[发明专利]一种球形多孔介质吸附/解吸附水果多酚的预测模型及其应用

说明书

本发明涉及多酚吸附/解析模型相关技术，特别涉及一种球形多孔介质吸附/解吸附水果多酚的预测模型及其应用。本发明考虑了多孔介质性能的变化，包括平均孔径，表面积、密度和孔隙率，结合扩散模型数值研究超声强化多孔介质吸附和解吸的传质机理，从而建立了科学的基于超声强化的多孔介质分离纯化多酚的吸附模型、解吸模型，从而实现对多酚纯化效率的预测。

技术领域

本发明涉及多酚吸附/解析模型相关技术，特别涉及一种球形多孔介质吸附/解吸附水果多酚的预测模型及其应用。

背景技术

由于多酚具有消炎、抗氧化等多种生物活性，因此将植物多酚的提取物加工成商业产品是利用植物材料的重要途径，学术界和工业界都为从植物资源中回收多酚类物质付出了很多努力。为了从植物原料中获得高纯度的酚类，通常需要经过溶剂萃取、纯化、浓缩和干燥等程序。在这一系列过程中纯化是至关重要的一步，它直接决定了酚类提取物的经济价值。

使用多孔介质作为吸附剂进行吸附和解吸是一种简单有效的纯化方法。但传统的吸附和解吸过程耗时久、回收率低。因此，需要通过不断改进吸附和解吸方法来改善酚类化合物的纯化过程。

超声波的频率范围是20-100kHz，目前已广泛应用于包括食品加工在内的多种加工领域。近年来，超声已经越来越多地用于吸附和解吸处理，其机械和空化特性可以增强多孔介质对多酚、色素、金属离子和各种有机污染物的吸附和解吸过程。目前，关于超声辅助吸附和解吸的研究大多集中在超声对吸附/解吸动力学的影响，使用简单的模型对动力学数据进行建模以分析吸附剂特征。而关于超声强化酚类化合物在吸附和解吸过程中的传质机理研究很少。

而多酚在多孔材料上的吸附和解吸过程涉及的一系列机理问题可以通过数学表达式进行描述并评估超声对吸附和解吸机制的影响。通过将扩散理论与数值模拟相结合的方式来模拟以扩散现象为主的吸附/解吸过程。现有技术中关于超声强化吸附/解吸的传质机理的研究及预测模型鲜有报道。

另一方面，超声的空化效应可以改变吸附剂的性能已经被广泛认识，特别是对于吸附剂粒径的影响。因此在超声处理期间，传质距离和与传质相关的表面积都可能发生改变，目前的扩散模型尚未考虑到模拟超声强化吸附/解吸过程中吸附剂粒径和表面积的变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种球形多孔介质吸附/解吸附水果多酚的预测模型及其应用，通过深入研究传质机理与吸附剂特性的变化开发一个能实现快速预测的模型，且模型误差小，对超声强化多孔介质吸附多酚的研究及应用具有指导意义。

本发明能够通过扩散模型数值研究超声强化多孔介质吸附和解吸过程的传质机理。监测超声处理过程中树脂特性的变化，包括平均孔径，表面积，密度和孔隙率，并将树脂特性的变化与表面扩散模型相结合来模拟超声增强的吸附过程。此外，利用具有树脂特性变化的通用扩散模型还可以来模拟解吸过程，从而实现对超声强化多孔介质吸附和解吸多酚结果的预测。

为了实现上述目的，本发明具体方法如下：

一种球形多孔介质吸附/解吸附水果多酚的预测模型，所述预测模型的吸附模型如下所示：

其中：

ε_p：多孔介质孔隙率；

q_m：朗格缪尔模型测定的多孔介质最大吸附量(mg/g)；

b：朗格缪尔常数(L/mg)；

q_A：每克多孔介质实时吸附多酚的量(mg/g)；

ρ_p：多孔介质表观密度(g/mL)；

t：时间(s)；

x：径向距离(cm)，指的是拟测量的多孔介质的点距离球心的长度；