间隙蒸煮过程优化(二)木片中药液分布及反应研究(发表)

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1、间隙蒸煮过程优化（二）—木片中药液分布及反应研究许向阳祝和云孙优贤（浙江大学工业控制研究所,杭州,310027）摘要：蒸煮过程同时进行木片中药液的渗透、扩散和反应。由于渗透和扩散的影响，药液在木片中浓度分布有一定的梯度。本文基于渗透、扩散和反应的机理，研究蒸煮过程药液在木片中的梯度模型，并由此得到脱木素反应及碳水化合物降解的分布情况。此结果有助于分析木片蒸煮的均匀性。关键词：间隙蒸煮过程，渗透，扩散，脱木素反应，碳水化合物降解一、引言从分布参数的角度研究蒸煮过程脱木素反应的文献至今仍不多见。1982年RichardR.Gus

2、tafson等在Ind.Eng.Chem.ProcessDes.Dev.上发表的一文⑵中所作的研究应该说是最详尽的了。但其最终结果仍旧是一个集屮参数模型，对木片脱木素反应的均匀度无法作出估计。以往其他文献片⑴中的工作除了工艺上作一些改进以外，一般都限于通过试验等手段回归一些模型和数据，但这些模型和数据都非常有价值，在文献⑵中就大量引用了这些结果，木文也将如此。文献中对所作结果的应用也主要在工艺上，如对木片厚度、蒸煮终点预报等的研究。利用模型进行蒸煮过程优化的例子并不多，有人对Kamyr连续蒸煮器进行了基于模型的优化⑶，结果使

3、得率提高2%之多。本文主要从机理上探求木片中脱木素反应情况。木片组织和尺寸的不同造成对药液渗透和扩散的影响，从而使药液到达木片内部的时间有异。由于药液自渗入一开始就参与了脱木素反应，在渗入过程中，药液浓度不断降低，从而形成浓度梯度。梯度越大，木片蒸煮的不均匀度就越大，蒸煮质量降低。本文从渗入开始建立药液浓度的梯度模型，研究蒸煮初期药液渗入和反应情况，获得蒸煮过程药液浓度和脱木素反应的动态的分布参数模型。二、渗入模型及反应模型由上一文得初期纵向渗入模型为：tp=5.62xIO20r-69C~0224•t/2+191X10H1（

4、17）D&pp）其屮H为药液到达径向深度，加渗入时间。为H深度药液超过刃「12时的用时，銘U为木片水分，%；D哪为木片等效毛细管径，m；T为温度,K。上文中建模时渗入分渗透和扩散两次分开进行，渗入时间为两部分之和，由于实际药液渗入是两部分同吋进行的，因此到达木片任何一深度的时间都可以由该公式进行估算。该公式反映了木片各种因素：尺寸、干燥程度（水分）、品种、温度及间隙蒸煮过程优化（二）—木片中药液分布及反应研究许向阳祝和云孙优贤（浙江大学工业控制研究所,杭州,310027）摘要：蒸煮过程同时进行木片中药液的渗透、扩散和反应。

5、由于渗透和扩散的影响，药液在木片中浓度分布有一定的梯度。本文基于渗透、扩散和反应的机理，研究蒸煮过程药液在木片中的梯度模型，并由此得到脱木素反应及碳水化合物降解的分布情况。此结果有助于分析木片蒸煮的均匀性。关键词：间隙蒸煮过程，渗透，扩散，脱木素反应，碳水化合物降解一、引言从分布参数的角度研究蒸煮过程脱木素反应的文献至今仍不多见。1982年RichardR.Gustafson等在Ind.Eng.Chem.ProcessDes.Dev.上发表的一文⑵中所作的研究应该说是最详尽的了。但其最终结果仍旧是一个集屮参数模型，对木片脱木

6、素反应的均匀度无法作出估计。以往其他文献片⑴中的工作除了工艺上作一些改进以外，一般都限于通过试验等手段回归一些模型和数据，但这些模型和数据都非常有价值，在文献⑵中就大量引用了这些结果，木文也将如此。文献中对所作结果的应用也主要在工艺上，如对木片厚度、蒸煮终点预报等的研究。利用模型进行蒸煮过程优化的例子并不多，有人对Kamyr连续蒸煮器进行了基于模型的优化⑶，结果使得率提高2%之多。本文主要从机理上探求木片中脱木素反应情况。木片组织和尺寸的不同造成对药液渗透和扩散的影响，从而使药液到达木片内部的时间有异。由于药液自渗入一开始就

7、参与了脱木素反应，在渗入过程中，药液浓度不断降低，从而形成浓度梯度。梯度越大，木片蒸煮的不均匀度就越大，蒸煮质量降低。本文从渗入开始建立药液浓度的梯度模型，研究蒸煮初期药液渗入和反应情况，获得蒸煮过程药液浓度和脱木素反应的动态的分布参数模型。二、渗入模型及反应模型由上一文得初期纵向渗入模型为：tp=5.62xIO20r-69C~0224•t/2+191X10H1（17）D&pp）其屮H为药液到达径向深度，加渗入时间。为H深度药液超过刃「12时的用时，銘U为木片水分，%；D哪为木片等效毛细管径，m；T为温度,K。上文中建模时

8、渗入分渗透和扩散两次分开进行，渗入时间为两部分之和，由于实际药液渗入是两部分同吋进行的，因此到达木片任何一深度的时间都可以由该公式进行估算。该公式反映了木片各种因素：尺寸、干燥程度（水分）、品种、温度及药液浓度等对纵向（径向）渗入带来的影响。药液纵向渗入木片，当pH>n时转为横向扩散：设/