Научная статья на тему 'ЖИДКОСТНОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ С МАКСИМАЛЬНЫМ СОХРАНЕНИЕМ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ'

ЖИДКОСТНОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ С МАКСИМАЛЬНЫМ СОХРАНЕНИЕМ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
187
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭКСТРАГИРОВАНИЕ / ДИФФУЗИЯ / СУШКА / РАСТВОРИМЫЕ ВЕЩЕСТВА / ВОДНЫЙ / ВОДНО- СПИРТОВОЙ ЭКСТРАГЕНТ / ТЕМПЕРАТУРОПОВОДНОСТЬ / ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Матвеев Д.А., Родионов Ю.В., Никитин Д.В, Рыбин Г.В., Данилин С.И.

Представлен механизм и описана теория водного экстрагирования растительных материалов. Обоснована актуальность и необходимость проведённых исследований. Для проведения экспериментов в качестве растительного материала были выбраны крапива, иссоп, монарда, мать-и мачеха, кипрей узколистный, лук, укроп, яблоки сортов «Антоновка обыкновенная», «Богатырь», «Жигулёвское», «Лобо», черемуха, черноплодная рябина, редиска, топинамбур, пастернак, чеснок сорта «Юбилейный». Базовой являлась тыква сорта «Мичуринская», поскольку она отличается большим количеством сухих, а также биологически активных веществ. Было проведено сравнение двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки (ДКВИС) и конвективной сушки, на основе которого сделаны графики экспериментальных данных скорости сушки. Обосновано применение щадящей двухступенчатой сушки растительного материала для экстрагирования из условия максимального сохранения биологически активных веществ и энергоэффективности. Представлена методика расчёта экстрагирования сухого растительного материала. Приведено описание универсальной вакуумной экстракционно -выпарной установки УВЭВУ-1 для проведения экстрагирования растительного сырья. Установлены главные особенности, лимитирующие факторы экстрагирования растительного сырья и предложены изменения в зависимостях расчета. Представлен график Изменения коэффициента диффузии тыквы, сорта "Мичуринская", в зависимости от изменения влагосодержания. Приведено решение дифференциального уравнения диффузии с краевыми условиями. Сравнение предложенной методики и экспериментальных исследований экстрагирования позволило получить достаточную сходимость.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Матвеев Д.А., Родионов Ю.В., Никитин Д.В, Рыбин Г.В., Данилин С.И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

LIQUID EXTRACTION OF PLANT MATERIALS WITH MAXIMUM PRESERVATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES

The article presents the mechanism and describes the theory of water extraction of plant materials. The urgency and necessity of the conducted research has been substantiated. For the experiments, nettle, hyssop, monarda, mother and stepmother, narrow-leaved fireweed, onions, dill, apples of the varieties "Antonovka Obytochnaya", "Bogatyr", "Zhigulevskoe", "Lobo", bird cherry, chokeberry were chosen as plant material, radish, Jerusalem artichoke, parsnip, Yubileiny garlic. The basic pumpkin was "Michurinskaya" variety, since it is distinguished by a large amount of dry substances, as well as a large © Д.А. Матвеев, Ю.В. Родионов, Д.В Никитин, Г.В. Рыбин, С.И. Данилин, 2021 number and variety of biologically active substances. A comparison of two-stage convective vacuum-impulse drying (DKVIS) of convective drying was carried out, on the basis of which the graphs of the experimental data of the drying rate were made. The use of a gentle two-stage drying of plant material for extraction from the condition of maximum preservation of biologically active substances and energy efficiency is substantiated. The technique for calculating the extraction of dry plant material is presented. The description of the universal vacuum extraction and evaporation unit UVEVU-1 for the extraction of plant raw materials is given. The main features, limiting factors of the extraction of plant raw materials are established and changes in the calculation dependencies are proposed. The graph of the Changes in the diffusion coefficient of pumpkin, variety "Michurinskaya", depending on the change in moisture content is presented. Based on the New- ton-Richmann heat transfer equation, the equation for the density of the diffusion flux from the surface of the plant body to the liquid extractant. The solution of the differential diffusion equation with boundary conditions is presented. Comparison of the proposed technique and experimental studies of the extraction allowed us to obtain sufficient convergence. The results of the work are presented in the conclusion.

Текст научной работы на тему «ЖИДКОСТНОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ С МАКСИМАЛЬНЫМ СОХРАНЕНИЕМ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ»

УДК 621.52:536.242 DOI 10.24412/2311-6447-2021-1-164-172

Жидкостное экстрагирование растительных материалов с максимальным сохранением биологически активных веществ

Liquid extraction of plant materials with maximum preservation of biologically active substances

Аспирант Д.А. Матвеев (ORCID 0000-0003-2946-1081), профессор Ю.В. Родионов (ORCID 0000-0001-9601-9555), доцент Д.В Никитин (ORCID 00000001-5885-2300), студент Г.В. Рыбин (ORCID 0000-0003-3895-5729), (Тамбовский государственный технический университет) кафедра механики и инженерной графики, тел. 8-(4752)-63-03-70 E-mail: www.matveevdimaiflimail.ru

доцент С.И. Данилин (ORCID 0000-0003-4488-7953) (Мичуринский государственный аграрный университет) кафедра технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства, тел. 89050481475 E-mail: danilinfflimgau.ru

Graduate student D.A. Matveev (ORCID 0000-0003-2946-1081), Professor Yu. V. Rodionov (ORCID 0000-0001-9601-9555), Associate Professor D.V. Nikitin (ORCID 0000-0001-5885-2300), student G.V. Rybin (ORCID 0000-0003-3895-5729), (Tambov State Technical University) chair of mechanic and Engineering Graphics, tel. 8-(4752) -63-03-70 E-mail: www.matveev dima/» mail.ru

Associate Professor S.I. Danilin (ORCID 0000-0003-4488-7953)

(Michurinsky State Agrarian University) chair of technology of Production, Storage and Processing of Crop Production, tel. 89050481475 E-mail: danilinfflimgau.ru

Реферат. Представлен механизм н описана теория водного экстрагирования растительных материалов. Обоснована актуальность и необходимость проведённых исследований. Для проведения экспериментов в качестве растительного материала были выбраны крапива, иссоп, монарда, мать-и мачеха, кипрей узколистный, лук, укроп, яблоки сортов «Антоновка обыкновенная», «Богатырь», «Жигулёвское», «Лобо», черемуха, черноплодная рябина, редиска, топинамбур, пастернак, чеснок сорта «Юбилейный». Базовой являлась тыква сорта «Мичуринская», поскольку она отличается большим количеством сухих, а также биологически активных веществ. Было проведено сравнение двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки (ДКВИС) и конвективной сушки, на основе которого сделаны графики экспериментальных данных скорости сушки. Обосновано применение щадящей двухступенчатой сушки растительного материала для экстрагирования из условия максимального сохранения биологически активных веществ и энергоэффективности. Представлена методика расчёта экстрагирования сухого растительного материала. Приведено описание универсальной вакуумной экстракционно -выпарной установки УВЭВУ-1 для проведения экстрагирования растительного сырья. Установлены главные особенности, лимитирующие факторы экстрагирования растительного сырья и предложены изменения в зависимостях расчета. Представлен график Изменения коэффициента диффузии тыквы, сорта "Мичуринская", в зависимости от изменения влагосодержания. Приведено решение дифференциального уравнения диффузии с краевыми условиями. Сравнение предложенной методики и экспериментальных исследований экстрагирования позволило получить достаточную сходимость.

Summary. The article presents the mechanism and describes the theory of water extraction of plant materials. The urgency and necessity of the conducted research has been substantiated. For the experiments, nettle, hyssop, monarda, mother and stepmother, narrow-leaved fireweed, onions, dill, apples of the varieties "Antonovka Obytochnaya", "Bogatyr", "Zhigulevskoe", "Lobo", bird cherry, chokeberiy were chosen as plant material, radish, Jerusalem artichoke, parsnip, Yubileiny garlic. The basic pumpkin was "Michurinskaya" variety, since it is distinguished by a large amount of dry substances, as well as a large

О Д.А. Матвеев, Ю.В. Родионов, Д.В Никитин, Г.В. Рыбин, С.И. Данилин, 2021

number and variety of biologically active substances. A comparison of two-stage convective vacuum-impulse drying (DKVIS) of convective drying was carried out, on the basis of which the graphs of the experimental data of the drying rate were made. The use of a gentle two-stage drying of plant material for extraction from the condition of maximum preservation of biologically active substances and energy efficiency is substantiated. The technique for calculating the extraction of diy plant material is presented. The description of the universal vacuum extraction and evaporation unit UVEVU-1 for the extraction of plant raw materials is given. The main features, limiting factors of the extraction of plant raw materials are established and changes in the calculation dependencies are proposed. The graph of the Changes in the diffusion coefficient of pumpkin, variety "Michurinskaya", depending on the change in moisture content is presented. Based on the New-ton-Richmann heat transfer equation, the equation for the density of the diffusion flux from the surface of the plant body to the liquid extractant. The solution of the differential diffusion equation with boundary conditions is presented. Comparison of the proposed technique and experimental studies of the extraction allowed us to obtain sufficient convergence. The results of the work are presented in the conclusion.

Ключевые слова: экстрагирование, диффузия, сушка, растворимые вещества, водный, водно-спнртовой экстрагент, температуроповодность, теплопроводность.

Keywords: extraction, diffusion, drying, soluble substances, aqueous, aqueous-alcoholic extractant, temperature conductivity, thermal conductivity.

Экстрагированием называется извлечение компонентов, использующихся для основного производства АПК, пищевых, фармацевтических технологий или второстепенного продукта других отраслей, обеспечивающего замкнутый цикл безотходного производства путем обработки твердых тел с помощью жидкого растворителя. Развитие теории массо- и теплообмена позволяет глубоко анализировать процесс экстрагирования, определить рациональный режим для фактического растительного сырья, а также разработать современные методы инженерного расчета, найти новые пути интенсификации. Основные закономерности и понятия экстрагирования веществ из растительных материалов описываются следующим образом: экстрагирование проходит в 4 основных этапа:

1) поры твёрдого растительного материала заполняются экстрагентом;

2) вещества растворяются;

3) при помощи молекулярной диффузии или массопроводности внутри материала растворимые экстрагируемые вещества переносятся к поверхности разделения фаз;

4) при помощи массоотдачи растворённые вещества переносятся в глубь экс-трагента (внешний критерий Био).

На основании данного анализа можно сделать вывод о том, что для интенсификации процесса жидкостного экстрагирования из твердого растительного сырья можно проводить жидкостное вакуумное экстрагирование с периодичной рециркуляцией.

Цель работы - теоретические и экспериментальные исследования экстрагирования растительных материалов с использованием вакуумных технологий.

В качестве основного оборудования использовали универсальную вакуумную экстракционно-выпарную установку УВЭВУ-1, состоящую из: электродвигателя, дистиллятора, выпаривателя, емкости для сбора экстрагента, жидкостнокольцевого вакуумного насоса, емкости для экстрагирующего вещества и автоматики [15]. Измерение растворимых водных и водно-спиртовых растворимых экстрактивных веществ проводилось рефрактометром ИРФ-454 Б2М, откалиброванным по дистиллированной воде, в корпусе которого закреплённый в верхней части окуляр, закреплённые справа маховики компенсатора для устранения окрашенности границы света и тени и перемещения изображения границы света и тени, отверстие с заглушкой и неподвижно закреплённая оправа с измерительной призмой и термометром, подвижная оправа с осветительной призмой и заслонкой, съемный осветитель, установленный со стороны окон оправ [1, 5].

Прежде чем провести экстрагирование, необходимо высушить растительный материал без потерь извлекаемых веществ, т.е сушка должна быть с щадящими режимами, основным из которых является температура теплоносителя, т.к большинство растительных тел являются коллоидно-капиллярно-пористыми телами, то есть температурные ограничения по нагреву во втором периоде - не более 60 °С, в тоже время сушка должна быть быстрой [2, 6, 8-10, 17]. Этим требования в полной мере отвечает ДКВИС. Ее преимущество по сравнению с основным конкурентом - сублимационной сушкой показано в работе [Ю.Г. Скрипников, М.А. Митрохин, Ю.В. Родионов, A.C. Зорин, Е.П. Ларионова «Инновационные технологии сушки растительного сырья», УНИВЕРСИТЕТ им. В.И. ВЕРНАДСКОГО. № 3 (41). 2011. С.371-376]. Сушка в ДКВИС проводится на первой ступени в конвективной сушилке во взвешенном закрученном слое и на второй ступени - вакуумном шкафу [3].

Эксперимент проводился следующим образом: тыкву сорта «Мичуринская» промыли, очистили от семечек и кожуры, нарезали соломкой и взвесели. После чего загрузили в первую камеру конвективной вакуум-импульсной сушки. В процессе сушки происходил обдув тыквы горячим воздухом с температурой, при которой не происходит денатурация находящихся в составе тыквы биологически активных веществ (стадия нагрева-продувки); после этого подача горячего воздуха прекращалась и в сушильной камере создавался вакуум (стадия вакуумирования).

Для сравнения также проводилась конвективная сушка без вакуума, в которой при тех же условиях благодаря скорости подачи горячего воздуха удалось добиться сушки в кипящем слое. Для контроля результатов исследуемое сырьё выгружалось через равные промежутки времени и взвешивалось с точность до +0,5 г.

Таким образом в результате эксперимента удалось получить зависимость скорости сушки тыква от выбранного способа (рис. 1).

Затем была проведена экстракция высушенного материала. Сушёную тыкву помещали в экстрактор универсальной экстракционно-выпарной установки, где материал подвергался импульсному воздействию (длительностью 0,1-0,3 с), после чего был залит под вакуумом предварительно нагретый до температуры 50 °С экстрагент (дистиллированная вода). Вакуум на протяжении эксперимента поддерживался на уровне 1517 кПа, температура - 54-56 °С.

Теория экстрагирования основана на литературе Г.А. Акселеруд, М.В Лысян-ского «Экстрагирование (система твёрдое тело - жидкость)», М.В. Лысянского «Экстрагирование в пищевой промышленности». Исследование вакуумных насосов проводилось по литературе Родионова Ю.В. Совершенствование теоретических методов расчета и обоснования параметров и режимов жидкостнокольцевых вакуумных насосов с учетом особенностей технологических процессов в АПК. -Тамбов, 2013. - 434 е.]. Тепломассообменные процессы описывались по литературе [11, 12, 13].

60

50

tf 40 s

| 20 со

10 О

О 20 40 6 0 80 1 00 120 140 1 60

Время сушки, мин.

Рис. 1. Экспериментальные данные скорости сушки тыквы сорта «Мичуринская»

Коэффициент молекулярной диффузии определялся на установке, разработанной в ТГТУ, в зависимости от температуры материала. Экстрагировалось большое количество растительных материалов: крапива, иссоп, монарда, мать-и мачиха, кипрей узколистный, лук, укроп, яблоки сортов «Антоновка обыкновенная», «Богатырь», «Жигулёвское», «Лобо», черемуха, черноплодная рябина, редиска, топинамбур, пастернак, чеснок сорта «Юбилейный». Базовым растительным сырьём была выбрана тыква сорта «Мичуринская», поскольку её плоды отличаются как высоким содержанием сухих веществ (16-25 %), так и Сахаров (11,3 %), витамина С (8-12 мг/%), каротина (6-8 мг/%), пектина и других биологически активных веществ

[4, 16].

Запишем основные зависимости водного экстрагирования растительных материалов. Данные закономерности аналогичны для любых пористых материалов с небольшими изменениями. Так как в экстракционном процессе участвуют вещества из растительного материала, т.е. масса пористого скелета не изменяется, тога мерой извлекаемого вещества также является его массовая доля в частицах (1):

X. = = —

"*, (1) где М - масса извлекаемого вещества, кг; Мк -масса пористого тела, кг; X - массо-держание пористого тела,

Также мерой извлекаемого вещества может являться объёмное содержание вещества, которое находится отношением массы вещества к объёму пористого тела.

Для частиц с растворимыми веществами массосодержание определяется произведением объёмной доли пор, заполненных (или которые могут быть заполненными) жидкостью (раствором), и концентрации раствора в порах.

При нахождении части раствора с концентрацией в закрытых порах массосодержание вычисляется как сумма произведений объёмной доли пор на концентрацию в порах и объёмной доли закрытых в инертном носителе пор на концентрацию раствора в закрытых порах. Объемное содержание определяется как отношение суммы объёмной доли пор и произведения объёмной доли закрытых в инертном носителе пор на концентрацию раствора в закрытых порах к произведению объёмной доли занимаемой инертным носителем, и плотности носителя.

При отсутствии закрытых пор отношение полученного к начальному массосо-держанию равно отношению, полученному к конечному объёмному содержанию и полученной к конечной концентрации.

Если записать систему уравнений, состоящую из уравнений - баланса вещества, баланса массы, баланса объема, позволяющую описать извлечение веществ из твердого пористого тела в жидкий экстрагент и решить её с ведением расчёта массы вещества по обеим фазам и учетом нахождения части вещества в закрытых порах, можно сделать вывод, что наступление равновесия не связано с влагосодер-жанием.

Скорость процесса экстрагирования растительных веществ определяется, в первую очередь, лимитирующей (минимальной) стадией, т.к. движущая сила и диффузионное сопротивление на каждой из них различно. Следует отметить, что увеличение гидромодуля способствует увеличению движущей силы, однако увеличиваются и энергетические затраты на выделение целевого продукта (выпаривание), транспортирование. Это приводит к увеличению аппарата. В то же время прямое использование экстрагента с растворимыми веществами на хлебобулочных, макаронных предприятиях положительно сказывается на организации производства. На эффективность процесса экстрагирования влияют направление взаимодействия фаз, способы подготовки растительного сырья. При экстрагировании жидкостью веществ из растительного материала важным является их расположение. Так, хлорофилл находится в поверхностной зоне, что позволяет рассмотреть процесс экстрагирования без предварительной сушки, тогда следует упростить конструкцию аппарата (рис. 2).

Главная особенность экстрагирования растительного сырья состоит в том, что физические свойства материалов влияют на все стадии процесса; при анализе и расчете процесса в лабораториях и промышленных установках принят интервальный метод.

Массообмен осуществляется молекулярной и конвективной диффузией, которая представляется в виде переноса вещества в поле неоднородных концентраций вследствие хаотического движения частиц веществ.

Аналитически поле концентраций записывается зависимостью:

С =

цга<1 С =

ВС дп

где х, е, г - координаты; С - концентрация, моль/м3; I к изоконцентрадпонной поверхности.

время, с; п - нормаль

±_

СЫЗЬВ — г-——

^Тг^- 1

гтг ■ -ГГГГП

Рис. 2. Схема технологической линии производства экстрактов: 1 - бак для экстрагента; 2

- аппарат для сушки; 3 - аппарат для эсктракиии; 4, 10 - аппараты для дистиляции; 5, 11

- бак для сбора дистиллята; б - аппарат для измельчения; 7 - бак для сбора готового экстракта; 8 - мойка; 9 - аппарат для выпаривания; 12 - жидкостнокольцевой вакуумный насос; 13 - аппарат для разлива продукта; 14 - аппарат для упаковки продукта

При помощи закона Фика описывается молекулярная диффузия и устанавливается связь между плотностью диффузионного потока и градиентом концентраций на выделенной в пространстве поверхности. Следствием закона Фика является дифференциальное уравнение диффузии:

Вт дх2

>

где D- коэффициент диффузии, м2/с.

Стоит отметить аналогичность формулирования закона Фика и дифференциального уравнение диффузии с законом Фурье и дифференциального уравнения температуропроводности (5, 6):

ц = —Л дгаа' Т

г

дт _ д^г

дt ~ а дх*

>

где д - плотность теплового потока, Вт/м2; Т - температура, К; А - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); а - коэффициент температуропроводности, м2/с.

Для решения данной задачи необходимо:

- экспериментально определить зависимость коэффициентов теплопроводности и температуропроводности в зависимости от рода растительного вещества, температуры, вакуума;

- проинтегрировать дифференциальное уравнение нестационарной диффузии. Основное уравнение диффузионного переноса вещества из растительного вещества в экстрагент предлагаем в виде уравнения:

/ = 9гаа ц

>

8{± _ Тг ~

)

где Ь\\ - коэффициент массопроводности;р. - химический потенциал, ац - коэффициент потенциале прово дности:

Н

>

где С\- концентрация, отнесенная к единице массы. Сокращенная запись Д2 - оператор Лапласа:

дг

Данное уравнение может быть записано в декартовых, цилиндрических и сферических координатах.

Для описания диффузии в жидкой движущейся среде используется дифференциальное уравнение конвективной диффузии, из которого при решении в декартовых координатах выводится уравнение коэффициента диффузии О0с [м2/с ] при бесконечном разбавлении, основанные на мольной концентрации:

по - —.

и -

>

где Я - газовая постоянная, Дж/(моль-К); Т- температура, К; Ра = 96 500 Кл/ г - экв;

АI

п+, п. - валентности аниона и катиона; - предельные (нулевые концентрации)

ионные проводимости, Смхсм2/моль.

Коэффициент, не являющейся физической константой интенсивности массо-отдачи /3 выражает всю сложность явлений переноса растворимых веществ на поверхности растительного тела.

Выразим уравнением, аналогичным уравнению для теплоотдачи Ньютона-Рихмана плотность диффузионного потока ] от поверхности растительного тела к жидкому экстрагенту (12):

где }3 - коэффициент массоотдачи, м/с, сп - концентрация на поверхности твёрдого тела, %масс.; с' - концентрация экстрагента, %масс.

Важным элементом при исследовании и расчете экстрагирования является экспериментальное определение данного коэффициента в зависимости от вакуума, рециркуляции и свойств растительного материала

Молекулярную диффузию в зависимости от температуры на примере исследуемой тыквы сорта «Мичуринская» можно представить функцией (рис. 3):

Р'Ю9 ,м2/с

Рис. 3. Изменение коэффициента диффузии тыквы, сорта «Мичуринская», в зависимости от изменения влагосодержания

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Два кинетических коэффициента - молекулярный коэффициент диффузии О, (экспериментально определяется Дмитриевым В.М.) и коэффициент массоотдачи /3 показывают две противоположные стороны переноса. Как видно из рис. 3 данный коэффициент отражает только диффузионные свойства твердого растительного материала и зависит от температуры и концентрации. Коэффициент массоотдачи наоборот, зависит от размера частиц и конструкции аппарата, обеспечивающие гидродинамическую обстановку процесса. Данный коэффициент показывает вид экстрагирования. На основе этого делаем вывод о том, что предлагаемая экстракция - вакуумная периодическая. Следовательно, если определить коэффициент диффузии в растительном материале и коэффициент массоотдачи, то по этим величинам можно сделать вывод о правильности конструкции аппарата пли отдельного его элемента. Исследование правильного применения и энергоэффективность вакуумного оборудования в экстракционной установке являются важной задачей организации процесса и требуют детального изучения [7, 14, 18, 19].

Для описания процессов извлечения записывается дифференциальное уравнение диффузии с краевыми условиями:

^ = В Г'С,; С, = С,(х,у,г, Л = )

С1{х!у^г 0) = Со0: = ...../т)

где & - концентрация в пределах ¿-й пористой частицы; Со - начальная концентрация жидкости в порах, индекс «п» означает поверхность, к - коэффициент массоотдачи, кмоль/м2-с-(ед. движ. силы).

Решение данной системы является совокупность функций:

= Фг(*,у,2,0(£ = 1,2,3 г .,.,т) где Сн — начальная концентрация жидкости в аппарате.

Решение системы (1) получаем, введя в неё переменные (2) и выполняя преобразования Лапласа, получаем систему:

рМ1 = 072М; 0 = 1,2гЗ,...,тУ|

Решение данного уравнения запишем:

М1 (х,у,г, р) = МI(х,у,г, р)pN Путем двойного осреднения получим:

М — М # рМ

(3)

Для окончательного решения задачи о кинетике извлечения воспользуемся одним из способов обратного преобразования Лапласа

Л' + ВЫ = 1/р

(4)

Окончательно соотношение (4) совместно с (3) даёт решаемую систему:

М -

N =

м* \

1+РрМ* ( rE-pM^J

В результате теоретический и экспериментальный расчеты имеют сходимость в районе 5 %, что подтверждает предложенные зависимости.

Для эффективного водного экстрагирования растительных материалов необходимо провести ДКВИС. На основании зависимостей и зонального метода предложена методика расчета экстрагирования растительных продуктов с применением вакуума. Теоретические и экспериментальные исследования показали хорошую сходимость водного экстракта тыквы сорта «Мичуринская» с применением вакуума.

ЛИТЕРАТУРА

1. Anarbaeva, O.E. Ways of increasing the efficiency of the extraction process from raw materials of plant origin / O.E. Anarbaeva, O. V. Krieger // Food Innovation and Biotechnology: Mat. V int. scientific, conf. - FGBOU VO "Kemerovo Technological Institute of Food Industry (University)", 2017. S. 271-273.

2. Danilin S.I. Waste-free complex processing of pumpkin / S.l. Danilin, V.F. Vin-nitskaya // Coll .: Import-substituting technologies and equipment for deep complex processing of agricultural raw materials: materials of the 1st All-Russian conference with international participation, 2019 .— P. 254-258.

3. Ivanova E.P. Development of technology for the preparation of dry sourdough based on vegetable raw materials for the production of functional bakery products: dis. ... Cand. s.-kh. sciences. - Michurinsk, 2016.151 p.

4. Ivanova I.V., Rodionov Yu.V., Danilin S.I. Nikitin D.V. Growing and complex processing of pumpkin varieties "Michurinskaya": monograph. - Tambov: Michurinsk Publishing House, 2019 - 112 p.

5. Kazub V.T., Koshkarova A.G., Rudobashta S.P. Experimental study of extraction modes // Modern Science and Innovations. 2017. No. 3 (19). S. 122-127.

6. Perfilova, O. V. The use of microwave, infrared heating in the technology of obtaining carrot powder from pomace / O.V. Perfilova // Bulletin of the Voronezh State University of Engineering Technologies. - 2019. - T. 81. - No. 1 (79). - S. 144-148.

7. Potapov A.N., Potapova M.N. Improvement of methods for studying processes during extraction in solid-liquid systems. In the collection: Innovations in food biotechnology. Proceedings of the International Symposium. Edited by A.Yu. Prosekova. 2018.S. 334-339.

8. Problems and prospects for the production of vegetable powders / Yu.V. Rodi-onov, O.V. Lomakina, D.V. Nikitin [et al.] // Technologies of food and processing industry of the agro-industrial complex - healthy food products. - 2019. - No. 1 (27). -S. 69-77.

9. Development of an innovative resource-saving technology for processing fruits and vegetables / O.V. Perfilova, G.O. Magomedov, V.A. Babushkin [and others] // Science and Education. - 2019. - T. 2. - No. 1. - P. 40.

10. Development of technological recommendations for organizing the production of functional food products from local fruit and vegetable raw materials / V.F. Vinnitska-ya, E.I. Popova, D.V. Akishin [and others] // Bulletin of Michurinsky State Agrarian University. - 2018. - No. 1. - P. 101-106.

REFERENCES

1. Anarbaeva, O.E. Ways of increasing the efficiency of the extraction process from raw materials of plant origin / O.E. Anarbaeva, О. V. Krieger // Food Innovation and Biotechnology: Mat. V int. scientific, conf. - FGBOU VO "Kemerovo Technological Institute of Food Industry (University)", 2017. S. 271-273.

2. Danilin S.I. Waste-free complex processing of pumpkin / S.I. Danilin, V.F. Vin-nitskaya // Coll .: Import-substituting technologies and equipment for deep complex processing of agricultural raw materials: materials of the 1st All-Russian conference with international participation, 2019 .— P. 254-258.

3. Ivanova E.P. Development of technology for the preparation of dry sourdough based on vegetable raw materials for the production of functional bakery products: dis. ... Cand. s.-kh. sciences. - Muchirinsk, 2016.151 p.

4. Ivanova I.V., Rodionov Yu.V., Danilin S.I. Nikitin D.V. Growing and complex processing of pumpkin varieties "Michurinskaya": monograph. - Tambov: Michurinsk Publishing House, 2019 - 112 p.

5. Kazub V.T., Koshkarova A.G., Rudobashta S.P. Experimental study of extraction modes // Modern Science and Innovations. 2017. No. 3 (19). S. 122-127.

6. Perfilova, О. V. The use of microwave, infrared heating in the technology of obtaining carrot powder from pomace / O.V. Perfilova // Bulletin of the Voronezh State University of Engineering Technologies. - 2019. - T. 81. - No. 1 (79). - S. 144-148.

7. Potapov A.N., Potapova M.N. Improvement of methods for studying processes during extraction in solid-liquid systems. In the collection: Innovations in food biotechnology. Proceedings of the International Symposium. Edited by A.Yu. Prosekova. 2018.S. 334-339.

8. Problems and prospects for the production of vegetable powders / Yu.V. Rodionov, O.V. Lomakina, D.V. Nikitin [et al.] // Technologies of food and processing industry of the agro-industrial complex - healthy food products. - 2019. - No. 1 (27). - S. 6977.

9. Development of an innovative resource-saving technology for processing fruits and vegetables / O.V. Perfilova, G.O. Magomedov, V.A. Babushkin [and others] // Science and Education. - 2019. - T. 2. - No. 1. - P. 40.

10. Development of technological recommendations for organizing the production of functional food products from local fruit and vegetable raw materials / V.F. Vinnitska-ya, E.I. Popova, D.V. Akishin [and others] // Bulletin of Michurinsky State Agrarian University. - 2018. - No. 1. - P. 101-106.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.