Dyfuzja w ekstrakcji

Dyfuzja jest podstawowym zjawiskiem zachodzącym w procesie ekstrakcji - samorzutne wyrównywanie się stężeń cukru i niecukrów między sokiem komórkowym buraków a wodą i sokiem wysładzającym. Dyfuzja zachodzi tak długo, dopóki w soku surowym stężenie składników roztworu nie osiągnie takich samych wartości jak w soku komórkowym.

Dyfuzję można opisać matematycznie wg. prawa Ficka:

Gdzie:

M - masa przedyfundowanego cukru;

D - współczynnik dyfuzji;

F - powierzchnia styku;

t - czas trwania procesu dyfuzji;

Ck - Cs - różnica stężeń;

g - droga dyfuzji równa grubości warstwy o stężeniach przejściowych.

Współczynnik dyfuzji D zależy od temperatury bezwzględnej T oraz lepkości η rozpuszczalnika w tej temperaturze.

Wzór Smoluchowskiego-Einsteina:

Gdzie:

k - współczynnik zależny od rodzaju rozpuszczonego składnika;
T - temperatura bezwzględna T= t+273, przy czym t jest temperaturą wyrażoną w stopniach Celcjusza;
η - lepkość roztworu w temperaturze T.


Podsumowanie 


Masa przedyfundowanego cukru i szybkość całego procesu jest większa im:
 - temperatura jest wyższa;
 - większa jest powierzchnia styku wody wysładzającej z krajanką buraczaną;
 - czas dyfuzji jest dłuższy;
 - różnica stężeń jest większa;
 - droga dyfuzji jest mniejsza;
 - mniejsza jest lepkość.

Podwójną rolę odgrywa tutaj temperatura, ponieważ wpływa ona na lepkość roztworów. Wiadomo jest, że im wyższa jest temperatura to obniża się lepkość. Natomiast, gdy będziemy obniżać temperaturę, to lepkość będzie się zwiększać.


W przypadku produkcji cukru musimy jednak zachować tzw. umiar technologiczny i nie możemy podwyższać temperatury w nieskończoność. Należy pamiętać, że im temperatura procesu ekstrakcji (w którym zachodzi dyfuzja) będzie wyższa, tym uzyskany sok surowy będzie gorszej jakości. W naszym przypadku nie powinno się przekraczać temperatury wyższej niż 80ºC.