CC BY
159
УДК 634.0.866 Т.В. Невзорова, В.Н. Невзоров,
С.В. Хижняк, Р.А. Степень
СОКРАЩЕНИЕ СБРОСА ПИХТОВОГО МАСЛА ПРИ ЕГО ПРОИЗВОДСТВЕ
В статье проведена сравнительная оценка эффективности разделения воды и масла с применением стандартного и разработанного разделителя. Показано, что их замена вдвое снижает потери масла с отработанной водой.
Ключевые слова: пихтовая зелень, отработанная вода, потери масла, оптимизация.
T.V. Nevzorova, V.N. Nevzorov, S.V. Khizhnyak, R.A. Stepen
FIR NEEDLE OIL LOSS REDUCTION WHEN PRODUCING IT
The comparative efficiency estimation of water and oil separation by means of the standard and developed divider application is given in the article. It is shown that their replacement reduces oil losses with waste water twice. ______Key words: fir-needle, waste water, oil losses, optimization._________________________________
Пихта сибирская (Abies sibirica Ladeb) имеет самый крупный ареал среди представлений рода Abies, его площадь составляет около 50 млн га и почти полностью находится в пределах Российской Федерации. В Красноярском крае пихта сибирская по долине Енисея (его северной границы ареала) достигает Полярного круга, опускаясь на востоке до Алданского нагорья. Высота деревьев достигает 30 м, диаметр ствола 1,5 м, крона плотная, густо хвоенная, узко коническая, особенно в верхней части, часто опущенная до земли. Вследствие высокой энергии фотосинтеза пихта сибирская отличается высокой теневыносливостью и хорошо возобновляется под пологом других древесных пород.
Пихта сибирская представляет большой интерес с научной и практической стороны, так как древесина лишена смоляных ходов, но зато имеет их в коре, хвое шишках. Для сельскохозяйственного производства наибольший интерес представляет пихтовая лапка как сырье для производства пихтового масла, флорен-тинной воды и хвойной муки.
Для обеспечения экономической эффективности в сельскохозяйственных районах Красноярского края целесообразно применение пихтоваренных установок небольшого объема с организацией малых предприятий. Однако важной причиной ограниченной выработки пихтового эфирного масла является несовершенство оборудования для его получения, которое остается практически неизменным в течение двух веков. Для эффективной эксплуатации установки наряду с ее основой - перегонными чанами - важно совершенствовать и вспомогательную аппаратуру, в том числе флорентинное устройство, обеспечивающее выделение эфирного масла из водного потока. Его неудовлетворительная работа, помимо потери товарного продукта, загрязняет природные водоемы, ухудшает жизнедеятельность живых организмов и ведет к штрафным санкциям.
Материалы и методы исследований. Задачей исследований является модернизация существующего и оценка эффективности разработанного флорентинного устройства для выделения эфирного масла из потока водомасляной эмульсии конденсата пихтоварения.
Разделение хвойных эфирных масел и воды происходит благодаря их разной плотности (0,85-0,92 и 1,00 г/мл) и практически взаимной нерастворимости.
По данным И.И. Сидорова и др. [2], эффективность определения эфирного масла от дистилляционной воды зависит от отношения её к скорости прохождения дистиллята через сечение маслоотделителя W2. Чем больше W1/W2, тем выше эффективность процесса дистилляции. Частицы масла могут всплыть на поверхности только тогда, когда W1 превышает W2 . При движении дистиллята вниз скорость увлечения частиц масла вместе с дистиллятом определяется выражением:
W2=V/F, (1)
где V - объем дистиллята; F - площадь живого сечения приемника- маслоотделителя, м2.
Практически было установлено, что при движении дистиллята в приемнике-маслоотделителе в одном направлении вместе с маслом скорость его не должна превышать 0,001 м/с, при несовпадающем направлении движения - 0,0005 м/с.
Скорость всплывания частиц масла W1 (в м/с) описывается законом Стокса и выражается уравнением [2]:
W1=d2(p2 -р1)/18м, (2)
где d - диаметр частиц масла; р1 и р2 - плотность масла и воды; р - динамическая вязкость воды.
Уравнение (2) свидетельствует о том, что самое большое влияние на W1 оказывает величина d, которая зависит от концентрации холодильника, степени диспергирования частиц масла при движении дистиллята от холодильника в маслоотделитель, конструкции и режима работы маслоотделителя.
На р1, р2 , р влияет температура дистиллята. Все эти показатели снижаются с повышением температуры, причем р1 уменьшается гораздо в большей мере, чем р2, в связи с чем увеличивается разность р2 -р1.
Масло пихтовое из древесной зелени в соответствии с требованиями ОСТ 13-221-86 «Масло пихтовое. Технические условия» должно быть прозрачной жидкостью без примесей воды и остатка, от бесцветного до светло-желтого или зеленоватого цвета с характерным пихтовым запахом и иметь плотность при 20±2°С, г/см3 не менее -0,894; показатель преломления при 20±2°С в пределах 1,469-1,472; кислотное число, мг КОН на 1 г продукция не более 0,5; массовая доля борнилацетата, % не более для высушенного сорта - 33,0.
Высококачественное разделение эфирных масел и воды определяет выполнение требований ОСТ 13-221-86 и любое нарушение технологии разделения эфирного масла и воды ведет к увеличению потерь путем сохранения частиц масла во флорентинной воде.
Растворение хвойных эфирных масел в воде отличается незначительным образом и составляет около 0,2 %, что определяет их теоретические потери при отгонке. В промышленных условиях их количество возрастает в связи с неполным разделением эмульсии. Сокращение этого вида потери и служит предметом исследования.
Результаты исследований и их обсуждение. Разделение дистиллята паромасляного потока (эмульсии) осуществляется во флорентинном устройстве, представляющим закрытую крышкой цилиндрическую емкость, высота которой вдвое превышает ее внутренний диаметр. При объеме емкости 2 % от перегонного чана обеспечивается стабильная работа установки [1]. Механизм данного процесса основывается на сочетании принципа сообщающихся сосудов и всплывании частиц нерастворимой легкой органической фракции. Дистиллят через воронку в крышке непрерывно поступает в емкость, где разделяется на воду и органическую жидкость. Последняя, как более легкая, поднимается вверх. Остающаяся внизу вода по сливной трубке, один конец которой не доходит до дна на 20 мм, а другой выходит из стенки емкости, вытекает из системы. Слив поднимающегося масла осуществляется непрерывно по строго горизонтальной, противоположно расположенной и поднятой выше на 10 мм от водоотводной трубке.
Используемое флорентинное устройство характеризуется тремя существенными недостатками [2]. Вновь поступающий дистиллят смешивается с полуотстоявшимся маслом и повторно его перемешивает. При этом поступающий поток частично абсорбируется поднимающимся эфирным маслом, в котором из-за дополнительного насыщения водой ее содержится больше нормы. Кроме того, непрерывное перемешивание поступающего и находящегося в емкости дистиллята ведет к дополнительной в виде мелкодисперсной эмульсии потере масла с отходящей флорентинной водой.
Разработанная конструкция флорентины позволяет устранить отмеченные недостатки и повысить эффективность выделения пихтового масла из дистиллята. Улучшение процесса происходит благодаря отделению приемной камеры от остального объема устройства вертикальной перегородкой с нижним перетоком обедненного маслом потока.
В сравнительных целях с чередованием стандартного и разработанного устройства проведена серия из 10 опытов по выделению пихтового масла из модельной смеси (10 г в 1000 мл воды).
Продолжительность каждого из экспериментов 1 ч, в течение которого через флорентинное устройство равномерно при постоянном взбалтывании пропускали весь объем смеси. По его окончании колбу и аппаратуру дополнительно промывали 500 мл флорентинной воды. Навеску масла взвешивали в стеклянных бюксах, его выход определяли волюмометрически. Результаты анализов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Сравнительная оценка выделения пихтового масла
Номер опыта Стандартное устройство Разработанное устройство
Выход, г Потери, г Выход, г Потери, г
1 9,53 0,47 9,77 0,23
2 9,45 0,55 9,69 0,31
3 9,74 0,26 9,71 0,29
4 9,55 0,45 9,59 0,41
5 9,62 0,38 9,48 0,52
6 9,48 0,52 9,82 0,18
7 9,67 0,33 9,75 0,25
8 9,59 0,41 9,68 0,32
9 9,71 0,29 9,74 0,26
10 9,43 0,57 9,58 0,42
*±т 9,58±0,03 0,42±0,03 9,68±0,03 0,32±0,03
0,108 0,108 0,106 0,106
V, % 1,13 25,7 1,10 33,1
Хтах-тіп 9,43-9,74 0,26-0,57 9,48-9,77 0,23-0,52
Различие в выходе масла и его варьирование в обоих вариантах незначительно, а ошибка средней величины одинаковая. Однако его потери при использовании разработанного устройства на треть меньше по сравнению со стандартной флорентиной, хотя варьирование выхода здесь возрастает, а массивы величины потерь находятся в близких пределах.
Различие существенно повышается при исключении из их значения растворимого эфирного масла (0,2 %). В этом случае его потери в предлагаемом варианте (0,12 %) вдвое выше, чем в стандартном (0,32 %). В практическом плане замена флорентин означает снижение на треть сброса в канализацию товарного продукта. Помимо экономического и природоохранного значения, это повышает культуру производства.
В ходе дальнейшего исследования проведены опыты по оптимизации разделения пихтового масла и флорентинной воды. При оценке потери масла (ур) в качестве переменных факторов взяты температура дистиллята, °С (х^ скорость его разделения, мл/10 мин (Хх) и тип флорентинного устройства, стандартного и предлагаемого (х^). Обработка экспериментальных данных по методу множественного регрессивного анализа с использованием пакета МЭ ЕХЕ1_ и 81а18оА: 81айз1юа 6.0 показывает, что зависимость между анализируемыми факторами выражается уравнением
ур= 0,437692 - 0,00077 х1 + 0,000603 х2 - 0,09385 х3
с множественным коэффициентом корреляции 0,944 и статистической значимостью регрессии р < 0,05. О соответствии найденного уравнения результатам эксперимента свидетельствует сравнение опытных (у^) и рассчитанных (у ) данных (табл. 2).
1г**™
Таблица 2
Результаты реализации плана эксперимента
Номер опыта Х1 Х2 хз Уоп. Ур
1 20 60 1 0,38 0,37
2 40 60 1 0,34 0,35
3 20 60 2 0,28 0,27
4 40 60 2 0,24 0,25
5 20 120 2 0,32 0,31
6 40 120 2 0,30 0,30
7 20 120 1 0,41 0,39
8 40 120 1 0,37 0,40
Заключение. Значение коэффициентов переменных факторов в уравнении свидетельствует, что максимальное снижение потери масла обуславливается выбором типа устройства. Величина его коэффициента на два порядка выше по сравнению с коэффициентами при других переменных. При этом, если повышение температуры способствует разделению смеси, то скорости потока ухудшают процесс.
Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что применение разработанного флорен-тинного устройства при пихтоварении снижает потери эфирного масла с флорентинной водой и является превалирующим фактором при оптимизации процесса.
Литература
1. Степень Р.А., Невзоров В.Н., Невзорова Т.В. Организация производства пихтового масла. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2010. - 104 с.
2. Технология натуральных эфирных масел и синтетических душистых веществ / И.И. Сидоров, Н.А. Ту-рышкина, Л.П. Фалалеева [и др.]. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. - 360 с.
---------♦'-----------
Н.Н. Типсина, Г.К. Селезнева ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯЧМЕННОЙ МУКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
В статье рассматриваются варианты использования ячменной муки при опарном и безопарном способе приготовления теста. Выявлено, что наилучшие показатели качества хлеба наблюдаются при внесении ячменной муки в тесто в дозировке 10 % при опарном способе приготовления теста.
Ключевые слова: ячменная мука, опарный и безопарный способ, дозировка, тесто.
N.N. Tipsina, G.K. Selezneva BARLEY FLOUR USE FOR BAKERY PRODUCT MANUFACTURE
The variants of barley flour use for sponge and straight process of dough making are considered in the article. It is revealed that the best bread quality indicators are observed when entering into dough barley flour is equal to the dosage of 10 % in the process of sponge dough making.
Key words: barley flour, sponge and straight process, dosage, dough.
Ячмень принадлежит к числу древнейших культурных растений. Менее требовательный к климатическим условиям, чем кукуруза, пшеница и рис, ячмень выращивается от Индии и Аравии на юге до Лапландии и Аляски - на севере. Приспособлен к различным типам почвы, но лучшие урожаи дает на плодородных суглинках.
В мировом производстве хлебных злаков ячмень занимает четвертое место. Из него вырабатывают муку, перловую и ячневую крупы, а также хлопья и плющеные крупы.
Ячмень - весьма ценный продукт. В его зернах содержится до 11 % белка, 2 - жира, 66 - углеводов, 4,5 - клетчатки, 2,5 % - золы. В 100 г ячменя содержится 477 мг калия, 93 - кальция, 353 - фосфора, до 12 мг железа, а также медь, марганец, цинк, молибден, никель, кобальт, стронций, хром, йод, бром. В наружных частях зерен немало витаминов: B1 - 0,4 мг в 100 г, B2 - 0,12, РР - 1,3 мг в 100 г. Пищевая ценность ячменя обусловлена большим количеством белков, углеводов, витаминов и микроэлементов.
Ячмень содержит ценную аминокислоту - лизин - большом количестве, незаменимую для выработки коллагеновых волокон. В нем также содержится большое количество клетчатки, которая собирает и выводит из организма все шлаки. В нем отсутствует глютен, поэтому при использовании ячменной муки нужно добавлять пшеничную муку.
В ячневой и овсяной каше значительно меньше крахмала в сравнении с другими крупами. К тому же в этих кашах много клетчатки (особенно в ячмене) и содержится бета-глюкан - особое пищевое волокно, кото-
