CC BY
34
і-4, 1994
воздух, 1 через полной
!ЫЙ ИЛИ
пиль <3, упает в 1грузке, не кон-ым воз-
/ар очи-обессо-нтиль 4
ханиче-гся зна-гуры и воздей-]рок их
1на для воздуха I и хра-продук-1яет: не ткани, -идрида слабить дидных >ующих ологию ость их продук-
ов бакте-.В. Боро-
ых филь-зодств / і др. //
диты при гомиздат,
ГИЧЄСКИМ
3-є изд., ,414.
664.123.4.002.237
ВЛИЯНИЕ ПОДГОТОВКИ ЭКСТРАГЕНТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ (ЭВР) НА ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ
Е.Г. СТЕПАНОВА, Е.П. КОШЕВОЙ
Кубанский государственный технологический университет
Интенсификация процесса экстрагирования сахара из свеклы возможна как за счет уменьшения толщины стружки, так и улучшения условий мас-сообмена [1]. Последний, по мнению многих исследователей, достигается с помощью экологически чистых электрофизических методов воздействия на экстрагент и стружку. К числу таких .методов относят электроплазмолиз [2], предвари-
трагирование стружки, позволяют получить диффузионные соки с высокими показателями чистоты и хорошими фильтрационно-седиментационны-ми свойствами [11]. Однако, как подтверждает экономическая оценка, при подготовке всего экстрагента путем электроактивации, несмотря на снижение расходов топлива, извести и газа на очистку полученного сока, значительно возрастает себестоимость сахара за счет повышенных затрат электроэнергии. В связи с этим в производствен-
Таблица 1
Соль Режим электро-обработки ЭВР- католит Пар Кол-во экстрагента, % к массе стружки Показатели диффузионного сока Содержание сахара в жоме. %
Тип с, % рн ис- ход- ное /. А и, В т, мин pH ЕЬ, мВ <• ‘С Р. кПа pH СВ са- ха- ра чис- тота коллоиды. % на 100 СВ реду- циру- ющие веще- ства. % эффект очистки на диффузии, %
ЭВР пар %
Суль- 0,01 4.8 4,5 11,0 5,5 5,0 -790 80 43 20 І0 5,9 10,4 9,15 87.98 4,08 0.292 17,5 0,29
фат алю- 0,02 4,6 5,0 12,0 8,0 5.3 -860 81 45 30 35 6,0 10,4 9,18 88,27 3,95 0,196 19,7 0.30
миния 0,03 4,3 6,5 14,0 15,0 5,5 -910 82 47 25 10 6.2 10,3 9.17 89.03 3,89 0,207 -25,7 0,30
Сульфат 0,01 4,9 4,0 9.0 6.0 5,5 -780 81 45 30 10 5,1 10,5 9.23 87,90 4.45 0,198 16,9 0,32
железа 0,02 4,7 5.0 11,0 7,0 5,4 -815 80 43 20 10 6,0 10,6 9,32 87,92 4.24 0,311 17,3 0,29
0,03 4,5 5,0 12,0 10,0 5,5 -870 81 45 30 20 6,1 10,4 9,15 88,00 4,30 0.280 і 7.9 0,30
Хлорид 0,01 5,2 4,0 10,0 4,5 5,5 -800 82 47 25 15 6,3 10,5 9,25 88,10 4,03 0,298 18.5 0,31
калышя 0,02 5,1 5,0 12,0 5,0 5,5 -820 82 47 30 10 6.2 10,3 9,10 88.35 3,97 0,214 20,3 0,29
0,03 4,9 4.5 11,0 4,5 5,3 -790 80 43 20 15 6.1 10,4 9,22 88,65 3.92 0,257 22,7 0,30
Примечание. Нормальный (клеточный) сок
і 5 ,85 18.3 15,7 85,79 0.295 —
тельное вакуумирование стружки [3], применение низкочастотных механических колебаний [4], ультразвука [5], пульсаций [6], ультрафиолетового излучения [7}. широко известна разработанная в последние 10-15 лет принципиально новая эффективная технология электроэкстракции, исключающая традиционную известково-углекислотную очистку диффузионного сока [8—101.
Нами исследована возможность использования ЭВР при подготовке экстрагента и предварительной тепловой обработке стружки. Показано, что слабоконцентрированные растворы сульфатов и хлоридов солей поливалентных металлов (на основе А1, Ре, Са), электроактивированные в диафраг-менном электролизере в течение 5-15 мин при силе тока / = 4,5—6,5 А, напряжении II = = 10-14 В, времени г = 4,5-15,0 мин до достижения pH католита и анолита 5,0-5,5 и редокс-по-тенциала ЕЙ ± 760-800 мВ, направленные на экс-
ный сезон 1992/93 г. успешно апробирован способ, предусматривающий проведение обработки свекольной стружки с использованием ЭВР и экстрагирование сахара из нее при общепринятых условиях температуры и продолжительности процесса.
Согласно этому способу предварительная обработка стружки осуществляется ЭВР названных солей (концентрация с = 0,01-0,03%, температура Г = 78~80°С) и острым насыщенным паром (/ = 80-83°С, р = 45-47 кПа) в течение 60-90 с [12].
При подготовке экстрагента с использованием ЭВР указанных типов и концентраций солей происходит изменение его термодинамических и физико-химических свойств за счет образования группы простых и сложных химических соединений. Так, наряду с реакцией разложения воды и образованием свободного водорода получают высокоактивные гидриды и гидрооксиды, коагулиро-
ванные и осажденные коллоидные примеси экстрагента и органические вещества, которые придают католиту многие положительные свойства катализатора окислительно-восстановительных процессов. При сдвиге pH от исходного значения изменяется сорбция присутствующих одно- и двухвалентных анионов (С1 , Э04 ) на гидрокомплексах, носящая ионообменный характер и усиливающая коагулирующие свойства католита.
Результаты экспериментов, представленные в табл. 1, дают основание полагать, что при подготовке экстрагента с использованием ЭВР в количестве, необходимом для пропитки и смачивания поверхности стружки, происходит удерживание коллоидных веществ и высокомолекулярных соединений, благодаря чему снижается содержание сухих веществ СВ и коллоидов в диффузионном соке. Совместная обработка стружки ЭВР и острым насыщенным паром за счет большого комплекса несахаров свеклы и примесей экстрагента на поверхности стружки придает ей повышенную прочность.
Для определения реологических свойств свежей свекловичной стружки, а также обработанной указанным способом и полученного в результате экстрагирования свекловичного жома проведены исследования по методике [131. На рисунке представлены зависимости показателей деформации сжатия образца стружки или жома £, %, от времени т, снятые по индикатору при нагрузке 60 Н и разгрузке.
Графики построены для стружки а: свежей — кривая /, обработанной в течение 60 с дистиллированной водой при ґ = 80°С — кривая 2 (способ 1), 0,03% -ным раствором сульфата алюминия — кривая 3 (способ 2), смесью ЭВР (і = 80°С) и пара (? = 82°С, р = 47 кПа); жома б, полученного из стружки, обработанной тремя описанными способами — кривые 5, 6, 7 соответственно.
Расчетные характеристики основных механических свойств стружки и жома приведены в табл. 2. Они хорошо согласуются с литературными данными о значениях модуля упругости стружки, полученной из свеклы различного качества.
Таблица 2
Показатели Стружка, обработанная по способу Жом. полученный по способу
све- жая 1 2 3 1 2 3
Модуль упругости £5,10-5. Па 38,06 45.38 47,20 58,16 13,11 15.73 21.45
Модуль эластичности £эл10~5- Па 90,77 78,67 73,75 58.16 16,86 13,11 10.26
Модуль пластичности Епл- И)*5. Па 1,45 1.13 1,21 1,89 0,45 0,51 0,59
Упругость по Ребиндеру Уу. А 35,06 28,28 29,61 30,30 6,06 6,65 7.82
Пластичность Я, % 64,94 71,72 70,39 69,70 93.94 93,35 9218
Пластическая вязкость 9ПЛ-Ю-5, Па-с 7,70 26,62 22,48 21,24 72,74 69,41 65,56
Эффективная вязкость ПэфЮ~$. Па-с 14,92 14,90 14,87 14,70 1,49 1,49 1.49
Как видно из табл. 2, в результате предварительной тепловой обработки различными экстрагентами нативная упругость стружки снижается. Однако при обработке ее экстрагентом, полученным с использованием ЭВР сульфатов и хлоридов солей поливалентных металлов в количестве, необходимом для пропитки и смачивания, общая и мгновенная упругость стружки, обработанной по способу 3, возрастает по сравнению с традиционным способом обработки. Одновременно несколько снижаются пластические свойства стружки, которые характеризуются необратимыми после снятия статической нагрузки деформациями. Результаты исследований свекловичного жома свидетельствуют о некотором сохранении его упругих свойств при обработке стружки по способу 3.
Таї вани сок с свею щего ракте тегш учете вратг
1. Ль
Те.
22'
2. За мо
3. Бу
Гф!
Пр(
4. Ма рої прс
5. Бе во;
6. Ст|
ЯКІ
ш
Пи
НЕ
В.К. 1 А.В. Г
Харько
Дву сей, г
НОМ I
части ческо< совокз текаю ставои являет ного я Изві жира
НОЙ С1
гомоф,
ВЄНН01 ских г услові делилс Для каусти ли ско темпер
;аниче-цены в рными зужки,
іблица 2
іучен-
юсобу
"І З
З 21,45
1 10.26
0,59
і 7,82 5 9218
1 65,56
) 1,49
ритель-агента-. Одна-
1НЫМ с і солей збходи-I мгно-по спо-
[0ННЫМ
колько І, кото-снятия 'льтаты льству-:войств
Таким образом, обработка стружки с использованием ЭВР позволяет получить диффузионный сок с высокими технологическими показателями и свекловичный жом с достаточными для последующего прессования структурно-механическими характеристиками, а также моделировать условия тепломассообмена в экстракционном аппарате с учетом геометрических параметров стружки и возврата жомопрессовой воды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лысянскнй В.М. Процесс экстракции сахара из свеклы. Теория и расчет. — М.: Пищевая пром-сть, 1973. —
224 с.
2. Загорулько А.Я. Получение диффузионного сока с помощью электроплазмолиза / / Сахарная пром-сть. — 1958.
— № 5. — С. И.
3. Буренков Н.А. Вакуумирование свекловичной стружки при получении диффузионного сока // Сахарная пром-сть. — 1958. — № 10. — С. 7.
4. Макеев А.С., Бевзуненко B.C., Буренков Н.А. Вибрирование при диффузионном процессе / / Сахарная пром-сть. — 1956. — № 8. — С. 36.
5. Бенин Г.С. О применении ультразвука в сахарном производстве / / Сахарная пром-сть. — 1964. — № 5. — С. 15.
6. Стратиенко О.В., Лобода П.П., Лысянскнй В.М. Влияние низкочастотных механических колебаний на экстракцию сахара из свекловичной стружки // Изв. вузов, Пищевая технология. — 1970.- -г К» 4. — С. 157.
7. Влияние обеззараживания питательной воды ультрафиолетовыми лучами на микробиологическое разложение сахарозы на диффузии /Фельдман А.И., Фесюн Н.Н., Миненко Е.В. и др. / Тез. докл. научно-техн. конф. «Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевой и перерабатывающей отрасли АПК*. 24-26 сент. 1991 г. — Киев: КТИПП, 1991. — С. 147.
8. Поведение структурных элементов растительной клетки в электрическом поле / Карпович Н.С., Бажал И.Г., Гулый И,С. и др. // Сахарная пром-сть. — 1981. — № 10. —
С. 32.
9. Получение диффузионного сока электрохимическими способами / Бажал И.Г., Ворона Л.Г.. Купчик М.П. и др. // Сахарная пром-сть. — 1982. — № 3. — С. 19.
10. Новые способы получения и очистки диффузионного сока / М.П. Купчик. В.В. Манк, Л.Г. Ворона и др. — М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1985. — 22 с.
11. Степанова Е.Г., Кошевой Е.П. Технологические эффекты процесса экстрагирования сахара из свеклы с применением ЭАЖС / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1992.
— № 3-4. — С. 55.
12. Полож. решение* НИИГПЭ от 21.04.93 по заявке
№ 5054791 /13 от 16.07.92. Способ получения диффузионного сока из сахарной свеклы/Кошевой Е.П..
Степанова Е.Г.
13. Мачихнн Ю.А., Мачихин С.А., Гуськов А.А. Реология пищевых масс. — М.: Пищевая пром-сть, 1971. — 460 с.
14. Хелемский М.З., Ерошенко И.А. Результаты исследований физико-механических свойств ткани сахарной свеклы / / Сахарная пром-сть. — 1972. — № 11. — С. 47.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 08.12.93
668.1.033.1
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОМЫЛЕНИЯ НЕЙТРАЛЬНОГО ЖИРА ПРИ КАУСТИЧЕСКОМ ДООМЫЛЕНИИ
В.К. ТИМЧЕНКО, З.Н. ТОВСТОЛУГ,
А.В. ПОПСУЙШАПКА, А.Б. ЧУМАК
Харьковский политехнический институт им. В.И. Ленина
Двухстадийная схема омыления жировых смесей, принятая в качестве основной в отечествен^ ном мыловарении, достаточно изучена лишь в части карбонатного омыления. Между тем, каустическое доомыление представляет собой сложную совокупность параллельно и последовательно протекающих реакций, обусловленных сложным составом карбонатной массы, основной из которых является омыление триацилглицеринов нейтрального жира водным раствором гидроксида натрия.
Известно, что процесс омыления нейтрального жира при наличии сформировавшейся мицелляр-ной структуры карбонатной массы протекает как гомофазный [1]. Однако нет сведений о количественной оценке кинетических и термодинамических параметров омыления триацилглицеринов в условиях каустического доомыления, что и определило задачу настоящего исследования.
Для выявления закономерностей в кинетике каустического доомыления жировых смесей изучали скорость и глубину процесса в зависимости от температуры и величины избытка гидроксида на-
трия. О скорости и полноте омыления судили по количеству остающегося нейтрального жира в про-
