Развитие научных основ и разработка процессов и техники экстракции двуокисью углерода в пищевой промышленности

• Автор: Блягоз, Хазрет Рамазанович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 390 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. СОСТОЯНИЕ НАУКИ, ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ В ОБЛАСТИ С ЭКСТРАКЦИИ.
1.1. Перспективы экстракции двуокисью углерода в совершенствовании пищевой технологии

1.2. Техника и технология экстракции двуокисью углерода.

1.2.1. Двуокись углерода как растворитель и основные результаты исследований по экстракции растительного сырья с ее применением.
1.2.2. Особенности конструкций известных установок для экстракции жидкой двуокисью углерода.
1.2.3. Технология и техника экстрагирования двуокисью углерода при сверхкритических условиях.

1.2.4. Экстракции жидкофазных материалов двуокисью углерода.

1.3. Научные результаты исследования процесса экстракции двуокисью углерода.

1.3.1. Растворимость и коэффициенты диффузии высококипящих компонентов в сверхкритической двуокиси углерода.
1.3.2. Современные научные основы процесса экстракции и пути повышения его эффективности.
1.4. Выводы по аналитическому обзору и задачи исследования.
2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ДИФФУЗИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ ТВЕРДОФАЗНЫХ И ЖИДКОФАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДВУОКИСЬЮ УГЛЕРОДА.
2.1. Термодинамика систем с двуокисью углерода
2.1.1. Описание термодинамических состояний отдельных компонентов двуокись углерода, этанол, триацилглицерины.
2.1.2. Описание термодинамических состояний бинарных систем двуокись углерода этанол, двуокись углерода триацилглицерины
и триацилглицерины этанол.
2.2. Моделирование влияния факторов на равновесные и диффузионные свойства систем с двуокисью углерода.
2.2.1. Моделирование растворимости триацилглицеринов двуокисью углерода с сорастворителсм этанолом при сверхкритических
условиях.
2.2.2. Моделирование влияния термодинамических параметров температуры и давления на свойства растворимости и диффузии жировых компонентов в двуокиси углерода.
2.3. Диффузионные свойства и коэффициенты распределения в системе жирное масло, жирные кислоты двуокись углерода.
2.3.1. Коэффициенты диффузии триацилглицеринов и жирных кислот в двуокиси углерода при сверхкритических условиях
2.3.2. Коэффициенты распределения в системе жирные кислоты двуокись углерода при сверхкритических условиях
3. РАЗВИТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРОЦЕССА ТВЕРДОФАЗНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ДВУОКИСЬЮ УГЛЕРОДА
3.1. Постановка и решение задачи массообмена при экстрагировании слоя дисперсного материала.
3.1.1. Решение задачи массообмена в слое при отсутствии продольного перемешивания.
3.1.2. Решение задачи массопереноса в жидкой фазе, текущей в слое с продольным перемешиванием.
3.1.3. Решение задачи массообмена при экстрагировании слоя с учетом продольного перемешивания
3.2. Кинетика экстракции двуокисью углерода.
3.2.1. Определение параметров кинетики экстракции двуокисью углерода.
3.2.2. Исследования кинетики экстрагирования слоя при сверхкритических условиях.
4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЖИДКОФАЗНОЙ ЭКСТРАКЦИИ В МАССООБМЕННИКЕ С ПОРИСТОЙ ПЕРЕГОРОДКОЙ.
4.1. Концентрационные распределения по длине аппарата.
4.1.1. Распределения концентрации в аппарате при отсутствии продольного перемешивания по обеим фазам.
4.1.2. Распределения концентрации в аппарате с продольным перемешиванием по обеим фазам.
4.1.3. Распределения концентрации в аппарате при прямотоке с отсутствием перемешивания по одной из фаз.
4.1.4. Распределения концентрации в аппарате при противотоке с отсутствием перемешивания по одной из фаз. .
4.2. Анализ эффективных режимов экстракции в мембранном экстракторе.
4.3. Теоретический анализ экстракции в массообменнике с пористой перегородкой.
4.3.1.Постановка и решение задачи массообмена в массообменнике с пористой перегородкой.
4.3.2. Экспериментальные исследования процесса экстракции жирных кислот из растительных масел двуокисью углерода.
5. РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ И ТЕХНИКИ ЭКСТРАКЦИИ ДВУОКИСЬЮ УГЛЕРОДА
5.1. Обоснование устройства и принципа действия батарейной экстракционной установки.
5.1.1. Оценка эффективности батарейной экстракции.
5.1.2. Математическое моделирование динамики процесса батарейной экстракции.
5.1.3. Описание батарейной экстракционной установки.
5.2. Обоснование процессов для сверхкритической экстракции.
5.2.1. Преимущества предлагаемой сверхкритической экстракции двуокисью углерода с сорастворителем.
5.2.2. Моделирование процессов экстракции и разделения в системе триацилглицерины двуокись углерода этанол
5.2.3. Описание универсальной экстракционной установки
5.3. Обоснование экстракционной установки с пористой перегородкой для переработки жидкофазных материалов.
5.3.1. Математическое моделирование эффективных режимов работы массообменника с пористой перегородкой.
5.3.2. Описание экстракционного аппарата для жидкофазных материалов.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Поскольку двуокись углерода находится одновременно в пространствах 7 и теплообменника 6, разница давления в аппарате будет равна той, которую создает компрессор, т. МПа. Это позволяет упростить его конструкцию. Экстракционную камеру заполняют измельченным хмелем при закрытых клапанах 3 и 4. Для удаления воздуха ее продувают газообразной двуокисью углерода, затем открывают клапан 3. Делают это для поднятия давления и создания возможности жидкой двуокиси углерода подняться в камеру и пропитать сырье. Полученная мисцелла поступает по трубе 5 через регулирующий клапан 6 в межтрубное пространство 7, где она нагревается от труб. Жидкая двуокись углерода испаряется из раствора и по межтрубному пространству теплообменника и трубе поступает в компрессор. Парообразный растворитель сжимается компрессором и при этом нагревается. Сжатые пары через теплообменник попадают в трубное пространство теплообменника 8. Здесь сжатые пары конденсируются сжижаются. Тепло паров, охладившихся до температуры конденсации, а также скрытая теплота парообразования передаются раствору экстракта в межтрубном пространстве теплообменника 8. Это приводит к тому, что жидкая двуокись углерода, находящаяся в межтрубном пространстве 7, меняет свое состояние и выделяется из раствора в виде пара. Жидкий растворитель, образующийся в трубном пространстве теплообменника 8, поступает в резервуар . С и далее поступает в экстракционную камеру 1. После экстрагирования всех веществ из хмеля клапаны 6 и закрывают, и оставшийся в камере 1 жидкий растворитель используют для очистки камеры 2 от воздуха. Во время разгрузки камеры 1 аналогично работает камера 2. По мере увеличения концентрации экстрагированных веществ в межтрубном пространстве теплообменника 8, в какойто момент она превышает их растворимость в жидком диоксиде углерода и образует подвижный слой в нижней части межтрубного пространства 7. Периодически продукт сливают через отверстие и клапан . Технология и техника экстрагирования двуокисью углерода при сверхкритических условиях. Состав растительных масел и жиров зависит от природы растения и региона, где оно выращено . Компоненты состава группируются следующим образом глицериды, свободные жирные кислоты и сопутствующие вещества . Глицериды представляют собой эфиры жирных кислот и глицерина и являются основным компонентом жиров ,. Жирные кислоты бывают насыщенные и ненасыщенные , находятся в связанном и свободном состоянии . Сопутствующими веществами являются фосфатиды, пигменты, ароматические и вкусовые вещества, альдегиды и кетоны, терпены . Для того чтобы произвести пищевые масла, сырые масла должны быть, вопервых, извлечены из масличных семян прессованием или экстракцией гексаном и затем освобождены от свободных жирных кислот и сопутствующих веществ одним из способов рафинации . В существующих процессах сырые масла рафинируются щелочной нейтрализацией и вакуумной паровой дистилляцией . Процесс экстракции сверхкритическими газами делает возможным объединить различные сепарационные процессы экстракции и рафинации в единый процесс 1. Более того, с учетом применяемого давления исключено проникновение кислорода в оборудование и, следовательно, исключается окисление ценных ненасыщенных жирных кислот. В первом и втором варианте селективность сверхкритического газа требуется только для очистки и фракционирования, а не для экстракции сырого масла в третьем варианте масло извлекается растворителем вместе со свободными жирными кислотами и сопутствующими веществами и получается, как продукт из газовой фазы, фракционированием. Для этого требуется сверхкритический газ с высокой поглощающей способностью. Условия процесса для удаления кислот и дезодорации сырых растительных масел и жиров разработаны фирмой i из Мюльхейма Рур и Исследовательским институтом . В Исследовательском институте реализован непрерывный процесс экстракции, обычно получаемое сырое экстракционное масло подается в насадочный автоклав сверху. Газ при заданных сверхкритических условиях течет в противотоке к сырому маслу и насыщается маслом, жирными кислотами и сопутствующими веществами, слизи и твердые частицы сырого масла остаются в автоклаве как остаток.