5'-ribonucleotides), провоцирующий кишечное расстройство, запрещенный во многих странах мира [4].
Результаты исследований содержания ПД, указанных на упаковках сладостей и кондитерских изделий (рис. 5), свидетельствуют, что наибольшее их содержание отмечено в нуге Тимоша: Е 330 (Citric Acid) - ра-ко оо бразу ющий.
При анализе состава добавок, указанного на упаковке слабоалкогольных, газированных и энергетических напитков (рис. 6), установлено, что наибольшее содержание опасных ПД в напитках Трофи Тропик и Tenstrike Energy, в которых обнаружены Е 330 (Citric Acid) и консервант E 22l(Sodium Sulphite), провоцирующий заболевания желудочно-кишечного тракта.
На основании проведенного исследования можно сделать вывод, что в ассортименте пищевых продуктов, пользующихся спросом у детей и подростков, встречаются ПД E 121, которая запрещена к применению в пищевой промышленности РФ [1], а также Е 633 и Е 635, запрещенные в ряде стран [4].
Основная масса проанализированных нами продуктов не содержала ПД, запрещенных в РФ, но были обнаружены добавки, по мнению ряда специалистов,
провоцирующие развитие раковых опухолей - Е 330,
Е 211, Е 133.
Все выводы сделаны на основании данных, указан -ных на упаковках соответствующих товаров.
Применение пищевых добавок допустимо лишь в тех случаях, когда они безвредны, не вызывают токсических проявлений, не имеют канцерогенных, мутагенных или тератогенных (вызывающих мутации или уродства) свойств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пищевые добавки. Дополнения к «Медико-биологиче-ским требованиям и санитарным нормам качества продовольствен -ного сырья и пищевых продуктов» (J№ 5061-89). - М.: Гос. ком. сан.-эпид. надзора РФ, 1994.
2. Приложение 7 к СанПиН 2.3.2.1078-01. Утверждено по -становлением Главного государственного санитарного врача РФ от 14 .11.2001 г. № 36.
3. Постановление Главного государственного санитарно -го врача РФ от 18.01.2005 г. N° 1 «О запрещении использования пи -щевых добавок».
4. Food Additives in the European Union. - The Department of Food Science and Technology The University of Reading, UK Food Law (compiled by Dr David Jukes).
Поступила 23.06.09 г.
CONTAINING HARMFUL FOOD ADDITIONS IN SOME PRODUCTS
M.V. TSYMBAL 1, S.L. KUSNETSOVA 2, M.K. CHIGVINTSEVA 1
1 Academy of Marketing and Social-Informational Technologies,
5, Zipovskaya st., Krasnodar, 350010; ph.: (861) 252-25-81, 278-22-83, e-mail: [email protected]
2 Kuban State University,
149, Stavropolskaya st., Krasnodar, 350040; ph. : (861) 219-95-17, 219-95-46
Maving analysed the containing, pointed on the covers of food products, being in great demand among the population aged 5-16 years old for revealing dangerous and harmful additions. The main products didn’t contain forbidden in Russia F ederation food additions except food addition E 121 forming part of drink Mirinda. However, food additions E 330, E 211, E 133, allowed in Russia Federation, but are not considered to be dangerous, as provoking forming cancer tumours, were discovered there. Key words: food additions, harmful food additions, safety of food products.
663.551.4
ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАВНОВЕСИЯ СМЕСИ 1-ПРОПАНОЛ-ВОДА В СИСТЕМАХ ПАР-ЖИДКОСТЬ И ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ
Х.Р. СИЮХОВ 1, Р.Н. ПАНЕШ 1, А.М. АРТАМОНОВ 1, Т.А. УСТЮЖАНИНОВА 1, Е.Н. КОНСТАНТИНОВ 2
1 Майкопский государственный технологический университет,
352700, г. Майкоп, ул. Первомайская, 191; электронная почта: [email protected] 2Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: [email protected]
Определены параметры энергетического взаимодействия модели NRTL как функции температуры смеси 1-пропа -нол-вода при описании фазового равновесия спиртовых смесей в системах пар-жидкость и жидкость-жидкость. Про -ведено сравнение экспериментальных и расчетных данных.
Ключевые слова: равновесие пар-жидкость, равновесие жидкость-жидкость, модель NRTL, 1-пропанол-вода, сивушное масло-этанол-вода.
Математическое моделирование спиртовой и си- фракци°нир°вания сивушн°го масла требует надеж-
вушной колонн и экстракторов сивушного масла браго- ных данных по фазовому равновесию в системах
ректификационных установок, а также установок пар-жидкость и жидкость-жидкость, содержащих на-
ряду с этанолом и водой высшие спирты [1-7]. Моделирование спиртовых колонн [2, 3], экстракции спирта водой из фракции сивушного масла [4], процесса извлечения этанола из сивушных смесей [5, 6] успешно проводилось нами на основе известных из литературы и уточненных параметров бинарных взаимодействий моделей ЦМриАС и МЯТЬ. С целью дальнейшего уточнения термодинамического базиса была проведена разгонка фракции сивушного масла на колонне периодического действия [8].
Попытка моделирования результатов расслаивания полученных фракций на основе использованной ранее термодинамической базы окончилась неудачно. Анализ полученных фракций показал, что по сравнению с типовыми сивушными маслами они имеют более высокое содержание 1-пропанола. Это объясняется тем, что в качестве исходного взято сивушное масло, полученное при переработке зерновой смеси, содержащей 30% зерна сорго, которое в отечественной промышленности не использовалось при получении пищевого этилового спирта.
В предшествующих исследованиях нами рассмотрены системы жидкость-жидкость: изобутанол-вода и изоамилол-вода. Система 1-пропанол-вода не исследовалась, так как она не расслаивается Учитывая, что 1-пропанол является одним из основных компонентов сивушного масла наряду с изоамиловым и изобутило-вым спиртами, в настоящей работе основное внимание уделено смесям с его содержанием.
По данным [9], в сивушном масле содержание изо-амилола колеблется от 45 до 75% об., изобутанола от 10 до 25% об., 1-пропанола от 5 до 15% об. При пересчете на продукт без воды и этанола средние соотношения между содержанием высших спиртов составляют: изо-амилола 65-70%, изобутанола 18-22%, 1-пропанола 10-13%.
В работе [10] приведены экспериментальные данные паро-жидкостного равновесия системы 1-пропанол-вода при 30, 60 и 100 кПа и параметры бинарного взаимодействия модели ЦЫТОиАС Диі2 и Ди2Ь различные для указанных давлений. При давлении 100 кПа они составляют Ди12 16,567 кал/гмоль, Ди21 491,786 кал/гмоль.
Расчетная кривая паро-жидкостного равновесия смеси 1-пропанол-вода при давлении 100 кПа, построенная по этим параметрам в диапазоне от 0 до
а
Концентрация 1-пропанола в жидкой фазе, % мол.
♦ - экспериментальные данные [10];
40% мол., приведена на рис. 1, а, диаграмма /-х, у - на рис. 1, б. Получено хорошее количественное согласование между расчетными и экспериментальными данными. Однако наблюдается качественное противоречие между экспериментом и теорией. Действительно, согласно экспериментальным данным жидкая фаза не расслаивается, так как концентрация 1-пропанола в паровой фазе непрерывно возрастает с ростом его концентрации в жидкой фазе. Согласно же расчетной кривой в диапазоне концентраций 1-пропанола в жидкой фазе от 15 до 35% мол. концентрация 1-пропанола в паровой фазе сначала уменьшается, а потом возрастает. Такое поведение кривой равновесия у-х свидетельствует о предсказанном теорией расслаивании системы 1-пропанол-вода в указанном диапазоне при температуре кипения. Применение этих же параметров к системе жидкость-жидкость смеси 1-пропанол-вода при 20°С и давлении 100 кПа также дает расслаивание на две жидкие фазы. При этом концентрация 1-пропанола в легкой фазе составляет 46,89, а в тяжелой -5,09% мол. Между тем, проведенный нами эксперимент при концентрации смеси, соответствующей средней величине в диапазоне расслаивания, показал, что смесь 1-пропанол-вода не расслаивается не только при 20°С, но и вплоть до температуры 5°С.
В литературе также отсутствуют данные по расслоению смеси 1-пропанол-вода при какой-либо температуре. Однако у этой смеси обнаружены специфические особенности [11]. При изучении структуры смеси вода-1-пропанол экспериментально установлено, что в области концентраций 1-пропанола от 0,01 до 0,3 мол. дол. смесь напоминает эмульсию из взвешенных в воде «нанокапель» спирта. В диапазоне от 0,3 до 0,9 мол. дол. система обретает гомогенные свойства, а при добавлении воды к чистому 1-пропанолу в интервале от 0,9 до 1 мол. дол. спирта молекулы воды собираются в «нанокапли». Авторы [11] высказывают предположение, что в области концентраций 1-пропанола от 0,1 до 0,3 мол. дол. система вода-1-пропанол является молекулярно несмешиваемой, происходит расслаивание раствора и его структура приобретает нано-гетерогенный характер. Образуется водно-спиртовая эмульсия, содержащая «нанокапли» чистого спирта.
Таким образом, смесь 1-пропанол-вода является особенной. С одной стороны, при определенных концентрациях 1-пропанола она носит наногетерогенный
б
Концентрация 1-пропанола в жедкой х и паровой у фазах, % мол. ------расчетная кривая по параметрам [10]
характер, а с другой - не расслаивается при обычных условиях. Возможно, по этой причине нам не удалось описать равновесие смеси 1-пропанол-вода одними и теми же параметрами бинарного взаимодействия как для системы пар-жидкость, так и жидкость-жидкость (чтобы смесь не расслаивалась) ни с помощью двухпараметрического уравнения ИМрИАС (Ди 12, Ди2і), ни с помощью трехпараметрического уравнения МЯТЬ
Д&2Ъ а 12).
Для системні жидкость-жидкость указанные параметры рекомендуется искать по опытным данным [12].
В этой связи в настоящей работе для описания учтена зависимость параметров Д?12 и Д?21 от температуры.
Энергетические параметры бинарного взаимодействия могут быть представлены линейной зависимо-
стью от температуры Д?, ^ = а + ЬТ либо ■
[12]. Нами для модели МЯТЬ принята линейная зависимость параметров энергетического взаимодействия от температуры. Параметр а12 не изменяли и приняли а12 = 0,485. В результате число параметров при учете зависимости от температуры увеличилось на 2. Поиск параметров осуществлен в следующей последовательности. Первоначально определены параметры энергетического взаимодействия для системы пар-жидкость Д£^2, Дg21, а12 по точке азеотропа по методике [13]. При этом достигнуто удовлетворительное согласие между расчетными и экспериментальными данными и на равновесной кривой у-х отсутствуют минимумы и максимумы, т. е. смесь не расслаивается при температуре кипения. Параметры точки азеотропа: концентрация 1-пропанола 71,7% мас. (43,2% мол.), температура кипения 87,72°С [14].
Однако при температуре 20°С при использовании этих параметров смесь 1-пропанол-вода расслаивается на две жидкие фазы. Для исключения явления расслаивания изменяли полученные значения параметров Д§12, Дg21. Предварительно было установлено, что эти величины надо уменьшать. Уменьшение проводили с очень малым шагом до прекращения расслаивания при 5°С.
Определение способности смеси 1-пропанол-вода расслаиваться проверяли во всем диапазоне концентраций от 0 до 1 с помощью второй производной энергии Гиббса, которая должна быть отрицательной при некоторых концентрациях компонентов. Выражение для второй производной энергии Г иббса модели МЯТЬ
приведено в работе [15]. Согласование между параметрами пар-жидкость (индекс «п-ж») и жидкость-жидкость (индекс «ж-ж») достигнуто путем решения приведенных ниже уравнений (1) и (2) относительно коэффициентов а', Ь’, а", Ь".
Г12 = а'+Ь'Та; с2с = а'+Ь'Т20,
д ^ •-с _ ^ ! ! — ь !! Та •
5 21 '
с-с
-Ь"Т20,
(1)
(2)
■ = а + Ь/Т
где Т - температура кипения азеотропа, К; Т20 = 293,15 К (20° С); индекс «а» обозначает азеотроп, индекс «20» - при 20° С.
Решение системы уравнений (1)-(2) дало следующие результаты:
Д^2 = -390,82 + 2,186 Т; Дg21 = 641,365 + 3,186Т, (3)
где Дgl2, ^21 измеряется в кал/гмоль, температура Т, К.
Построенная по найденным параметрам расчетная кривая паро-жидкостного равновесия смеси 1-пропанол-вода при давлении 760 мм рт. ст. и литературные экспериментальные данные приведены на рис. 2, а, диаграмма -х, у - на рис. 2, б. Расчет температуры кипения смеси проводили по стандартной методике путем решения уравнения [16]
/ = 1-( К*,. = 0,
где К/ - константа фазового равновесия /-го ко мпонента; х/ - концентрация /-го компонента в жидкости.
Константы уравнения Антуана 1-пропанола и воды приведены в табл. 1. Уравнение Антуана имеет вид
1п Р0 = а -
Ь
й 1п(Т)" еТ
(4)
где Р0- упругость паров чистого компонента, кПа; а, Ь, с, й, е, /-константы Антуана.
Таблица 1
Компонент Константы Антуана
а Ь с й е Г
1-Пропанол 79,4625 -8294,91 0 -8,99096 1,8197 • 10-6 2
Вода 65,9278 -7227,53 0 -7,177 4,0313 • 10-6 2
б
Концентрация 1-пропанола в жидкой фазе, % мол.
Экспериментальные данные: • - № 348 [18];
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Концентрация 1-пропанопа в жидкой х и паровой у фазах, % мал.
♦ - [10]; А - № 349 [18];--------расчетная кривая
Таблица 2
Концентрация компонента
Верхняя фаза
Нижняя фаза
Компонент мг/ дм3 [8] % об. Норми -рован-ные, % об. мг/дм 3 [8] % об. Нормирован-ные, % об.
Номер отбора 12 (табл. 1 [8])
1-Пропанол 164740 20,49 20,511 73941 9,197 9,200
Изобутанол 317420 39,47 39,511 66020 8,209 8,212
1-Бутанол 1509 0,185 0,185 291,1 0,036 0,036
Изоамилол 57370 6,991 6,998 5713 0,696 0,696
Этанол - 4,77 4,775 - 4,75 4,752
Вода - 27,99 28,020 - 77,08 77,104
2 99,986 100 99,968 100
Номер отбора 13 (табл. 1 [8])
1-Пропанол 81795 10,17 10,180 29821 3,709 3,710
Изобутанол 292410 36,36 36,395 40881 5,083 5,084
1-Бутанол 3359 0,413 0,413 417,2 0,051 0,051
Изоамилол 216580 26,39 26,416 11150 1,359 1,359
Этанол - 2,42 2,422 - 2,37 2,370
Вода - 24,15 24,173 - 87,41 87,426
2 99,903 100 99,982 100
Номер отбора 14 (табл. 1 [8])
1-Пропанол 42748 5,317 5,321 16430 2,044 2,041
Изобутанол 229170 28,50 28,519 30902 3,842 3,843
1-Бутанол 3780 0,464 0,464 432,5 0,053 0,053
Изоамилол 350010 42,65 42,679 15377 1,874 1,874
Этанол - 1,141 1,142 - 1,484 1,484
Вода - 21,86 21,875 - 90,69 90,704
2 99,932 100 99,984 100 Таблица 3
Компонент
Молекулярная масса
Плотность, кг/м3
1-Пропанол
Изобутанол
1-Бутанол
Изоамилол
60,10
74.12
74.12 88,15
804,00
804,23
813,87
820,68
Параметры бинарного взаимодействия модели МЯТЬ Д?12, Д?21, &12 для систем вода-изоамилол, эта-нол-изоамилол, вода-изобутанол и этанол-изобута-нол, представленные в табл. 4, получены ранее в работе [17] по экспериментальным данным в тройных системах: изоамилол-этанол-вода и изобутанол-эта-нол-вода.
Таблица 4
Система Д?12 Д&1 И12
Вода-изоамилол 153,854 2871,135 0,2815
Этанол-изоамилол 1000 51,171 0,301
Вода-изобутанол 815,571 1974,672 0,42
Этанол-изобутанол 700 -470 0,281
С учетом найденных параметров модели МЯТЬ для смеси 1-пропанол-вода Дg12 = -390,82 + 2,186 Т, Дg21 = 641,365 + 3,186 Т, а12 = 0,485 и данных табл. 4, а также известных параметров для смесей этанол-вода, этанол-1-бутанол, вода-1-бутанол, 1-бутанол-изобу-танол, 1-бутанол-изоамилол, приведенных в табл. 5, проведен расчет составов равновесных жидких фаз по методике [5].
Таблица 5
Система Д?12 Д&1 И12
Этанол-вода —109,634 1332,312 0,303
Этанол-1-бутанол —32,941 38,072 0,304
Вода-1-бутанол 570,136 2794,666 0,470
1-Бутанол-изобутанол 29,981 -33,264 0,304
1-Бутанол-изоамилол -70,608 70,892 0,305
Сравнение экспериментальных данных по расслаиванию отобранных фракций 12, 13, 14 [8], полученных при разгонке, с результатами моделирования приведено в табл. 6.
Таблица 6
Полученные результаты по смеси 1-пропанол-вода использовались для описания расслаивания фракций, составы которых приведены в работе [8] и в табл. 2. Основными компонентами в них являются: 1-пропанол, изобутанол, 1-бутанол, изоамилол, этанол и вода, суммарная концентрация которых в смеси составляет 99,9% об. Остальными спиртовыми примесями пренебрегли из-за их незначительного количества. Анализируя состав верхней фазы, можно отметить, что, например, концентрации 1-пропанола, изобутанола и изоамилола составляют соответственно, % об.: 20,5; 39,47; 6,991 (табл. 2), а при пересчете на смесь без воды и спирта эти соотношения следующие: 1-пропанола 30,47%, изобутанола 58,7%, изоамилола 10,4%, что существенно отличается от принятого состава сивушного масла [9].
В табл. 2 курсивом помечена концентрация воды, определенная за вычетом от 100% концентраций всех компонентов смеси. При вычислениях использованы свойства компонентов, приведенные в табл. 3.
Компонент
Концентрация компонента, % об., в отобранных фракциях
Верхняя фаза Нижняя фаза
12 13 14 12 13 14
1-Пропанол
Изобутанол
1-Бутанол
Изоамилол
Этанол
20,49 10,17 5,317 9,197 3,709 2,044
20,99 11,58 6,688 8,377 3,714 2,035
39,47 36,36 28,50 8,209 5,083 3,842
40,08 40,07 34,18 8,923 5,478 3,834
0,185 0,413 0,464 0,036 0,051 0,053
0,192 0,612 1,081 0,024 0,03 7 0,046
6,991 26,39 42,65 0,696 1,359 1,874
7,115 20,42 44,77 0,828 1,668 1,952
4,770 2,420 1,141 4,750 2,370 1,484
5,181 3,093 1,573 3,176 2,290 1,478
Примечание: числитель - экспериментальное значение, знаменатель - расчетное.
Таким образом, уточненные данные по параметрам модели МЯТЬ для смеси 1-пропанол-вода в сочетании с параметрами, полученными в работе [17], позволяют с удовлетворительной точностью описать расслаивание в жидких смесях с повышенным содержанием 1-пропанола.
ЛИТЕРАТУРА
1. Короткова Т.Г., Константинов Е.Н., Чич С.К. Особенности моделирования равновесных процессов при наличии фазовых переходов // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 2-3. -С. 90-94.
2. Сиюхов Х.Р., Артамонова В.В., Константинов Е.Н., Мариненко О.В. Моделирование технологических приемов и режи -мов отбора сивушных масел при производстве пищевого спирта // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2008. - № 2-3. - С. 104—107.
3. Разработка технологического режима для переработки сивушно-эфиро-альдегидной фракции на брагоректификационной установке косвенного действия с получением высококачественного спирта / Е.Н. Константинов, Х.Р. Сиюхов, Т. Г. Короткова и др. // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2006. - № 2-3. - С. 64-66.
4. Артамонова В.В., Сиюхов Х.Р., Константинов Е.Н. Анализ способов и установок для выделения спирта и сивушного масла из сивушной фракции // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: Материалы 10-й Междунар. на -уч.-практ. конф. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2007. - С. 43-46.
5. Мариненко О.В., Короткова Т.Г., Сиюхов Х.Р. Метод расчета процесса расслаивания многокомпонентных спиртовых смесей // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2006. - № 2-3. - С. 104-107.
6. Моделирование нестабильного состояния системы жид -кость-жидкость многокомпонентных спиртовых смесей / Т.Г. Короткова, О.В. Мариненко, С.К. Чич и др. // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 1. - С. 65-67.
7. Чич С.К., Короткова Т.Г., Сиюхов Х.Р., Константи -нов Е.Н. Моделирование равновесий жидкость-жидкость-пар мно -гокомпонентных спиртовых смесей // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 1. - С. 82-86.
8. Сиюхов Х.Р., Панеш Р.Н., Устюжанинова Т.А., Ко -роткова Т.Г. Термодинамический базис моделирования технологии
разделения сивушных смесей спиртового производства // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2009. - № 4. - С. 110-113.
9. Артюхов В.Г., Сивачшко Б.М., Березникова Д.С. По -казатели состава сивушного масла // Ферментная и спиртовая пром-сть. - 1971. - № 6. - С. 8-12.
10. Kaewsichan L., Numuang C. UNIQUAC activity coefficient model for the systems of 1-propanol + water and 2-propanol + water // Songklanakarin J. Sci. Technol., Dec. 2005, 27 (Suppl. 3): 825-838.
11. Бяков В.М., Ланшина Л .В., Степанова О.П., Степа -
нов С.В. Выявление наногетерогенной структуры водных растворов н-пропанола // Журн. физ. химии. - 2009. - 83. - № 2. - С. 280-285.
12. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2 кн. / Под ред. В.С. Бескова; Пер. с англ. - М.: Мир, 1989.
13. Константинов Е.Н., Короткова Т.Г., Черепов Е.В. Прогнозирование параметров бинарного взаимодействия модели UNIQUAC по точке азеотропа // Изв. вузов. Пищевая технология. -2010. - № 2-3. - С. 79-81.
14. Краткая химическая энциклопедия. - М.: Сов. энцикло -педия, 1961. - Т. IV. - 1182 с.
15. Короткова Т.Г. Определение условий расслаивания спиртосодержащих смесей по методу NRTL // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2010. - № 1. - С. 69-72.
16. Праусниц Дж. Машинный расчет парожидкостного рав -новесия многокомпонентных смесей. - М.: Химия, 1971.
17. Сиюхов Х.Р., Артамонов А.М., Лунина Л.В., Коротко -ва Т.Г. Моделирование равновесия в тройных системах жид -кость-жидкость: изобутанол-этанол-вода и изоамилол-этанол-во -да // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2010. - № 1. - С. 104-106.
18. Коган В.Б., Фридман В. М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. - М.-Л.: Наука, 1966. - 423 с.
Поступила 25.02.10 г.
FEA TURES OF MODELLING OF 1-PROPANOL-WATER MIXTURE’S EQUILIBRIUM IN GAS-LIQ UID AND LIQ UID-LIQ UID SYSTEMS
KH.R. SIYUKHOV 1, R.N. PANESH 1, A M. ARTAMONOV 1, ^. USTYUZHANINOVA 1, E.N. KONSTANTINOV 2
1 Maikop State Technological University,
191, Pervomaiskaya st., Maikop, 352700; e-mail: [email protected]
2 Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; e-mail: [email protected]
Parametres of power interaction of NRTL model as functions of temperature of 1-propanol-water mixture are defined at the description of alcohol mixes phase equilibrium in gas-liquid and liquid-liquid mixtures. Comparison of the experimental and calculated data is done.
Key words: gas-liquid equilibrium, liquid-liquid equilibrium, NRTL model, 1-propanol-water, fusel oil-ethanol-water.