CC BY
30
665.3.061.3.001-7:665.002.3:537
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ МАСЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ К ИЗВЛЕЧЕНИЮ МАСЛА С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕАГЕНТОВ
Е.ГЇ И.А.
КОШЕВОЙ,
ЛЕОНТЬЕВ
Д. Г. КВАРАЦХЕЛИЯ,
Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт
Известно, что межфазным натяжением на границе масло—поверхность частиц и прочностными свойствами белковых дисперсных структур можно управлять под воздействием различных факторов. Наряду с использованием таких факторов, как влажность, температура, время, продолжается поиск новых факторов, способствующих повышению эффективности подготовки материала к извлечению масла.
Для снижения связи масла с поверхностью частиц в работах [1, 2] предложено использование поверхностно-активных веществ ПАВ\ отходы рафинации растительных масел — фосфатиды, нормальные и кислые мыла [3]. Известен способ совмещения рафинации масла и подготовки масличных материалов к прессованию и экстракции с использованием растворов щелочи на стадии влаготепловой обработки.
Представляется, что обобщенным подходом к совершенствованию подготовки за счет применения реагентов является включение в число факторов pH среды. Кроме.отклонения pH воды, идущей на увлажнение, в кислую или щелочную область путем добавки кислот и щелочей, существует способ изменения pH воды путем электрохимической активации жидких систем ЭАЖС.
Применение ЭАЖС — новое научно-техническое направление в совершенствовании химической и пищевой технологии, основанное на процессе перевода жидкостей в метастабильное состояние электрохимическим анодным или катодным (униполярным) воздействием и использование обработанной жидкости для направленных физикохимических воздействий на технологические объ-.екты [4, 5, 6|.
При использовании ЭАЖС в технологических процессах, особенно в начальный период релаксации, наблюдается повышенная физико-химическая
реакционность. Реакционная способность электролитов, получаемых при электролизе, практически полностью определяется количественным химическим составом
Цель работы — совершенствование подготовки масличных материалов семян подсолнечника с применением ЭАЖС.
При проведении лабораторных исследований использованы методы анализа и контроля, разработанные во ВНИИЖ, [7].
В качестве основных факторов, влияющих на процесс подготовки, выбраны: pH среды, температура и время обработки материала. Для планирования эксперимента применен насыщенный факторный план Рехтшафнера [8] (таблица), в котором достигнута минимизация числа опытов. План состоит из двух подматриц для кислой и щелочной среды, перекрывающихся при нейтральном'-значении pH.
Таблица
Но-
мер
опы-
та
Кодированные
переменные
д2
-ї.З
Натуральные переменные
кислая среда
С pH
щелочная среда
°С pH мин
1 -! 130 7.0 30 130 12,0 30
-1 1 130 2,0 60 130 7,0 60
-1 -1 130 2,0 30 130 7,0 30
1 1 130 7,0 60 130 12,0 60
0 1 80 4,5 60 80 9,5 60
1 0 80 7.0 45 80 12,0 45
-1 0 80 2.0 45 80 7.0 45
0 -I 80 4,5 30 80 9,5 30
1 -! 105 7,0 30 105 12,0 30
О 0 105 4,5 45 105 9,5 45
106 0 0 0 105 4,5 45 105 9,5 45
Юн 0 0 0 105 4,5 45 105 9,5 45
ЭАЖС получали электроактивацией 0,1%-ного водного раствора .МаС1 на лабораторной установке.
Измельченный масличный материал увлажняли до 9% методом распыления ЭАЖС при комнатной температуре. Затем его термостатировали в закры-
8 -1
9 О
10а О
тых а ратур 5% о Эф зла о стой і Раї ции 7 / = 5' в кол( и гид жива, ремеи на ка экспе ние 1 ал за проце матер ступеї
По.) фильт профи ни отС теля г и дов шкаф} лучені ступеї
ИЗВЛЄ1
Ма<
где С
С НС
Для ва изе экспе
Резуль постро которы вид:
АЦ
+ 1,145 - 1,5/
3:537
ІКТРО-
чески
миче-
товки с при-
ий ис-зрабо-
,их на мпера-зниро-й фактором іан со-ючной значе-
Таблица
ые
я среда 1 мин
0 ЗО ) 60 ) зо 0 60 5 60
.0 45 0 45
5 ЗО .0 ЗО 5 45
5 45
,5 45
,%-НОГО сновке, ажняли инатной в закры-
тых ампулах в течение заданных времени и температуры. Доведение влажности материала до 4,5— 5% осуществляли в сушильном шкафу.
Эффективность подготовки масличного материала оценивали по результатам лабораторной простой многоступенчатой экстракции.
Растворителем служил бензин гексановой фракции ТУ 6—09—3375—78. Температура экстракции ? = 50°С. Масличный материал (100 г) помещали в колбу емкостью 1000 см3, оснащенную мешалкой и гидрозатвором. Температуру экстракции поддерживали с помощью термостата. Интенсивность перемешивания — 150 об/мин. Время экстракции на каждой ступени — 30 мин. После проведения, эксперимента материал в колбе отстаивали в течение 10 мин. Мисцелла декантировалась, а материал заливался свежей порцией растворителя, и процесс экстракции продолжался. Соотношение материал—растворитель — 1:3 по массе (на первой ступени 1:4, для пропитки материала).
Полученную мисцёллу после каждой ступени фильтровали, объем фильтрата замеряли. Из профильтрованной мисцеллы после каждой ступени отбирали пробу 25 мл. Для удаления растворителя пробу помещали на водяную баню при Б5°С и доводили до постоянного веса в сушильном шкафу при 80'С. Далее производили пересчет полученного веса на весь объем мисцеллы на данной ступени и таким образом находили количество извлеченного масла по ступеням экстракции.
Масличность шрота определяли по формуле:
.юо%, (!)
М
шр.
G нас G м
где G м — количество масла в навеске (100 г) экстрагируемого материала, г; выход масла по ступеням с накоплением, г (п — номер ступени, для которой определяется масличность шрота);
— навеска масличного материала.
Для оценки максимально возможного количества извлеченного масла N max анализировали по
данным зависимость
N п
G
экспериментальным /. \
N,
f
при п оо и соответственно
\"7
п
•0.
Результаты по N max для каждого опыта позволили построить трехфакторные регрессионные модели, которые после статистической обработки имеют вид:
N КИСЛ = 36,96 + 1,906x1 + 0,605x2 + 0,34хз + + 1,145xix2 + 108x1X3 + 3,14х? — 1,353x1 —
,573хз
(2)
N щел = 36,844 + 1,313X1 + 0,591X2 + 0,195х3 + +0,729X1X2 + 1,842хТ + 1.036л& (3)
Получение значимых квадратичных эффектов свидетельствует-о нелинейности и наличии экстремумов функций. Также построены зависимости по уравнениям (2) и (3) для характерных случаев. Характерным является получение экстремумов как в кислой, так и в щелочной области, что связано с различным механизмом воздействия реагента с белками и поверхностью масличного материала.
Полученный экстремум концентрации водородных ионов среды (pH 4,3), близкий к изоэлектри-ческой точке белков подсолнечника, согласуется с представлением о переходе белков в структурно уплотненное состояние с сокращением внешней поверхности и, соответственно, ослаблением связи масла с материалом.
Существование экстремума в щелочной области (pH 10—12) следует, видимо, объяснить известным накоплением отрицательного заряда на макромолекулах белка, по мере которого происходит их развертывание и ослабление внутримолекулярных гидрофобных взаимодействий с агрегированием частиц мягки. Возникновение белковых агрегаций обусловливает снижение удельной площади поверхности мятки и уменьшение связанности с ней масла. Одновременно с ростом pH увеличивается реакционная способность нейтрализации кислотных компонентов в масличном материале с образованием ПАВ, которые также ослабляют связи масла с материалом.
Базируясь на проведенных исследованиях, а также дополнительных технологических оценках качества получаемых продуктов, разработан новый способ подготовки масличного материала к извлечению масла |9].
ЛИТЕРАТУРА
1 Леонтьевский К.Е., Тихонов М.И., Чудновская М.А. О
влиянии ПЛИ на выход масла при прессовании // Масложировая пром-сть. — 1962. — № 10. — С. 17.
2. Минасян Н.М. Исследование и разработка технологических режимов подготовки и экстракции масла из зародышевых отходов промышленной кукурузы: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Краснодар, 1971. — 24 с.
3. Тарасов В.Е. Совершенствование подготовки масличных материалов к извлечению масла с применением поверхностно-активных веществ: Автореф. ... дис. канд. техн. наук. — Краснодар, 1985.
4. О механизме электрохимической активации Веществ / Бахир В.М., Кирпичников П.А., Лиакумович А.Г., Спектор М.Е.. Мамаджанов У.Д. // Изв. АН УзССР, Сер. техн. наук, 1982. — Т, 4. — С. 70—74.
5. О природе электрохимической активация сред / Кирпичников П.А., Бахир 15.М., Гамер П.У., Добреньков Г.А., Лиакумович А.Г., Фридман Б.С,, Агаджанян СИ. // Докл. АН СССР,— Т. 286. — 1986. — № 3. — С. 663—666.
6 Щербаков В.Г. Биохимия и товароведение масличного сырья. — М.: Пищевая пром-сть, 1979. — 336 с.
7.' Руководство по методам исследования, техно' чическому 9. контролю и учету производства в масло-жи,ювой промышленности / Под общ. ред. В.П. Ржехиня ' ,Г. Сергеева. --
Л.: ВНИИЖ, 1967, Т/1, кн. 1, 2; 1973. 2.
8. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. —
М.: Финансы и статистика, 1981. — 262 с.
Способ получения масел из масличного материала / Положит, реш. Госком по делам изобр. и откр. по заявке № 4887088/13—(115864) / Тарасов В.Е., Кошевой Е.П., Арутюнян Н.С.. Кварацхелия Д.Г. и др.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 29.06.92
665.1.033.001.24
ОБРАЗОВАНИЕ КВАЗИТВЕРДОГО ЯДРА И НА ОТЖИМ МАСЛА В ЧЕРВЯЧНОМ
ЕГО ВЛИЯНИЕ ПРЕССЕ
Ю.А. ТОЛЧИНСКИЙ
■ Харьковский политехнический институт
Описание движения двухфазной среды, состоящей из агрегата частиц и жидкости, в канале червячного пресса представляет собой сложную задачу. Практическим приложением решения данной задачи является процесс прессования масличного материала при производстве растительных масел [ 1, 2].
Вязкость прессуемого м.-п<- риала сложным образом зависит от елаготепловой обработки и давления [3]. Масличный материал обладает сильным
адгезионным взаимодействием с металлом и быстро отвердевает при перегреве и движении с малой величиной кинематического сдвига.
Наиболее близкой моделью сплошной среды, обладающей упомянутыми свойствами, является модель Бингама, или вязкопластичности [4). В этой модели есть два реологических параметра: пороговое напряжение сдвига Т0 и вязкость /л . В последнее время в ряде исследований была установлена зависимость вязкости от давления и свойств масличного материала [3, 5]. В настоящей статье сделана попытка определить характеристики течения масличного материала в рамках вязкопластической модели и уче> !'ь их влияние на отжим и фильтрацию ма'сла
Основная особенность вязкопластического течения — образование квазитвердого ядра (область безсдвигового течения). В зависимости от давления в материале и граничных условий эта область может располагаться внутри области течения или примыкать к ее границам. В последнем случае ядро имеет скорость границы.
Для характеристик контура квазитвердого ядра
анализ течения в прямоугольном канале приводит к следующим уравнениям и соотношениям:
+Х2у+!2) Ч/2+ (1 +Х^Г1'2)^21
Яу оо -у-ф1
“--у+ф+ —
Я.
ф±= \ ±^у±1(у+-Г) -1
1+-
О+Х^12)^
(1
1+Х-
■ 52
1-52
Я=(1 -)&<*/ОпУК У00= То/дР/дв, Г =(к/2ц)дР/д9, уітг — ± /?уоо- т. / [4г (1 -Луоо)], 0=г/й, Х=Л/а, £ = х/а, (1)
где у~(£) — контуры верхней и нижней границ ядра;
/г, а — высота и ширина прямоугольного канала соответственно;
— скорость верхней границы канала;
Ут— максимальные значения контуров границ ядра,
г — координата вдоль оси канала.
В соответствии с (1) контур ядра представляет собой овал, который целиком размещается внутри прямоугольника с координатами Ут, £т, а величина находится из уравнения:
Х~£т)
(2)
где у0 — координата центра ядра на оси ОУ.
В квазитвердом ядре отсутствует сдвиг, однако вокруг ядра возможно течение как с продольным, так и с поперечным сдвигом. Если скорость верхней границы канала имеет поперечную-составляющую Щ , то контуры ядра изменяются. Учет-этих изме-
нений
только
г
/4=0 В =(!
где
Г /її
От* от фи; С росп ние в при фї го сопл териал матиче ядре н сопрот вое в о течени
На с цессе, двухфа на пра дель от для прі форму; вдоль с
1 =рц
где р/
а -О
В фс везде ^ учесть ректир риала, нии со прониі
Пюр
ния ди
Л.Д., I Мельш ко В.Ф. Л.Ю.; Ї
KpacнoJ
Рус.-/ № 124: Изу.*: чении
