагирования от частоты воздействия

импульсного поля.........................................................................................91

Рисунок. 4.10. Зависимость температуры смеси в экстракционном аппарате от

количества импульсов при частоте импульсов 10 имп/с..........................92

Рисунок. 4.11. Поглощающая способность воздушно-сухого сырья в зависимости

от длительности замачивания.....................................................................95

Рисунок. 4.12. Поглощающая способность воздушно-сухого сырья (листья

софоры) при воздействии импульсного электрического поля.................95

Рисунок. 4.13. Изменение концентрации флавоноидов, оставшихся в твердой

фазе, от времени воздействия поля при соотношении фаз G/L=1/10......98

Рисунок. 4.14. Изменение концентрации флавоноидов, оставшихся в твердой фазе

от времени воздействия поля при соотношении фаз G/L=1/13...............99

Рисунок. 4.15. Изменение концентрации флавоноидов, оставшихся в твердой

фазе, от времени воздействия поля при соотношении фаз G/L=1/15......99

Рисунок. 4.16. Изменение концентрации флавоноидов, оставшихся в твердой фазе, от времени воздействия поля при соотношении фаз G/L=1/20.... 100 Рисунок. 4.17. Изменение концентрации флавоноидов, оставшихся в твердой фазе, от времени воздействия поля при соотношении фаз G/L=1/30.....100

Рисунок. 4.18. Равновесная зависимостьир _ ^(Сс)...............................................104

Рисунок. 4.19. Изменение концентрации биологически активных компонентов в

твердой фазе................................................................................................116

Таблица 2.1 - Удельная электропроводность жидкой фазы суспензии.................42

Таблица 2.2 - Содержание экстрактивных веществ в листьях софоры японской

(экстрагент - 60% раствор этанола)............................................................47

Таблица 2.3 - Результаты оценки качества сырья по технологическим и

товароведческим показателям .................................................................. 48

Таблица 2.4 - Коэффициента съема готовой продукции.........................................49

Таблица 2.5 - Выбор экстрагента для получения экстракта...................................51

Таблица 3.1 - Гранулометрический анализ сырья....................................................69

Таблица 3.2 - Значение коэффициента поверхностного натяжения воды до и после

обработки импульсным электрическим полем.......................................... 73

Таблица 3.3 - Глубина проникновения поля для веществ с высоким содержанием

воды..............................................................................................................77

Таблица 3. 4 - Глубина проникновения поля для веществ с низким содержанием

воды..............................................................................................................77

Таблица 3. 5 - Глубина проникновения поля в растительную ткань от частоты

изменения поля.............................................................................................78

Таблица 4.1- Влияние числа разрядов на массу сухого остатка.............................83

Таблица 4.2 - Условия проведения эксперимента....................................................84

Таблица 4.3 - Сравнение результатов экстрагирования...........................................93

Таблица 4.4 - Кинетика извлечения флавоноидов из листьев софоры...................98

Таблица 4.5 - Значения равновесных концентраций в опытах.......................104

Таблица 4.6 - К расчету коэффициента в с..............................................................109

Таблица 4.7 - К определению коэффициента массопроводности при извлечении

веществ из листьев софоры.......................................................................111

Таблица4.8 - Пример расчета кривой кинетики приG/L = 1/15............................115

Таблица 4.9 - Зависимость эффективности экстракции от числа серий (п)... 117 Таблица 4.10 - Результаты определения микробиологической чистоты

экстрактивных веществ из листьев софоры японской...........................120

Таблица 4.11 - Тест-культуры, использованные при анализах.............................122

Таблица 4.12 - Анализ флавоноидов, полученных с применением электрического

импульсного поля.......................................................................................122

Таблица 4.13 - Анализ флавоноидов, полученных традиционным методом.......123

Таблица 4.14 - Микрообсемененность флавоноидов, полученных: а) традиционным способом; б) с применением импульсного электрического поля.................................................................................... 123

Таблица 4.15 - Результаты химического определения флавоноидов

124