CC BY
53
№ 4 (61)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
• 7universum.com
апрель, 2019 г.
ИЗУЧЕНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПРОЦЕСС ЭКСТРАКЦИИ ВИНОГРАДНЫХ КОСТОЧЕК В ДОКРИТИЧЕСКИХ И СВЕРХКРИТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Саноев Акбар Исомиддинович
докторант., Институт химии растительных веществ Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент Е-mail: sanoev. a85@mail. т
Хидоятова Шахноза Комил кизи
мл. науч. сотр., Институт химии растительных веществ Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Гусакова Светлана Дмитриевна
д-р хим. наук, заведующий лабораторией, Институт химии растительных веществ Академии наук
Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Юлдашева Нигора Каримовна
мл. науч. сотр., Институт химии растительных веществ Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Садиков Алимджан Заирович
д-р техн. наук, зав. экспериментально-технологической лабораторией Института химии растительных веществ Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Сагдуллаев Шамансур Шахсаидович
д-р тех, наук, проф., завед. отделом технологии Институт химии растительных веществ Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
THE STUDY OF FACTORS INFLUENCING ON THE PROCESS OF EXTRACTION OF GRAPE SEED IN THE SUBCRITICAL AND SUPERCRITICAL CONDITIONS
Sanoev Akbar
doctoral student., Institute of chemistry ofplant substances Academy of sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent,
Khidoyatova Shakhnoza
junior researcher., Institute of chemistry ofplant substances Academy of sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Gusakova Svetlana
doctor of chemistry sciences, Head of the laboratory, Institute of chemistry ofplant substances
Academy of sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Yuldasheva Nigora
junior researcher, Institute of chemistry ofplant substances Academy of sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Библиографическое описание: Изучение факторов, влияющих на процесс экстракции виноградных косточек в докритических и сверхкритических условиях // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Саноев А.И. [и др.]. 2019. № 4(61). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7189
ДА UNIVERSUM:
№4(61)_ЛД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_апрель. 2019 г.
Alimdjan Sadikov
doctor of technical sciences, head of the Experimental-technological laboratory of the Institute of chemistry of
plant substances Academy of sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Shamansur Sagdullaev
doctor of technical sciences, professor, head of the Technological department of the Institute of chemistry ofplant
substances Academy of sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Разработаны технологии выделения БАВ на основе масло косточек винограда (Grape seed oil) методами до-критической и сверхкритической флюидной СО2 экстракции. Установлено, что докритическия экстракция с размерами частиц 0,2-0,5 мм эффективно осуществляется при давлении 70 бар в течение 80 мин. с 9,0%-ным выходом. В сверхкритических условиях: размер частиц 0,2-0,5 мм, давление 250 бар, время 60 мин., выход 12,0 %.
ABSTRACT
It was developed isolation technology of BAC based on grape seed oil by subcritical and supercritical fluid CO2 extraction. Subcritical extraction efficacy was observed at 70-bar pressure during 80 min with 9.0% yield, when 0.2-0.5 mm particles was used. Optimal condition for supercritical extraction of 0.2-0.5 mm particles was as followed: 250-bar pressure during 60 min with 12.0% yield, when was used.
Ключевые слова: БAВ, масло косточек, докритическая и сверхкритическая флюидная экстракция, фильтрация.
Keywords: BAC, Grape seed oil, subcritical extraction, supercritical extraction, filtration.
На сегодняшний день масло из косточек винограда (Grape seed oil) имеет достаточно высокий спрос на мировом рынке и используется в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. Виноградное масло характеризуется высоким содержанием поли- и мононенасыщенных жирных кислот, которее не могут быть синтезированы организмом человека или животных, их можно получить только с пищей. Оно содержит также токоферолы (витамин Е), каротиноиды (провитамин витамина А), хлоро-филлы и фенольные соединения, которые способствуют повышению антиоксидантной, иммуностимулирующей, противовоспалительной, бактерицидной, вяжущей и ранозаживляющей активностей. Таким образом, виноградное масло проявляет широкий спектр биологической активности [1].
Виноградное масло получают из виноградных косточек, содержащихся в выжимках винодельческих и соковых производств. Выход выжимок колеблется в пределах 20-25% от массы перерабатываемого винограда, а содержание виноградных косточек в выжимках составляет 25-30%. Косточки винограда содержат от 8 до 18% масла [2]. Сорт винограда и место произрастания, а также способ получения виноградного масла влияют на выход, качество получаемого продукта и область его использования [1-2].
Масло выделяют из косточек двумя методами: отжимом и экстракцией. Метод холодного прессования на практике используется редко из-за сравнительно небольшого выхода конечного продукта - менее 7% [3], хотя этот метод позволяет сохранить в нем все необходимые биологически активные вещества (БАВ), определяющие его полезные свойства. Экстракционный метод получения виноградного масла позволяет значительно увеличить его выход,
однако этот метод обладает недостатками, связанными прежде всего с применением токсичных органических растворителей [3].
Одним из новейших и перспективных способов экстракции косточек винограда является экстракция сжиженными газами. Это альтернативная, современная и перспективная технология извлечения БАВ из растительного сырья [4].
Целью данной работы является разработка технологии выделения экстракта из косточек винограда с помощью СО2 -экстракции в докритическом и сверхкритическом флюидной экстракции выделения БАВ из косточек винограда. Исходя из поставленной цели основной задачей является изучение влияния на процесс экстракции таких факторов как степень измельчения косточек, выбор состояния экстрагента, докритическое, сверхкритическое давление в процессе экстракции, кратность и продолжительность экстракции, которые играют основную роль в получении высокого выхода масла.
Результаты экспериментов и их обсуждение
В качестве объекта исследования использовали косточки технических сортов винограда, полученные в сентябре 2018 г в ОАО «Паркент винзавод» Республики Узбекистан. Виноградные косточки извлекали из выжимок после их сушки при температуре 50±2°С.
Образцы масел получали докритической и сверхкритической С02-экстракцией с использованием лабораторной экстракционной системы Deyang Strong Tech. Ltd (производитель КНР). Числовые показатели образцов виноградного масла определяли по методикам [5].
При проточном экстрагировании со скоростью, соответствующей свободному протеканию раствори-
№ 4 (61)
апрель, 2019 г.
теля через экстрагируемое сырье, выход извлекаемых веществ при прочих равных условиях может быть увеличен в 1,5-3 раза и сокращен во времени в результате уменьшения размера частиц растительного сырья. Для эффективности процесса экстрагирования растительного сырья сжиженными газовами экстрагентами степень измельчения сырья имеет принципиальное значение. Для разрушения плотной оболочки косточки измельчали на лабораторной мельнице. Дробленку разделяли на лабораторных ситах, отбирая фракции с размерам частиц менее 0,2-
5,0 мм. 1 кг каждой фракции с размером частиц 2-3 мм (опыт №1), во второй - 1-2 мм (опыт №2), в третий - 0,5-1 мм (опыт №3), в четвертый - 0,2-0,5 мм (опыт №4), в пятым - менее 0,2 мм (опыт №5). Экстракцию проводили в экстракторе ёмкостью 5л при 30°С в докритических и при 50°С в сверхкритических условиях в течение 100 мин. Полученные СО2 - экстракты фильтровали и гравиметрический определяли выход экстрактивных веществ и масло (см. таблица-1).
Таблица 1.
Влияние размера частиц на выход экстрактивных веществ докритических и сверхкритических условиях
СО2-экстракции
№ опыта Степень измельчения мм СО2-экстракт до фильтрации, % СО2-экстракт после фильтрации, %
докритического сверхкритического докритического сверхкритического
1 Менее 0,2 мм 10,0 14,0 8,8 11,5
2 0,2-0,5 9,7 13,5 9,0 12,0
3 0,5-1,0 9,0 12,6 8,5 11,2
4 1,0-2,0 7,4 11.4 7,0 10,4
5 2,0-3,0 5,5 9,8 5,2 9,0
Из литературных данных известно, что при СО2 экстракции извлекается не только масло, но и липид-белкового фракции, которая удаляется фильтрации сырого экстракта. Как показывают результаты, приведенные в таблицы 1, при использовании фракции виноградных косточек с размером частиц менее 0,2 мм выход экстрактивных веществ наибольший. Однако наибольший выход масла наблюдается при использовании фракции с размером частиц 0,2 - 0,5 мм, поэтому для дальнейших экспериментов нами выбрана данная степень измельчения косточек.
В процессе экстракции сырья давление является одним из ключевых факторов. Повышение давления
ускоряет переход веществ сырья в растворитель. Для изучения влияния давления на процесс экстракции масла из виноградных косточек нами проведен ряд экспериментов.
По 1 кг фракции косточек с размерами частиц 0,2-0,5 мм загружали в экстрактор и проводили экстракцию при 30°С в докритических условиях при давлении 50, 60 и 70 бар, и при 50°С в сверхкритических условиях при давлении 200, 250 и 280 бар в течение 100 минут. Полученные сырье экстракты фильтровали и взвешивали. Результаты исследований приведены на таблице 2.
Таблица 2.
Влияние давления на выход экстрактивных веществ из виноградных косточек в докритических и
сверхкритических условиях СО2-экстракции
№ Условии экстракции Давление, бар СО2-экстракт до фильтрации,% СО2-экстракт после фильтрации, %
1 Докритический 50 5,6 5,2
2 60 7,8 7,5
3 70 9,7 9,0
4 Сверхкритический 200 12,0 9,8
5 250 13,5 12,0
6 280 16,1 11,0
Из данных, представленных в таблице 2, видно, что с повышением давления увеличивается выход экстрактивных веществ. Результаты также показывают, что высокий выход масла наблюдается при давлении 70 бар (докритические условиях), тогда как при сверхкритических условиях высокий выход масла наблюдается при 250 бар. Поэтому для экстракции виноградных косточек оптимальным является давление 70 бар и 250 бар.
Любой производственный процесс эффективен, если он непродолжителен. На выход суммы экстрактивных веществ или индивидуального вещества оказывает продолжительность процесса. Изучение кинетических закономерностей процесса экстрагирования сжиженными газами дает представление о скорости извлечения БАВ из сырья.
Для извлечения масла из виноградных косточек время является одним из основным факторов. Недо-
№ 4 (61)
апрель, 2019 г.
статочное время экстрагирования сырья растворителем уменьшает выход продукта, увеличение времени контакта сырья с экстрагентом приводит к получению экстракта с большим выходом. Поэтому было целесообразно изучить кинетику экстракции виноградных косточек.
Для этого опыты проводили следующим образом: по 1 кг фракции загружали в экстрактор. Экстракцию проводили при 30°С в докритических и при 50°С в сверхкритических условиях. Сливы проводили последовательно с интервалом 20 мин в (опыте 1), во втором - 40 мин (опыте 2), в третьем - 60 мин (опыте 3), четвертом - 80 мин (опыте 4), пятом -100 мин (опыте 5) и анализировали.
Таблица 3.
Влияние время на выход экстрактивных веществ из виноградных косточек в докритических и
сверхкритических условиях СО2-экстракции
Условия экстракции Время экстракции, мин
20 40 60 80 100
Докритические 4,2 6,5 7,8 9,0 8,8
Сверхкритические 8,0 10,8 12,0 11,7 11,5
Из результатов, приведенных в таблице 4, видно, что наибольший выход масла достигается при экстракции в докритических условиях в течение 80 минут. В сверхкритических условиях высокий выход масла получен при экстракции в течение 60 минут.
Вывод: Полученные результаты исследований показывают, что при докритических условиях экстракцию виноградных косточек, измельченных до
размера 0,2-0,5 мм целесообразно осуществлять при давлении 70 бар в течение 80 мин. При этом выход масла составляет 9,0 %. Экстракцию в сверхкритических условиях осуществляют следующим образом: измельченное сырье с размером частиц 0,2-0,5 мм экстрагируют при давлении 250 бар в течение 60 минут. При этом получают виноградное масло с выходом 12,0 %.
Список литературы:
1. Холматов Х.К., Умаров А.У., Гусакова С.Д. Масло виноградных косточек // Химия Природных Соединение. 1975. №3 -С. 75-76.
2. Басий Н.А., Мартовщук В.И., Дузарев М.С. Сравнительная характеристика виноградных семян как источника растительного масла // Известия ВУЗов: Пищевая Технология. 2003. -№5 (66) -С. 23-24.
3. Черноусова И.В., Сизова Н.В., Огай Ю.А. Сравнение состава и качества масел, полученных экстракцией и прессованием семян винограда // Химия растительного сырья. 2011. №3. -С. 129-132.
4. Зуева Т.А., Рамазанов А.Ш., Андреева И.Н. Сравнительный анализ показателей качества липофильного комплекса семян винограда, полученного различными методами // Вестник ДГУ. 2003. -С. 72-76.
5. Гиашвили М.Д., Танащук Т.Н. Перспективы использования виноградной выжимки как источника биологически активных добавок. // Виноделие и виноградарство. 2005. № 6. -С. 37-38,
6. Зилфикаров И.Н., Челомбитько В.А., Алиев А.М. Обработка лекарственного растительного сырья сжиженными газами и сверхкритическими флюидами. Книга. Пятигорск 2007 г.
