Настойки и диффузия

26 September 2020

Люди с незапамятных времен на практике использовали процесс мацерации (настаивания) в повседневной жизни, для извлечения лекарственных веществ, сока из растений путем настаивания в воде, спирте.

С точки зрения молекулярной физики процессы настаивания описываются в основном 2-мя уравнениями Фика, описывающими явление диффузии.

Диффузия-процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму.

Настойки и диффузия

Перенос вещества происходит из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.

Первый закон Фика:

Настойки и диффузия

показывает, что плотность потока вещества J ( ) пропорциональна коэффициенту диффузии D ( ) и градиенту концентрации

Второй закон Фика:

Настойки и диффузия

Во втором уравнении Фика в левой части стоит скорость изменения концентрации во времени, а в правой части уравнения — вторая частная производная по координате, которая выражает пространственное распределение концентрации вещества.

Но при обмене жидкостями через границу ягода/дистиллят процесс попадает в сферу переноса веществ через полупроницаемую мембрану- явление осмоса. Кожица ягод выступает в роли мембраны.

Причем процесс переноса веществ из ягод в раствор и выравнивание концентрации веществ в растворе происходят с существенно различной скоростью. Осмос примерно на порядок медленнее. По-видимому, именно осмос ответственен за практическое применение 50% спиртового раствора в качестве наиболее эффективного средства для извлечения сока из ягод.

Или это не соответствует действительности?

Для проверки этого утверждения необходимо посмотреть, как меняется плотность раствора настоя в зависимости от крепости (% содержания спирта) в исходном настое. Какой настой достигнет стабильной плотности быстрее и чья плотность будет выше. Когда цейтнот времени (неумолимо приближается какой либо праздник) и есть желание попробовать новый рецепт настойки, важно точно знать, как быстрее достичь результата.

Планирую в ближайшее время, подготовив дистиллят, провести эксперимент с 3-мя растворами разной крепости и рассказать о результатах.