CC BY
6
УДК 636.631.223.018
Б01: 10.15587/2312-8372.2019.160344
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВПЛИВУ УЛЬТРАЗВУКУ НА ПРОЦЕС ЕКСТРАКЦП РОСЛИННО1 ОЛП
Карачун В. В., Ружинська Л. I., Остапенко Ж. I.
1. Вступ
На сьогодшшнш день найбтьш поширеними методами вилучення олii е метод мехашчного пресування сировини i екстракц1я олii розчинниками [1]. Шляхом пресування ол1я вилучаеться з сировини шд дiею стискаючих зовнiшнiх сил, створених в пресах. Цей метод забезпечуе вилучення олii високоi якостi, разом з тим при пресуванш бтя 8-14 % олii залишаеться в жмиху [2]. Екстракц1я розчинниками дозволяе вилучити олiю, залишаючи в сировиш 0,5-0,7 % [3] i може використовуватись для сировини з низьким вмютом олii, а також для остаточного вилучення олп з жмиху шсля пресування. Вiдомi роботи в яких наводяться результати використання як чистих розчинникiв, так i сумшей [4]. Останнiм часом набули поширення дослiдження нових методiв вилучення олп з сировини, таких як ультразвукова екстракцш, мiкрохвильова екстракц1я i екстракцш надкритичною рiдиною [5-7]. Наведенi в лiтературi [8-10] результати дослiдження ультразвуково!' екстракцii засвiдчили, що цей процес забезпечуе бтьш високу селективнiсть, мае меншу тривалiсть, зменшуе енергозатрати i шкiдливi викиди в навколишне середовище. А також проводиться в обладнанш, конструкц1я якого набагато простiша н1ж обладнання для пресування. Крiм того, ультразвукова екстракцш дозволяе отримати олш бтьш високо! якостi, н1ж проста екстракцш. Цей метод вважаеться еколопчно чистим, осктьки бiльша частина розчинника, що використовуеться для екстракцii, може буди вщновлена. Разом з тим в лiтературi практично вiдсутнi даш, що дозволяють встановити i порiвняти кiлькiснi характеристики виходу олii в процесах екстракцп без використання та з використанням ультразвуку для рiзних розчинникiв i видiв сировини. Це обумовлюе актуальнiсть даного дослiдження. Отже, об'ектом дослiдження е процес екстракцп олп без використання та з використанням ультразвуку для таких розчинниюв, як екстракцшний бензин та метиленхлорид з подрiбненого насiння льону i соевого жмиху. А метою дослiдження е встановлення кiлькiсних характеристик, для порiвняння виходу олii з подрiбненого насiння льону i соевого жмиху при екстракцп в умовах ультразвуку.
2. Методика проведення дослщжень
Для вивчення впливу ультразвуку на процес екстракцп олп проводились дослщи з використанням ультразвуково1' установки та без не1' з подрiбненим нас1нням льону та соевим жмихом. Екстракц1я олп з насшня льону проводилась екстракцшним бензином та метиленхлоридом, а для соевого жмиху - метиленхлоридом.
^етоди___проведення експерименту з вивчення процесу екстракцп олп з
подрiбненого насшня льону без використання ультразвуку полягала в наступному.
Зважували 50 г льняного насшня. Подрiбнювали насiння у ступцi. Пересипали насшня у скляний герметичний посуд. Заливали 50 г (63 мл) метиленхлориду. Закривали герметичною кришкою. 1нтенсивно струшували посуд, щоб все насiння намокло. Залишали для проходження процесу екстракцп.
При проведеннi екстракцii з ультразвуком використовували ультразвуковий випромiнювач УЗП-6-1 (Медпромприлад, Украiна) з частотою ультразвукових хвиль 36 кГц та потужшстю установки 650 Вт.
Попередньо зважене та подрiбнене насiння льону пересипали в герметичну склянку, заливали 50 г (63 мл) метиленхлориду, закривали герметичною кришкою. Склянку закршляли у штативi (рис. 1) так, щоб насшня повнютю знаходилось у вод^ а склянка не торкалася установки. Вмикали ультразвукову установку на 15 хв. ГПсля внмкнення установки внлучалн склянку з\ штативу.
Рис. 1. Закршлення склянки в штатив1 ультразвуково! установки
Вмют склянки фiльтрували через фiльтрувальний патр. Для видiлення олп з розчину використовували процес вщгонки розчинника.
Для порiвняння дii ультразвуку на процес екстракцп олп екстракцiйним бензином i метиленхлоридом в двi склянки насипали по 25 г сировини. В першу i третю склянку додавали 63 мл (50 г) метиленхлориду, в другу i четверту -50 мл (35,25 г) екстракцшного бензину. Третю i четверту склянку помщали в ультразвукову установку на 40 хв.
При дослщженш екстракцп олп з вiдпрацьованоi соi (рис. 2) в шють склянок насипа по л5 г ^ировини i додавали 50 г (63 мл) метиленхлориду.
р □ ч о.ь;
Рис. 2. Зважування вцщрацьованс>1 со!'
В першш та другiй склянках екстракщя проводилась протягом 1 та 2 хвилин, вщповщно. Третю та четверту склянки пометили в ультразвукову установку для проведення екстракцп на 1 та 2 хвилин, вщповщно.
3. Результати досл1джень та обговорення
В результат проведення процесу екстракцii олii з подрiбненого насiння льону без дп ультразвуку маса олii, добутоi екстракцшним бензином, складала 1,94 г, а метиленхлоридом - 3,06 г.
В результал проведення процесу екстракцп олп з подрiбненого насiння льону в умовах дп ультразвуку маса олп, добуто1' екстракцiйним бензином складала 1,31 г, а метиленхлоридом - 3,2 г. Потрiбно вщмлити, що шд дiею ультразвуку з подрiбненого насшня льону в розчин вилучалась значна кшьюсть клiтковини. Клiтковина погiршувала вщдшення розчину олii в екстракцiйному бензиш вiд твердоi фази в процес фiльтрування i це призвело до значних, в порiвняннi зi звичайною екстракщею, втрат олii.
В результал проведення процесу екстракцii олii з вщпрацьовано!' со!', з використанням метиленхлориду в якостi розчинника, без дп ультразвуку отримано наступнi данi (табл. 1).
Таблиця 1
Результати проведення процесу екстракцп з вщпрацьовано1" со!_
В умовах ультразвуку Без використання ультразвуку
Час екстракцп, хв Маса добуто'1 олп, г Час екстракцп, хв Маса добуто1 олп, г
1 0,82 1 0,7
2 0,9 2 0,89
Анаиз результалв (табл. 1) показуе, що в промiжку часу вщ 1 до 2 хв екстракщя олп з використанням ультразвуку вщбуваеться бшьш iнтенсивно. Iнтенсивнiсть вилучення в першi хвилини пояснюеться тим, що кавггащя призводить до виникнення додаткових мшротрщин на поверхнi твердих часточок, збшьшуе тиск, пiд яким нагнлаеться розчинник в мiкрокапiляри в
CTpyKTypi сировини. Це забезпечуе бгльш високг швидкостi абсорбцii повiтря, що знаходиться в мгкрокашлярах i трiщинах i витiсняеться розчинником.
4. Висновки
В результат дослiдження показано, що при екстракцп олп з подрiбненого насшня льону метиленхлоридом в умовах ультразвуку вихгд олп збгльшився на 4,5 %. Дiя ультразвукового випромiнювання на сировину з великим вмютом клгтковини може призвести до вилучення в розчин кргм олп клгтковини i втрат олii в осадi клгтковини в процесi фiльтрyвання. На початку процесу екстракцп вiдпрацьованоi сировини, наприклад, жмиху со^ дгя ультразвуку сприяе гнтенсивному вилученню олii.
Лiтература
1. Белобородов В. В. Основные процессы производства растительных масел. Москва: Пищевая промышленность, 1966. 478 с.
2. Actual methods for obtaining vegetable oil from oilseeds / Ionescu M. et. al. // International Conference on Thermal Equipment, Renewable Energy and Rural Development. 2013. P. 167-172.
3. Extraction of oil from algae by solvent extraction and oil expeller method / Topare N. S. et. al. // International Journal of Chemical Sciences. 2011. Vol. 9, Issue 4. P. 1746-1750.
4. Hussain S., Shafeeq A., Anjum U. Solid liquid extraction of rice bran oil using binary mixture of ethyl acetate and dichloromethane // Journal of the Serbian Chemical Society. 2018. Vol. 83, Issue 7-8. P. 911-921. doi: http://doi.org/10.2298/jsc170704023h
5. Методы интенсификации технологических процессов экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья / Жматова Г. В., Нефёдов А. Н., Гордеев А. С., Килимник А. Б. // Вестник ТГТУ. 2005. Т. 11, №№ 3. С. 701-707.
6. Improvement of Soybean Oil Solvent Extraction through Enzymatic Pretreatment / Grasso F. V. et. al. // International Journal of Agronomy. 2012. Vol. 2012. P. 1-7. doi: http://doi.org/10.1155/2012/543230
7. Li H., Pordesimo L., Weiss J. High intensity ultrasound-assisted extraction of oil from soybeans // Food Research International. 2004. Vol. 37, Issue 7. P. 731738. doi: http://doi.org/10.1016/j.foodres.2004.02.016
8. Ultrasonic Extraction of Oil from Caesalpinia spinosa (Tara) Seeds / Li Z. et. al. // Journal of Chemistry. 2016. Vol. 2016. P. 1-6. doi: http://doi.org/10.1155/2016/1794123
9. Choice of solvent extraction technique affects fatty acid composition of pistachio (Pistacia vera L.) oil / Abdolshahi A. et. al. // Journal of Food Science and Technology. 2013. Vol. 52, Issue 4. P. 2422-2427. doi: http://doi.org/10.1007/s13197-013-1183-8
10. Новицкий Б. Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. Москва: Химия, 1983. 192 с.
