CC BY
138
довании составов смесей, получаемых в ректификационной колонне. Следовательно, полученные расчетным путем результаты по предлагаемому алгоритму находятся в согласии с лабораторными экспериментальными данными и производственной практикой эксплуатации брагоректификационных установок.
Применение изложенного алгоритма позволит при расчете ректификационных колонн с целью поиска их оптимального технологического режима, с одной стороны, устранить возможность расслаивания кипящей жидкости на тарелках исчерпывающей части колонны, приводящего к сбою и нарушению ее работы, а с другой - исследовать возможность применения в брагоректификационных установках нового объекта - трехфазного сепаратора при переработке сивушной фракции, содержащей значительное количество сивушных спиртов и сивушных масел.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бабурина Л.В., Маклашина Н.С. Моделирование рав -новесий жидкость-жидкость-пар для бинарных и трехкомпонент -ных систем // Журн. физ. химии. - 1997. - 71. - № 1. - С. 86-90.
2. Математическое моделирование с помощью ЭВМ рав -новесия жидкость-жидкость-пар многокомпонентных смесей. II. Равновесие жидкость-жидкость-пар бинарных смесей / Ж. А. Бриль,
А.С. Мозжухин, Т.В. Петрова и др. // Журн. физ. химии. - 1973. -XLVII. - № 10. - С. 2614-2617.
3. Математическое моделирование при помощи электронно-вычислительной машины равновесия жидкость-жидкость-пар многокомпонентных смесей / Ж. А. Бриль, А.С. Мозжухин, Ф.Б. Пет-люк и др. // Журн. физ. химии. - 1973. - 47. - № 11. - С. 2771-2773.
4. Математическое моделирование при помощи электрон -но-вычислительной машины равновесия жидкость-жидкость-пар многокомпонентных смесей. IV. Расчет равновесия жидкость-жид -кость / Ж. А. Бриль, А.С. Мозжухин, Ф.Б. Петлюк и др. // Журн. физ. химии. - 1973. - XLVII. - № 11. - С. 2774-2777.
5. Мариненко О.В., Короткова Т.Г., Сиюхов Х.Р. Метод расчета процесса расслаивания многокомпонентных спиртовых сме -сей // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2006. - № 2-3. - С. 104-107.
6. Моделирование нестабильного состояния системы жид -кость-жидкость по второй производной энергии смешения Гиббса для многокомпонентных спиртовых смесей / Т.Г. Короткова,
О.В. Мариненко, С.К. Чич и др. // Изв. вузов. Пищевая технология. -2007. - № 1. - С. 65-67.
7. Машинный расчет парожидкостного равновесия много -компонентных смесей / Дж. М. Праузниц, К.А. Эккерт, Р.В. Орай и др. - М.: Химия, 1971. - 216 с.
8. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2 кн. / Под ред. В.С. Бескова ; Пер. с англ. - М.: Мир, 1989.
9. Abrams D.S., Prausnitz J.M. Statistical Thermodinamics of Liquid Mixtures: A New Expression for the Exsess Gibbs Energy of Partly or Completely Miscible System // A.I.Ch.E Journal. - 1975. -21. -P. 116-128.
10. Anderson T.F., Prausnitz J.M. Application of the UNIQUAC Equation to Calculation of Multicomponent Phase Equilibria // Ind. Eng. Chem. Proc. Dec. Dev. - 1978. -17. - № 4. - P. 552-567.
11. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. - Л.: Химия, 1982. - 591 с.
12. Термодинамика равновесия жидкость-пар / А.Г. Мора -чевский, Г. Л. Куранов, И.М. Балашова и др.; Под ред. А. Г. Морачев -ского. - Л.: Химия, 1989.
13. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. - М., Л.: Наука, 1966. - 423 с.
14. Перелыгин В.М. Физико-химические основы расчета и проектирования брагоректификационных аппаратов в спиртовой промышленности: Дис. ... д-ра техн. наук. - Краснодар, 1971.
15. Метюшев Б.Д. Фазовое равновесие между жидкостью и паром в тройной системе этанол-вода- изобутанол // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1960. - № 4. - С. 121-126.
16. Метюшев Б.Д. Влияние изоамилового спирта на летучесть этилового спирта в вводно-спиртовых смесях // Изв. вузов. Пи -щевая технология. - 1964. - № 3. - С. 145-147.
Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств
Поступила П.12.06 г.
666.275
ПРИМЕНЕНИЕ МЕ ТОДА ТСХ ДЛЯ ОЦЕНКИ КА ЧЕС ТВА АНТОЦИАНОВОГО КРАСИТЕЛЯ
Т.С. ЛОМОВА, В.М. БОЛОТОВ, В.Ф. СЕЛЕМЕНЕВ,
О.А. ЧЕРНЯКОВА, О.Б. РУДАКОВ
Воронежская государственная технологическая академия Воронежский государственный университет Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
Рост интереса к натуральным пищевым красителям связан как с жесткой регламентацией использования синтетических красителей, так и со стремлением производителей придать пищевым продуктам статус натуральных. Немаловажно, что в РФ не развито производство натуральных пищевых красителей и большинство пигментов ввозится из-за границы.
По химической природе красящие вещества растительного происхождения подразделяются на 3 группы: флавоноиды, каротиноиды, хлорофиллы. К первой группе относят флавоны и флавоноиды, имеющие желтую или желто-оранжевую окраску, а также широко
распространенные антоцианы, обеспечивающие красную и красно-фиолетовую окраску многих фруктов и овощей. Объект наших исследований - широко ис-пользу емый в пищевой промышленности красный краситель, выделенный из антоциансодержащего сырья. Для получения антоциановых красителей используют отходы сокового и винодельческого производства: выжимки винограда, черной смородины, вишни, бузины, клюквы, черноплодной рябины и другое сырье [1]. Технология получения антоциановых красителей включает два основных процесса: извлечение красящих веществ путем экстракции и концентрирование экстракта с целью получения стабильного при хранении пищевого красителя. Проведенные ранее исследования экстракции антоциановых пигментов показали, что наиболее эффективна бескислотная экстракция этиловым спиртом с объемной долей этанола 96% [2].
Антоцианы применяют для стандартизации цвета красных вин, безалкогольных напитков, фруктовых соков и концентратов, йогуртов, джемов, мороженого и кондитерских изделий. Другое направление использования пигментов - фармакологическое. Антоциано-вые пигменты красителя и сопутствующие флавоноиды являются антиоксидантами: они замедляют старение, тормозят рост раковых опухолей, защищают организм в условиях повышенной радиации. Р-витаминная активность этих пигментов регулирует проницаемость сосудов, ускоряет восстановление последних. Анто-циановые пигменты обладают мощным противовоспалительным действием, способностью связывать и выводить из организма многие токсичные металлы.
Для использования полученного предлагаемым способом антоцианового красителя в пищевой и фармацевтической промышленности следует разработать простой, нетрудоемкий, экономичный метод оценки его качества как красителя и как ценной биологически активной добавки (БАД).
Для получения красителя подготовленное сырье измельчают на режущей мельнице и далее экстрагируют этиловым спиртом с объемной долей этанола 96% при 50-60°С и периодическом перемешивании в течение 1,5-2 ч. На 1 г сырья расходуется 2 мл растворителя. Полученный экстракт отстаивают 1 сут, отфильтровывают от растительного сырья и концентрируют до содержания сухих веществ 50-65% отгонкой растворителя [2]. Концентрат экстракта представляет собой вязкую жидкость темно-красного цвета с содержанием красящих веществ 17,4 г/кг при содержании сухих веществ 64,4%.
Для проведения анализа антоцианового красителя методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) используют стеклянные камеры цилиндрической формы высотой 20-25 см и диаметром 15 см, микрошприц МШ-10, пластины со слоем силикагеля марки Silufol, а также элюент-н-амиловый спирт, уксусную кислоту и воду, взятые в соотношении 2 : 1 : 1.
Так как концентрат красителя представляет собой вязкую, густую массу, то перед проведением хроматографирования небольшое количество красителя разбавляют этиловым спиртом. Для определения рабочего объема, при котором достигается наиболее четкое разделение компонентов экстракта, на стартовую линию пластины размером 10 х 10 см наносят пробы анализируемого образца разного объема от 1 до 10 мкл. По характеру хроматографических зон выбирают рабочий объем пробы для каждого экстракта.
Хроматографию осуществляют восходящим способом. На стартовую линию пластины наносят несколько компактных пятен анализируемого спиртового раствора антоцианового красителя диаметром не более 4-5 мм, проводя дробное - по частям - нанесение раствора при помощи микрошприца. После высыхания нанесенных проб пластину помещают в хроматографическую камеру, насыщенную парами элюента. Хроматографирование проводят в течение 45 мин. Затем пластину с отдельными зонами антоцианов вынимают из камеры, сушат на воздухе, рассматривают в прохо-
дящем свете, отмечая количество и цвет пятен, рассчитывая значения подвижности Rf каждой зоны.
Для обнаружения неокрашенных компонентов экс -тракта флавоноидной природы пластины дополнительно обрабатывают проявителями, образующими окрашенные продукты взаимодействия. Обработанную 5%-м раствором хлорного алюминия в этаноле пластину сушат на воздухе и рассматривают в УФ-све-те, отмечая флоуресцирующие пятна. Пластину, обработанную 25%-м водным раствором аммиака, подвешивают на 5 мин в хроматографической камере, насыщенной парами аммиака. Такая обработка хроматограмм и получение положительного результата достоверно свидетельствует о присутствии данного класса веществ в анализируемом антоциановом красителе [3].
Для анализа качества антоциановых красителей широко применяют методы, основанные на изучении оптических свойств их растворов, которые позволяют проводить количественную оценку присутствующих антоциановых пигментов, но исключают возможность рассмотрения произошедших качественных изменений в составе анализируемого образца. В литературе описаны способы анализа антоциановых и флавоноид-ных пигментов, выделенных из различного природного сырья с применением бумажной хроматографии [3, 4].
Наиболее простой, доступный и экономичный ме -тод анализа многокомпонентных природных объектов - метод ТСХ, успешно конкурирующей на рынке анализов с высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ). В России около 80% анализов на основе жидкостной хроматографии выполняется с помощью ТСХ [5].
Нами установлено, что при использовании пластин со слоем силикагеля марки Silufol и системы растворителей н-амиловый спирт - уксусная кислота - вода соотношении 2 : 1 : 1 в качестве подвижной фазы достигается необходимое разделение антоциановых пигментов красителя.
После хроматографирования на пластинах с пробами свежеприготовленного красителя из ягод ежевики в проходящем свете отметили три зоны сиреневого цвета разной интенсивности. Рассчитанные значения Rf составили 0,24, 0,30 и 0,36 (±0,2). Поскольку цвет антоциановых пигментов определятся их строением, можно предположить, что в основе антоциановых пигментов ежевики лежит одна структура антоцианидина [4]. Различные значения Rf указывают, что их молекулы отличаются природой и количеством заместителей. После обработки пластины проявителями обнаружена одна зона с Rf = 0,42. Анализ этого же образца, хранившегося в течение года, выявил значительные изменения в характере хроматограммы. Во-первых, область антоциановых пигментов размыта - нет разделения, во-вторых, на стартовой линии появилась зона коричневого цвета Rf = 0, в-третьих, зона с Rf = 0,42 окрашена в желтый. Появившаяся окраска вызвана произошедшими изменениями структуры флавоноидов, образованием за время хранения образца окрашенных полимерных соединений.
Антоциановый состав свежеприготовленного красителя из соцветий каркаде представлен двумя пигментами сиреневого и розового цвета, для которых значения Яу составили 0,24 и 0,32 (±0,1). Первый обнаружен и в пигментном составе экстракта ежевики. Значительно отличающиеся значения Яу - 0,08 - и разная окраска пятен свидетельствуют, что антоцианы экстракта каркаде имеют в основе две различные структуры антоцианидинов. В свежеприготовленном красителе обнаружено два компонента с Яу 0,38 и 0,68, имеющих положительную реакцию на флавоноиды. Хроматографирование в этих же условиях образца красителя, хранившегося в течение года, выявило образование нового компонента с Яу = 0, окрашенного в коричневый цвет, появление желтой окраски зон, отнесенных в свежеприготовленном красителе к флавоноидам. Область антоциановых пигментов на пластине, окрашенная в сиреневый цвет, размыта
Таким образом, при длительном хранении структура и свойства антоциановых красителей изменяются под действием внешних (свет, температура, кислород воздуха) и внутренних (химические взаимодействия между компонентами красителя) факторов. В резуль-
тате продукт теряет свою ценность как БАД и краситель. Качественные изменения, произошедшие с компонентами красителя при его хранении, можно обнаружить с помощью ТСХ. Способ апробирован на красителях разного срока хранения, выделенных из выжимок черноплодной рябины, ягод ежевики, черники и соцветий каркаде.
ЛИТЕРАТУРА
1. Скорикова Ю.Г. Полифенолы плодов и ягод и формирование цвета продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1973. - 232 с.
2. Пат. 2220172 РФ. Способ получения антоцианового красителя из цветочного сырья / А.П. Один, А.Д. Хайрутдинова,
В.М. Болотов // БИПМ. - 2003. - № 36.
3. Блажей А., Шутый Л. Фенольные соединения растительного происхождения. - М.: Мир, 1977. - 235 с.
4. Танчев С.С. Антоцианы в плодах и овощах. - М.: Пищевая пром-сть, 1980. - 304 с.
5. Сумина Е.Г., Штыков С.Н., Тюрина Н.В. Тонкослойная хроматография. Теоретические основы и практическое примене -ние. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2002. - 108 с.
Кафедра аналитической химии
Поступила 16.06.06 г.
681.515:004.832.3:664.951.32
МЕТОД ПОКООРДИНАТНОГО СПУСКА ПРИ СИНТЕЗЕ НЕЧЕТКОГО РЕГУЛЯТОРА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ХОЛОДНОГО КОПЧЕНИЯ
Л.А. ПОСМИТНАЯ
Кубанский государственный технологический университет
Задача синтеза нечеткого регулятора характеризуется значительной неопределенностью. Одно из направлений его настройки - выбор параметров функций принадлежностей. Из практики построения нечетких САУ известно [1], что для удовлетворительного качества управления достаточно представить входную или выходную лингвистическую переменную с помощью нескольких функций принадлежности.
Был рассмотрен процесс синтеза нечеткого регулятора для управления процессом холодного копчения. Данный регулятор использует в качестве входных переменных ошибку управления е, ее производную йе и имеет одну выходную переменную и.
Вид функций принадлежности выбрали, исходя из простоты представления и расчета. Крайние термы входных и выходных переменных имеют вид трапеции, а внутренние - вид треугольника. На рисунке представлен вид функций принадлежности ц(х) для одной переменной.
Расположение функций принадлежности зависит от координат одной половины принадлежащих ей точек, размещенных симметрично относительно середины диапазона изменения переменной.
Условие расположения точек функций принадлежности
Хшт < *N3 < *11 < *N4 < 0 (1)
Значения двух точек для каждого крайнего терма заданы, исходя из условий функционирования объекта и алгоритмических условий. Эти значения определяют интервал поиска
|хе |< 0,5, уе\< 0,1, *и |< 1
Условие (1) и требования, предъявляемые к функциям принадлежности [2], приводят к большой размерности и множеству условий для переменных задачи, что не позволяет использовать известные методы поиска оптимального решения [3]. К тому же целевую функцию сложно выразить, используя классическую теорию.
По результатам моделирования в среде МаИаЪ с указанным ранее процессом предложен следующий
