Исследование процесса соэкстракции ценных компонентов из растительного сырья Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

664.8.031.66.061.001.5

ТАГГ /777 1ТПР А ТАТАР1 ПРПТТТ7ГГ А ГПЪТГГТР А ШПАТА

ж I у_ у у_^./ I 1 -у /; V у 1 у 1 1111 1 1 ^ л X ± \_У X_^ 1 V_V_-- .£ X V.-' К^У V X X X XX V X X X ./

ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Г.И. КАСЬЯНОВ, Г.А. САГАЙДАК

Кубанский государственный технологический университет

В перерабатывающей промышленности все большую роль начинают играть математические методы обработки результатов измерений. Это происходит в связи с усложнением технологических процессов, увеличением требований к качеству производимой продукции и по экономическим соображениям.

Описание технологических процессов на основе физических законов или с помощью систем дифференциальных уравнений требует введения определенных, более или менее грубых допущений, связанных с невозможностью описать процесс в целом, так кате реально на него влияют многие факторы, не учитываемые данным физическим законом или дифференциальным уравнением. Кроме того, любые экспериментальные данные определяются с большей или меньшей погрешностью, связанной с технологическими характеристиками измерительной аппаратуры и статистическими колебаниями параметров процесса. Поэтом}' в последние годы большую роль стала играть статистическая обработка результатов экспериментов и создание на этой основе математических моделей технологических процессов.

Соэкстракцией называется явление, при котором общий выход экстрактивных веществ существенно увеличивается (в 1,2-1,5 раза) по сравнению с их суммарным выходом при отдельном экстрагировании каждого вещества. Это явление наблюдается ири исследовании купажных экстрактов, содержащих эвгенолсодержащее сырье (базилик эвгенольный, гвоздика, перец душистый и т. д.). Кроме соединений, имеющих в своей основе бензольное кольцо, явление соэкстрак-ции обеспечивают также высшие спирты, кетоны и другие соединения: линалоол, анетол, гераниол, кор-вакрол, лимонен и др.

Первая математическая модель соэкстракции, построенная на основе законов Фика [1, 2], описывала процесс системой обыкновенных неоднородных дифференциальных уравнений первой степени:

У = Ах + Ь,х еК"

(1)

с начальным условием х (0) = 0,

где х — вектор концентраций экстрагируемых веществ; Ат „т - матрица, элементы которой а у определяют влияние концентрацииу-го вещества в растворе на эффективность экстракции г -го вещества, ЬЕЯт — векюр, координаты Ь, которого равны скорости экстракции /-го вещества в начальный момент времени.

Влияние эффектов соэкстракции определялось значениями матрицы Атхт и координат вектора Ь.

Однако при исследовании этой модели статистическими методами была обнаружена ее неадекватность

по ряду параметров. Поэтому для дальнейшего исследования процесса соэкстракции были применены статистические методы обработки экспериментальных данных, в частности, статистические методы описания динамических (временных) рядов.

Для описания процесса статистическими методами были отобраны несколько функций, выбранные по причине наличия у них горизонтальных асимптот, так как процесс экстракции обладает свойством насыщения - после некоторого конечного промежутка времени концентрация компонентов в растворе перестает возрастать в связи с конечностью содержания компонента в экстрагируемом веществе.

Из всех исследовавшихся функций была выбрана

/(/) = а1апЬ(Ь/),

(2)

дающая наилучшее среди выбранных функций совпадение и имеющая горизонтальную асимптоту. Постоянная а имеет смысл предельной концентрации компонента в растворе эксграгента. Для определения физического смысла Ъ необходимо найти производную

С$)

функции f(t) = —;--------, тогда / (0)~аЬ. Следова-

сЬ *(Ы)

тельно, Ъ равно отношению скорости выхода компонента при ( —» 0 к предельной концентрации компонента в растворе и должно быть постоянной для данного компонента.

После проведения анализа модели на адекватность выяснилось, что модель также неадекватна процессу по причине наличия у данного процесса цикличности. При проведении дальнейших исследований было установлено, что цикличность присуща не только эффект}' соэкстракции, но и процессу экстрагирования в целом. Данный эффект до сих пор не был выявлен вследствие незначительности отклонений и достаточно больших периодов колебаний. Обусловлен этот эффект тем, что в процессе экстракции выделяется не одно вещество, а несколько близких по сродству применяемому типу растворителя. При увеличении концентрации одного из основных компонентов смеси начинает изменяться скорость выхода других компонентов, что приводит к изменению выхода первого компонента, изменению его относительной концентрации в растворе и, соответственно, к изменению скорости выхода остальных компонентов. Возникает цикличность процесса. Этот механизм достаточно изучен только для процесса соэкстракции, для которого при увеличении концентрации высших спиртов начинает увеличиваться скорость выхода второго основного компонента смеси, что приводит к подавлению выхода высших спиртов, уменьшению их относительной концентрации в растворе и.

соответственно, к уменьшению скорости выхода второго компонента смеси. Относительная концентрация второго компонента начинает уменьшаться, при этом возрастает скорость выхода высших спиртов. Поэтому для уточнения модели было введено слагаемое, учитывающее цикличность, и формула (2) приняла вид

271/

f(t) = aVйn\\(bt)+ ръ\п —, (3)

Т

где р - амплитуда колебаний; Т - период колебаний, зависящий от строения вещества.

Дальнейший анализ полученных коэффициентов позволит более глубоко понять явление соэкстракции

и изучить процесс экстракции ценных компонентов из растительного сырья в целом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Касьянов Г.И. Технологические основы ССЬ-обработ-ки растительного сырья. - М.: РУСОЗ, 1994. - 132 с.

2. Сидоров С.В., Сагайдак Г'.А., Круглова Й.А. Математическое обоснование эффекта соэкстракции // Сб. науч. гр. КНИИХП. Вып. 3. Хранение и переработка с/х продукции. — Краснодар: КНИИХП, 1998. -С. 69- 70.

Кафедра технологии мясных и рыбных продуктов

Поступила 17.03.04 г.

635.7:663.25.002.612

ВЛИЯНИЕ КОМПОНЕНТОВ ПРЯНО-АРОМАТИЧЕСКО] V СЫРЬЯ НА СПЕЦИФИ ЧЕСКИ Е СВОЙСТВА БИНОМА 1 ЕР ПАЛОВ

Г.В. ГРИПЖЬЯН

Кубанский государственный технологи ческий университет

Добавки пряно-ароматических растений к винам усиливают и облагораживают их аромат, придают особый приятный вкус, повышают биологическую ценность и стабильность против помутнений, сообщают винам дополнительные свойства - тонизирующие, ле-чеб ко-профилактические. Содержащиеся в добавках эфирные масла и другие физически и биологически активные вещества усиливают физиолого-терапевтиче-ские свойства вина, возбуждают деятельность вкусовых и пищеварительных органов, вызывают аппетит и благоприятно влияют на обмен веществ и общее состояние организма.

На сегодняшний день ароматизированные вина получили широчайшее распространение и занимают достойное место среди других вин. Существующие популярные образцы ароматизированных вин являются тихими. но в последнее время ведутся исследования, касающиеся производства ароматизированных вин. пересыщенных диоксидом углерода. Особое внимание нами уделено приготовлению ароматизированных вин, пересыщенных углекислым газом эндогенного происхождения, - игристым ароматизированным винам

Цель данной работы - изучить влияние пряно-ароматического сырья на специфические свойства вин, пересыщенных диоксидом углерода. Формирование специфических характеристик таких вин в значительной степени будет определяться физико-химическими показателями: пенообразующей способностью /■', сопротивлением вина выделению углекислоты К, време-нем жизни пленки т и условиями вторичного ОрОЖС-

НШ1.

Для проведения исследований использовали вино-материал, сброженный на пряно-ароматических тра-

вах. Контролем служил киноматериал, приготовленный обычным способом, принятым в шампанском производстве. Количественный и качественный состав композиций для ароматизации определяли заранее путем органолептической опенки опытных образцов. Было проведено определение показателя Р виноматериа-лоб. Эта величина характеризует среднюю продолжительность жизни газового пузырька в пене. Величину F определяли на приборе Думанского-Немцовой по действующей методике, т с помощью прибора Ребиндера. Результаты анализа приведены в таблице.

Таблица

Обра- зец т, с Г( Полисахариды, _ г/дм’ Альде- гиды. л МГ'ДМ F. с Белковые- в«-щеЛЬа. мг/дм1

Кон- троль 12,0 1,10 577 28,6 9,0 25.1

1 17,4 1.22 916 98,8 12,4 36,9

•л 14,6 1.23 82^ 71.09 12,6 39,1

3 14,5 1,32 782 80,67 12,0 41.1

4 13,5 1,15 1098 103,03 10,4 46,9

5 14,8 1.12 1588 93.85 11,8 51,5

Полученные данные показывают, что образцы вин, приготовленных сбраживанием на пряно-ароматических травах, значительно отличаются по химическому сосл ав)' в сравнении с контрольным образцом. Возросло содержание полисахаридов, белковых веществ, альдегидов, Во всех образцах, сброженных с растительным сырьем, увеличивается пенообразующая способность. сопротивление выделению С02 Устойчивость двусторонней пленки, за исключением образца 4, также возросла по сравнению с контролем. Большое значение в формировании этих свойств вин имеют физико-химические качества вииоматериалов. особенности