Селективное экстрагирование сжиженными газами Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

\

ГИЯ, N91-2, 1995

ственные изменена растении и наук. — Красно-

!спериментальные ^уборочной обра-Ьшчных семян и д. техн. наук. —

(51.002.3:665.3

\:ти ■

Таблица

1-й класс

7 0.15

16 0,74

1,69 0.16

18,8 0,08

0,42 0,65

2,81 0,20

ение ПЛОДОВ |й неоднородного диамет-повиях сырь-< существен-[гавливаемых ^сса по срав-1тметить, что |одны как по ским харак-

наТ.П. Оцен-дра // Изв. 1-2.

риментальные тки (послеубо-дов кориандра: эдар, 1993. —

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1-2. 1995

119

664.8.022

СЕЛЕКТИВНОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ СЖИЖЕННЫМИ ГАЗАМИ

Г.И. КАСЬЯНОВ, О.И. КВАСЕНКОВ, Е.П. КОШЕВОЙ, Д.Э. ТИХОНОВ

Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности Кубанский государственный технологический университет

Процесс экстрагирования ценных 'компонентов из растительного сырья сжиженными газами в настоящее время окончательно утвердился среди других способов переработки сырья [1].

Преимущества использования сжиженных газов в качестве растворителей связывают с возможностью ведения процесса экстрагирования при пониженных температурах и с полным удалением растворителя из мисцеллы при снижении давления. Недостатки способа — необходимость ведения процесса при высоких давлениях и, как следствие, — потребность в специальной экстракционной аппаратуре.

Нами сконструирован и успешно применяется экспериментальный измерительно-моделирующий комплекс [2].

Цель данных исследований — сравнение возможностей сжиженных газов в отношении извлечения основных компонентов растительного сырья, т.е. изучение основного фактора селективной экстракции [3] — вида применяемого экстрагента.

Исследования проводили со следующими газами: аргон, бутан, двуокись углерода и пропан. Одновременно варьировали температуру, длительность процесса, соотношение фаз растворимость— сырье, а также налагали пульсации на экстракционную систему экстрагируемый материал—растворитель.

КЩГСГв

ФАКТОРУ ПРРЦГССЛ ЭХСГРЛКЦМ

Ьиб.

рвишро

телл

йопртясі Ы /І

І

ргипбсригел

г і? г*

Фшйльни*і процесса с-іО*

а и я гг

частота

щ/исатш

Ги

Нисмтныа-. -і

Сщшш 1^ ,^- ^

19 _________УГ

----------------------------- *__________________________________-3 -Г__________________________-V

При выходе экстрактивных веществ (экстрагировали лавровый лист) определяли в составе экстрактов следующие компоненты: жирные масла, кути-кулярные воска, карбонильные соединения, кислотные компоненты эфиров, спирты, углеводороды, фенольные вещества и основной компонент — 1,8-цинеол.

Эксперименты были спланированы по схеме ортогонального латинского прямоугольника [4], что позволило обработать полученные результаты (рисунок) в виде эффектов изучаемых показателей от факторов процесса. С учетом экологических, экономических, пожаро- и взрывоопасных характеристик предпочтение отдается двуокиси углерода. Этот растворитель более селективен к легколетучим соединениям, углеводородам, фенольным веществам. Жидкая двуокись углерода хорошо извлекает наиболее ценные компоненты лаврового листа: карбонилы, кислотные компоненты эфиров, спирты и 1,8-цинеол.

Характер влияния исследуемых факторов (температура, длительность процесса, соотношение фаз растворитель—сырье, а также пульсации) на выход экстрактивных веществ соответствует общепринятым представлениям о процессе экстракции.

Повышение температуры положительно влияет на селективность экстрагирования жирного масла, кутикулярных восков, карбонильных соединений, кислотных компонентов эфиров и фенольных веществ.

Если с ростом соотношения фаз растворитель— сырье выход экстрактивных веществ, как можно было ожидать, увеличивается, то селективность (содержание компонентов в экстракте) практически не изменяется.

С ростом длительности процесса в отношении жирного масла, кутц^улярных восков селективность повышается, а в отношении спиртов и цине-ола — уменьшается.

Характерно, что частота пульсаций благоприятно влияет на селективность экстрагирования практически всех исследованных компонентов.

Используя термодинамические особенности двуокиси углерода, предложено организовать процесс С02-обработки по типу замкнутого контура: экстрагирование—отгонка растворителя из мисцеллы—конденсация паров—экстрагирование.

Практическую реализацию такого процесса осуществляли в аппарате, снабженном конденсатором в верхней части, сменной керамической мембраной в середине и испарителем в нижней части экстрактора. Внутрь аппарата помещали навеску растительного сырья, герметизировали самоуплотняющимся люком и заливали сырье жидкой двуокисью углерода. Средний размер отверстий или пор в мембране находился в пределах 50-150 мкм, что позволяло мисцелле свободно фильтроваться в мисцеллосборник. При подаче горячей воды в испаритель (40-50°С) растворитель резко вскипал, давление в нижней части аппарата увеличивалось.

В зависимости от конструкции сменной мембраны (ее выполняли пористой и не перекрывающей сечение корпуса экстрактора) пары растворителя поступали в его верхнюю часть, где они

конденсировались на змеевике .конденсатора и возвращались в цикл. При выполнении мембраны, перекрывающей все сечения корпуса, пары экстрагента отводились аналогично в конденсатор и частично через поры мембраны проникали -в экстракционный объем, где конденсировались, попутно перемешивая сырье. При выполнении мембраны с перфорацией в виде сопел все пары экстрагента после адиабатного расширения конденсировались в экстракционном объеме.

Скорость извлечения целевых компонентов из растительного сырья значительно повышается за счет вынужденной газовой кавитации с пульсаци-онными явлениями.

ВЫВОДЫ .

1. Жидкая двуокись углерода более селективна к легколетучим соединениям, углеводородам, фенольным веществам по сравнению с пропаном, бутаном и аргоном.

2. Пульсации благоприятно влияют на селективность экстрагирования практически всех исследованных компонентов.

3. Рекомендовано применение экстрагирования жидкой двуокисью углерода в замкнутом контуре с разделением зон дистилляции и конденсации пористой мембраной.

ЛИТЕРАТУРА

1. Касьянов Г.И. Технологические основы СОг-обработки растительного сырья. — М., Россельхозакадемия, 1994. — 132 с.

2. Касьянов Г.И. Технология СОг-обработки растительного сырья. Теория и практика. — М.: Россельхозакадемия, 1994. — 58 с.

3. Кошевой Е.П. Селективная экстракция компонентов из растительного сырья: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. — М.: МТИПП, 1982.

4. Маркова Е.В., Л*исенков А.Н. Планирование эксперимента в условиях неоднородностей. — М.: Наука, 1973. — 219 с.

Отдел технологии консервирования

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

Поступила 25.10.94

663.97.051.1

ВЛИЯНИЕ ГЕЛИОФЕРМЕНТАЦИИ НА КАЧЕСТВО ТАБАЧНОГО СЫРЬЯ

О.З. АХМЕДОВ, Ю.М. КИРАКОСОВ

Кубанский государственный технологический университет

Для характеристики табачного сырья, прошедшего гелиоферментацию, анализировали заводское ферментированное сырье (контроль) и опытные образцы табака Дюбек 2898 (Ургутский район, Узбекистан), обработанные в гелиоустановке.

Математическая обработка полученных данных показала, что заполняющая способность табачного сырья не зависит от рода ферментации (варьирот вала от 0,77 до 0,95) и не связана с сортностью анализируемого сырья. Гелиоферментация, таким образом, по сравнению с контролем не улучшала заполняющую способность.

То же можно сказать и в отношении объемноупругих свойств табачного сырья. Варьирование данного показателя (6,34-7,25) не было связано с товарным сортом. Это свидетельствует, что формирование объемно-упругих свойств не зависит от того, какого рода ферментацию сырье проходило — заводскую или гелиоферментацию.

Анализируя данные по равновесной влажности, следует указать на варьирование этого показателя (16,4-18,0) и отсутствие видимой связи с товарным сортом (во всяком случае, в пределах наших экспериментов). Результаты математической обработки не позволяют установить существенных различий по значениям равновесной влажности между контролем и опытом. Можно утверждать, что по этому показателю гелиоферментация не уступает заводскому процессу.

О горючести табака наиболее объективно и точно можно судить по числу затяжек, за которое сгорает одна сигарета: чем меньше число затяжек, тем лучше горючесть табачного сырья.

Установлено, что анаэробные условия при гелиоферментации оказывают положительное влияние на горючесть: у опытных образцов она лучше, чем у контрольных. Это связано с различиями не столько в химическом составе образцов, сколько в формировании более рыхлой структуры пластинки табачного листа в условиях ограниченного доступа воздуха.

В то же время при заводской (аэробной) ферментации вследствие значительных потерь сухого вещества ткань табачного листа уплотняется, что снижает темпы горения. Следует указать, что табак более низкого 3-го товарного сорта имеет пониженную горючесть в сравнении с качественным сырьем.

Уровень содержания конденсата в дыме сигарет является объективным показателем их токсичности.

Как показал анализ полученных данных, в результате гелиоферментации происходит некоторое статистически достоверное снижение концентрации сухого конденсата.

Известно, что горючесть табака прямо коррелирует с выходом сухого конденсата. По содержанию никотина в дыме различия между контролем и опытом оказались статистически несущественными. Нет закономерных различий и между товарными сортами, так как концентрация никотина в дыме во многом зависит от концентрации его в табаке.

Влияние различных способов ферментации на химический состав прослеживается по содержанию водорастворимых углеводов. В контроле содержание их ниже, чем в образцах анаэробной ферментации. Это объясняется тем, что в присутствии кислорода воздуха углеводы разрушаются В то же время этот процесс тормозится при недостатке кислорода воздуха. Более высокое содержание

В.Н.

Кубаь

В

важь кип ; 45-^

вани

ПІ бака) влагі ных' путе| и хй

зі

влаи ке. г моЫ

1

мені

носії

путе

оннс

йене

ПОЛГ

проб