CC BY
32
j, ?>:o
3
S
i
A
KJH
kukLvV!' ;th'. :u
sa-k^jL-
Khu; i :■■ ■
! ■: Iм■!>■-32L, ЗУ' ^K-rne. OlbUH-
[h Л:: Г-Л V3
' ■ THC^l
КО.1 LI 5
К kl"43-
li^riujhSft
;■ Г[:-;ТЧН-
1К HA l'i) JiiVf.OiiU .1? П-^
. Гг'Г.^К^
i if :ie£c
ill VI. ■ I- f
IF'-l’t ВП -I ■ n:p:-
-: ii £vijli
;■'■ ГЙКТ.1-№ hi.^iV
• ГН LI/
fc1i:H'-i К.1Я СОПЛ ' -
:: H Щ ;:h щ Ш , :.v
4Jf : ч тло :: ч-vf-. VJ.
1
.i -i; УУ-
i!i>::uti-lL' vhjj.
J.'irl.i ii-
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 4, 2000-
93
л-г = (г - 24)/12. ■ : ' ;
Кодированное значение температуры гидролиза, соотношение твердой и жидкой фаз, активной кислотности среды вычисляли соответственно по формулам
I - 65 я-16 pH - 4,0
2,0 '
30
В связи с тем, что константы а и k, как видно из рис. 1 и 2, неоднозначны для различных условий процесса и зависят от режимных факторов гидролиза-экстрагирования, нами проведен р е-грессионный и корреляционный анализ функций, описывающих изменение а и k при варьировании, значения температуры, .соотношения твердой и жидкой фаз и величины pH. В результате получены следующие уравнения регрессии: для коэффициента а
а = 0,045 - 0.05 xt - 0,010 xq + 0,03 хрН -- 0,06 хх, + 0,05 'хх.,. ~ 0.06 хх..нх,: (3)
* Ч * Рл ■ 1 Уп Ч] '
для коэффициента k
k = (1,25 + 0,81 xt - 1,44 хрН - 0,21 xtxq -
- 0,37 XtxpH) • 103. • - (4)
Представленные уравнения проверены на адекватность изменения коэффициента а от времени гидролиза, остаточное содержание пектиновых веществ в сырье определяли по уравнению
г = ехр (а) ехр {-кг) (5)
Проведенный регрессионный и корреляционный анализ совокупного влияния всех четырех факторов на качественные показатели извлекаемого пектина позволил выявить следующий вид этих зависимостей:
для степени этерификации пектинов
СЭ = 72,2 - 12,3 Хх- 1,5 хц + 7,9 *рН -
- 4,0 хт + 5,2 хгхрН - 1,9 х^сх +
+ 1>4 + 3’4 Ч :
(6)
для молекулярной массы
ММ = 45,5 — 7,3 х; + 7,9 хц - 4,1 хрН +
+ 1,5 хгхрН 1,2 - 1,4 +1,2 хтхрН —
■ 2,3 х*?+ 2,5 л_2 - 2,2*$ (7)
Значимость каждого коэффициента уравнений для СЭ и ММ проверена по критерию Стьюдента, а адекватность полученных уравнений — по критерию Фишера.
Анализ полученных уравнений регрессии процесса гидролиза-экстрагирования с использованием механохимического воздействия свидетельствует о преимущественном влиянии температуры процесса на ММ извлекаемых пектинов.. Установлено, что повышение температуры способствует увеличению скорости деструкции пектиновых молекул, приводя к снижению ММ. Степень этерификации с повышением температуры'также снижается, что объясняется ростом скорости омыления сложноэфирных групп.
Практически одинаковый вклад в изменения как ММ, так и СЭ вносит продолжительности, механоактивационной обработки растительного сырья. Однако парные эффекты температуры— продолжительности и температуры-—pH оказывают большее влияние на скорость деструкции пектиновых молекул по гликозидным связям.
Разработанная математическая модель процесса гидролиза-экстрагирования пектинов из растительного сырья в механоактивационном режиме позволит определять оптимальные условия получения пектинов с заданной ММ и СЭ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шош М., Моисеева В.Г., Таран А.А. Факторы, влияющие на процесс гидролиза, выход и качество пектинов / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1982. — № 4. — С. 122-124.
2. Хорн Р., Кондерман Н. Получение и изготовление пектинов с уделением особого внимания специальным видам пектина // Сб. докл. на симпозиуме ’’Современная техног логия Австрии”. — 1981. — С.. 23-25.
3. Шелухина И.П. Научные основы технологии пектина. — Фрунзе, 1988. — 168 с. :
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 24.02.2000 г.
, 637.345.12
ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРИМЕСЕЙ НА КИНЕТИКУ РОСТА
КРИСТАЛЛОВ а-ЛАКТОЗЫ
А.И. ГНЕЗДИЛОВА, О.И. ТОПАЛ, В.М. ПЕРЕЛЫГИН
Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина
Воронежская государственная технологическая академия
Известно [1, 2], что кинетические процессы роста кристаллов а-лактозы являются определяющими и включают: адсорбцию и дегидратацию молекул, диффузию молекул вдоль поверхности и встраивание их в кристаллическую решетку.
В настоящей работе кинетику роста предлагается рассматривать как двухстадийную, состоящую из поверхностной диффузии и встраивания в кристаллическую решетку (место дислокации).
Поскольку скорость роста различных граней кристалла неодинакова, была введена линейная скорость роста ^ и в направлении наибольшей
оси У и в направлении основания кристалла X соответственно.
В направлении У уравнения линейной скорости роста с учетом двухстадийной модели будут иметь следующий вид:
стадия адсорбции и поверхностной диффузии
Г„ = К,{т., - то) "V; (1)
стадия дислокации
= к" (т т$”у, (2)
где я , п .— порядок роста 1-й и 2-й стадий соответственно; т, Шт то — концентрации пересыщенного раствора в объеме, у поверхности, в месте дислокации соответственно, моль/1000 г НгО;
т.
К
— концентрация насыщенного раствора, моль/ 1000 г Н20;
— кинетические коэффициенты скорости роста, которые были получены виде уравнений
к" л'.ехр
\
Мі
ЯТ
в^\
КТ
(3)
к
1-дв |К' \ — постоянные величины;
Ё1, Е" ■ энергия активации 1-й и 2-й стадий роста соответственно, Дж/моль;
Т — температура, К;
Я — универсальная газовая постоянная, Дж/(моль’К).
Поскольку рост кристаллов протекает в кинетической области, то т = тв.
Из уравнений (1) и (2) следует •
| I
№ У
ч У
К' К"
\ ч 1 ц
= т - т„
Ат.
Анадигкчио д-:я и X
К'. К"
где
)
ехр
К”<.= К’’ъх Р -
= Ат,
еЛ 'ят ’
ят
(5)
(6) (7) (в)
ляли во вращающейся с частотой п - 0,1 с 1 установке. В этих условиях рост кристаллов происходил в процессе их свободного падения, что воспроизводило гидродинамические условия в промышленных кристаллизаторах.
Опыты проводили до наступления видимого вторичного зародышеобразования, после чего кристаллы быстро отделяли фильтрованием под разрежением, промывали спиртом, насыщенным лактозой, и высушивали. Затем определяли гранулометрический состав фракций путем измерения линей-' ных размеров 500 кристаллов с помощью микроскопа. В качестве линейных размеров приняли средние арифметические величины направлений У и X .
За скорость линейного роста были приняты отношения прироста среднеарифметического размера ДУ и АХ к продолжительности опыта Дт
■ № = АУ/Ат, № = АХ/Аг.
У д.
В работе использовали затравочные кристаллы со средними линейными размерами: У. = 340’ 10 м, = 214*10_б м. . "
Таблица 1
■ Константы
Значение в растворителе НоП Н20-ЫаС1 I Н20-сахароза Т = 293 К
Уравнения (5) и (6) были использованы для расчета линейной скорости роста кристаллов а-лактозы при различных пересыщениях Ат.
Кинетические параметры коэффициентов К', К”, п', п", Е', Е” были определены из экспериментальных данных по линейной скорости роста. Опыты проводили при Т 293, 313, 333 К в присутствии некоторых примесей.
Для опытов были приготовлены пересыщенные растворы лактозы методом упаривания под разрежением на установке КУО-64. В качестве растворителя использовали воду, 3%-й водный раствор хлорида натрия и 10%-й водный раствор сахарозы. Затем пересыщенные растворы переводили в герметически закрывающийся стеклянный сосуд, куда вносили затравочные кристаллы. Сосуд закреп-
я^-іо6 11,02 ,13,07 13,44
Я'О1-106 6,17 :Т = 313 к ; 7,32 7,53
у 9,88 11,59 11,90
5,53і Т = 333 к 6,49 6,66 313
А-^106 15,71 13,04 13,36
К'(1ГЛ0& 8.98 6,78 6,95
Т = 293-333 К
(*"<» = К"0Х)Л(Г- 7,14 7.14 7,14
Е' и; л 12,60 13,00 13,60 333
со 1 о йз 4,16 4,57 4,64
Таблица 2
Температура, К Растворитель
н2о Н20-сахароза НоО-ШС!
Ат п' п" Ат п' п" Ат п' п"
293 0,170-0,728 2 2 0,214-0,681 2 2 0.226-0,733 2 2
313 0,095-0,763 2 1 0,087 2 1 , 0,094 2 «;.•1
0,175-0,723 2 2 0.198-0,781 2 і - 2
333 0.168 1 " 2 0,161 2 1 0,174 1 2 \
0,349-1,375 1 1 0,324-1,288 2 1 0,343-1,395 і 1 " :
293
аіз
ИЗВЕСТИЯ BVЗOB. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. № 4, 2000
Кристаллизацию проводили при постоянной пересыщении. Этого достигали за счет регулирования количества вносимой затравки, которая не превышала 0,1 % к объему раствора, что позволяло исключить условия стесненности.
Экспериментальные значения скоростей роста № и №х были использованы для расчета постоянных величин в уравнениях (3), (4), (7), (8). Полученные результаты (табл. 1) показывают, что константа К' имеет большее значение, чем К'ох: Это свидетельствует о том, что скорость роста в направлении У выше,'чем в направлении X. Установлено также, что хлорид натрия и сахароза увеличивают энергию активации.
Кинетический порядок роста п' и я" был определен -в зависимости от температуры, пересыщения Ат, направления роста и природы примеси. Установлено, что пу = пх. Величина порядка предоставлена в табл. 2, йз которой следует, что изученные примеси увеличивают порядок роста, особен-ни сахароза. ..м.
лт
Таблица-8
Темпе- ратура, К Ат, моль/1000 г н2о «V10 9, м/с *ч-ю э, м/с
расч. ; <эксп. расч. эксп.
Н,0
293 0,170 0;280 0,296 0,178 0,172
ч; ; 0,226 0,494 0,474 0.313 ; 0,296
' 0,342 1,141 1,084 0,725 0,675
0,456 2,034 2,106 1,294 1,348
0,565 3,117 3,343 1,982 2,187
0,728 5,210 5,621 3,314 3,513
313 0.095 0,298 0,301 0,141 0,160
0,195 1,141 1,065 0.567 0,540
0,287 2,298 1,921 1,191 1,181
0,473 5,538 5,267 3,070 3,113
0,579 7,687 7,211 4,380 4,182
0,763 11,836 ГГ, 238 7,013 6,750
333 0,168 1,562 1,639 1,216 1,112
0,349 12,739 11,399 7,823. 7.315
0,507 18,613 16,981 11,513 10,625
0.855 30,790 27,911 18,896 17,449
1,025 36,502 36,744 22,229 22,600
1,375 48,350 52,783 29,442 - 32,311
Н20-НаС1
293 0,226 0,454 0,420 0,293 0,263
0,337 1.019 0,918 0,657 0,595
- 0,445 1,785 1.833 1,153 1,082
0,560 2,821 3,102 1,855 1,938
0,733 4,837 5,203 ,3,127 3,251
313 0,094 0,285 0.281 0,136 0,147
0,198 0,415 0,451 0,259 0,281
333
293
313
333
95
0,294 _0,917 \ ',1,005 ' . 0,572 , 0,619
0,490 2,577 2,838 Г,1'612 ■ 1,761
0,586 3,687 4,097 2,305 2,562
0,781 . 6,484 7,092 4.780 ' 4,381
0,174 1,370 1,272 0,987 0,846
0,343 9,693 9,069 5,363 5,167
0,519 14,694 ' 13,258 8,137 7,981
0,876 24,493 24,358 13,520 15,325
1,054 29,173 31,533 16,003 19,072
1,395 38.120 42.117 20,859 23,101
Н20^еахароза *
0,214 > 0,359 0,327 '0,237 0,224
0,324 0,825 0,745 0,545 0,499
0,415 1,353 1,227 0,895 0,792
0,528 2,202 2,022 1,446 1,311
0,681 3,655 3,619 2,419 2,251
0,087 . 0,243 0,228 0,117 0,124
().! 75 0.289 . 0,319 0,184 0.2С1
0,271 0,696 . 0,749 0,444 0,473 ’
0,446 1,893 '2,104 1,210 1,304
0,540 2,780 2,969 1,776 1,767
0,723 4,960 4,641 3,169 2,672
0,161 0,956 0,877 0,448: 0,460
0,324 3,278 3,522 1,686 2,0? 1
о’;^88 6.468 .7,207 3,543 4,082
0,814 ; 14,084 14,006 8,374 8', 291
0,975 18,382 17.867 11,250 10,489
1,288. 27,356 26,367 17,503' 17,050
По данным о кинетических параметрах роста с помощью уравнений (5) и (6) были рассчитаны № и \УХ. Сравнение результатов расчетных и экспериментальных данных (табл. 3) показало, что среднее относительное отклонение первых от вторых составило ±7,42%.
ВЫВОДЫ
1. Линейная скорость роста кристаллов а-лакто-зы зависит от температуры пересыщения, направления роста и природы примесей.
2. Хлорид натрия незначительно снижает линейную скорость роста и практически не влияет на порядок роста.
3. Сахароза существенно снижает линейную скорость роста и увеличивает п' при 60°С.
4. Уравнения (5) и (6) могут быть использованы
для расчета линейной скорости роста кристаллов а-лактозы. ,' ’ ' • ,
ЛИТЕРАТУРА.
1. Шестов А.Г., Полянский К.К. Мутаротация, растворение и кристаллизация лактозы // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1978. — № 3. — С. 48.
2. Шестов А.Г., Полянский К.К. Развише физикохимических основ кристаллизации лактозы // Физико-химические основы пищевых и химических производств: Тез. докл. Всерос. науч.-практ. конф. — Воронеж, 1996. — С. 39.
Кафедра технологического оборудования Кафедра физической и коллоидной химии |
Поступила 28.02-МЮ0 гс >> -.■ -'Ь,
. Н:-; -'V1'-' ‘
665.12.002.612
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В ТРОЙНОЙ СИСТЕМЕI СОДЕРЖАЩЕЙ МИРИСТИНОВУЮ, ПАЛЬМИТИНОВУЮ И СТЕАРИНОВУЮ КИСЛОТЫ
В.Н, ДАНИЛИН, С.П. ДОЦЕНКО,
А.В. МАРЦИНКОВСКИЙ, П.Е. ШУРАЙ
Кубанский государственный технологический университет
Исследование фазового равновесия твердое— жидкое в системе миристиновой, пальмитиновой и стеариновой кислот проводили методом дифференциальной сканирующей калориметрии на приборе ДСМ-2М [1, 2].
Сплавы готовили по следующей методике. На аналитических весах взвешивали навески кислот, соответствующие исследуемому мольному составу. Кислоты в порошкообразном виде тщательно перемешивали в фарфоровом тигле. Полученную смесь подвергали кратковременному нагреву до 75~80°С, в течение которого смесь дополнительно перемешивалась. Для исследования брали навески массой от 3 до 25 мг, которые запечатывали в контейнеры из нержавеющей стали массой приблизительно 64 г. Запечатанные контейнеры помещали в рабочую камеру калориметрического блока прибора. В эталонную камеру помещали контейнер с веществом равной массы, не имеющим фазовых переходов в исследуемом интервале температур. Сканирование проводили в диапазоне температур от +30 до +80°С.Охлаждали с минимальной для данного прибора скоростью 0,5 град/мин (для максимального приближения к состоянию равновесия).
Реперными веществами для калибровки прибора служили галлий и индий. Погрешность определения температур фазовых переходов на данном приборе не превышает 0,5 град.
Для исследования использовали кислоты Уфимского химзавода ’’Реактив” марки ч.д.а.
На рис. 1 показана поверхность первичной кристаллизации трехкомпонентной системы. Как видно из диаграммы, в данной системе образуются три двойных и одно тройное молекулярное конгруэнтно плавящееся соединение, каждое из которых кристаллизуется в точках максимума. Для обозначения образующихся молекулярных соединений кислоты обозначались согласно [3]: миристиновая
— Ми, пальмитиновая — Па, стеариновая — Ст.
Составы и температуры кристаллизации образующихся соединений представлены в табл. 1.
Таблица 1
Соединение Мольная доля кислоты Температура кристаллизации, К
Ми Па
Ми3Па2 0,60 0,40 320,5
Ми2Ст 0,66 0,0 321,8
ПаСт 0,0 0,50 330,4
МиПаСт 0,33 0,33 320,6
Мольная доля пэльмитаноеой кислоты Рис. 2
340 338 332 І
а
¥ :
1 1 1 і Ь - X. ■' ■■ і . .!
1 |
І" і
'
*—?— . 1
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Мо/ъная доля мурисгтиновой кисготы
Рис. 3
миристиновая
Рис. 1
