Разработка и научное обоснование способа экстрагирования из ячменя, желудей и цикория жидким диоксидом углерода

• Автор: Плюха, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Содержание

Условные обозначения.

Введение.
Глава 1. Современное состояние теории, техники и технологии экстрагирования из сырья растительного происхождения.

1.1. Характеристика диоксида углерода как экстрагента.

1.2. Характеристика растительного сырья как объекта экстрагирования

1.3. Механизм экстрагирования из сырья растительного происхождения

1.4. Современные способы и оборудование для проведения процесса экстрагирования из растительного сырья. Кинетические закономерности экстрагирования в системах тврдое теложидкость

1.5. Выводы по главе. Общая схема исследований

Глава 2. Экспериментальное исследование процесса извлечения экстрактивных веществ из ячменя, желудей н цикория диоксидом углерода

2.1. Подготовка сырья к экстрагированию.

2.2. Исследование физикомеханических показателей сырья.
2.3. Экспериментальная установка и методика проведения исследований.
2.4. Кинетика извлечения экстрактивных веществ из сырья растительного происхождения
2.5. Определение коэффициента диффузии экстрактивных веществ в сырье растительного происхождения
2.6. Выводы по главе
Глава 3. Математическое описание процесса экстрагирования из растительного сырья различной геометрической формы.
3.1. Математическая модель процесса извлечения экстрактивных веществ
из сырья в форме сферы
3.2. Математическое описание процесса извлечения экстрактивных
веществ из сырья в форме неограниченной пластины.
3.3. Выводы по главе
Глава 4. Качественная оценка СОгэкстрактов и шрота
4.1. Исследование аромата СОгэкстрактов на анализаторе запахов МАГ8 с методологией Электронный нос.
4.2. Исследование химического состава СОгэксграктов. 0
4.3. Химический состав шрота ячменя, желудей, цикория
4.4. Обоснование области применения СОгэкстрактов и шрота.
4.5. Выводы по главе.
Глава 5. Практическое использование основных результатов работы
5.1. Аппаратурнотехнологическая схема производства СОгэкстрактов
5.2. Обоснование практической новизны работы.
5.3. Инженерная методика расчта СОгэкстрактора.
5.4. Расчет экономического эффекта от использования СОгэкстрактов
5.5. Выводы по главе. 8
Основные выводы и результаты
Литература


Во введении обоснована актуальность темы и определены основные направления, цель и задачи диссертационной работы, научная новизна и практическая значимость исследований. В первой главе отображены основные области применения ССЬ-экстрактов в промышленности. Рассмотрены современные способы и оборудование для экстрагирования из сырья растительного происхождения. Проанализированы существующие кинетические закономерности и математические модели процесса экстрагирования из растительного сырья. На основе проведённого анализа обоснован выбор объектов исследования и сформулированы задачи работы. Во второй главе приведены данные по физико-механическим показателям сырья: для условий опытов получены значения насыпной плотности и порозности слоя. Изложены результаты экспериментальных исследований кинетики экстрагирования из ячменя, желудей и цикория, предварительно высушенных, обжаренных перегретым паром до влажности % и измельчённых в крупку со средним диаметром 0,9 мм и в лепесток со средней толщиной 0, мм. В третьей главе построены математические модели процесса извлечения экстрактивных веществ из сырья в форме сферы и неограниченной пластины. В четвёртой главе исследованы аромат и химический состав С-экстрактов и шротов. В пятой главе разработана аппаратурно-технологическая схема получения С-экстрактов. Описана установка для экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода и конструкция опытно-промышленного экстрактора с псевдоожиженным слоем. Представлена методика расчёта С-экстрактора. Приведён расчёт экономического эффекта от использования результатов работы. В приложении к диссертации приводятся результаты экспонирования работы. Работа выполнена на кафедре промышленной энергетики ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий». Глава 1. В настоящее время интенсивно увеличивается использование сжиженных газов и их смесей для извлечения ароматических, вкусовых и биологически активных веществ из растительного сырья. Однако, из всех газов, подвергаемых сжижению и используемых в качестве растворителя, уникальной особенностью обладает диоксид углерода. Возможность его использования в различных отраслях пищевой промышленности позволяет говорить об универсальности данного ресурса. Широкое применение двуокись углерода нашла при проведении процесса экстрагирования[4,. Это характеризуется его свойствами, позволяющими проводить глубокое извлечение целевого компонента[,1,2,6]. Диоксид углерода является тем растворителем, который полностью при атмосферном давлении переходит в газообразное состояние, в отличие от других газов (бутан, хладоны, аммиак и др. Жидкая углекислота подавляет жизнедеятельность микроорганизмов и плесеней, что позволяет получать стерильные СОг-экстракты даже при использовании обсемененного сырья[,9,3]. Она термически устойчива при обычных температурах, химически инертна, и обеспечивает сохранность нативных свойств извлекаемых ею продуктов[7,0]. Экстрагирование жидкой углекислотой полностью исключает окисление вследствие отсутствия аэрации[8,9]. ССЬ-экстракты - высококонцентрированные вещества, которые сохраняют свои свойства при длительном хранении, легко дозируются, экономичны в употреблении[,,,,8]. Температурный диапазон применения жидкой углекислоты очень широк и позволяет экстрагировать сырье как в плюсовой так и в минусовой областях температур[]. Данное утверждение подтверждено на рис. SO ~6(l -w " 0 W f. Рис. В диаграмме фазового равновесия углекислоты (рис. Па и температурой -,6 иС, а также «критической точки» с давлением ,2 к! Дж/м-ч град. IO"* Пас; скрытая теплота испарения при °С - 5,4 кДж-кг; удельный объём - 1,6 м3/кг; поверхностное натяжение - 0,4 Н/м [3,4, ,,]. Важным физическим показателем жидкого диоксида углерода является диэлектрическая проницаемость, отражающая силу взаимодействия между молекулами вещества. Например, при 1>С диэлектрическая постоянная при С равна 2,, что характерно для неполярных соединений гексана и пентана. Состояние углекислоты в зависимости от параметров (температуры и давления) приведено в табл.