Приготовление цитрусовых настоев производится путем экстрагирования растворимых веществ измельченной цедры водно-спиртовым раствором. Экстрагирование является массообменным процессом, протекающим вследствие диффузии.

Эфирные масла и другие растворимые вещества измельченной цедры находятся по отношению к растворителю в различных состояниях. Вещества, выделяющиеся из клеток, разрушенных при измельчении цедры, легко доступны для растворителя. Для их экстрагирования достаточно проникновения растворителя в массу измельченной цедры. Вещества же, содержащиеся внутри целых клеток, отделены от растворителя клеточными стенками; они переходят в раствор при проникновении растворителя внутрь клеток и диффузии через стенки клеток в растворенном состоянии в результате экзоосмоса.

Экстрагирование веществ из клетки в какой-то степени облегчается способностью спирта обезвоживать протоплазму клеток и коагулировать белковые и пектиновые коллоидные вещества. Вследствие обезвоживания протоплазмы наступает плазмолиз клеток, стенки клеток теряют свою полупроницаемость и через них происходит свободная диффузия растворимых веществ.

Скорость экстракции определяется скоростью диффузии. Согласно первому закону Фика, при молекулярной диффузии количество вещества, диффундирующее через некоторый слой растворителя, определяется из уравнения диффузии:

где S - количество продиффундированного вещества в г;

D - коэффициент диффузии, показывающий, какое количество вещества в г диффундирует за 1 сек через поверхность 1 см² при толщине слоя 1 см и разности концентраций на границах слоя 1%;

F - поверхность, через которую происходит процесс диффузии, в см²;

С-с - разность концентраций на границах слоя в % к массе;

t - время диффузии в сек;

х - толщина слоя, через который происходит диффузия, в см.

Из закона Фика следует, что скорость диффузии прямо пропорциональна коэффициенту диффузии, поверхности, через которую протекает процесс диффузии, разности концентраций диффундирующего вещества на границах со слоем растворителя и обратно пропорциональна толщине слоя.

Коэффициент диффузии зависит от размера диффундирующих частиц (обратно пропорционален квадрату их радиуса) и вязкости растворителя. Коэффициент диффузии может быть определен по формуле Эйнштейна:

где R-газовая постоянная; R=8,314 дж/(моль•°К);

Т - температура в °К;

N -число Авогадро; N=6,023•10²³;

n - вязкость среды, в которой происходит диффузия, в н•сек/м²;

r - радиус диффундирующих частиц в м.

При 20° С коэффициент диффузии лимонной кислоты D = 0,57; сахарозы D = 0,37; альбумина D = 0,0088.

Согласно приведенным уравнениям при настаивании цедры в водно-спиртовом растворе диффузия веществ из нее ускоряется при: повышении степени измельчения сырья, от которой зависит величина поверхности контакта F; повышении температуры, обусловливающем снижение вязкости раствора n; перемешивании раствора, в результате которого повышается разность концентраций (С-с) диффундируемого вещества на границах слоя.

Из растворимых веществ цедры в раствор в первую очередь переходят вещества с наименьшей молекулярной массой.