Химия и химические технологии /5. Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий

к.т.н. Папченко В.Ю.

Украинский научно-исследовательский институт масел и жиров Национальной аграрной академии наук

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКСТРАКЦИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

В мировой практике производства растительных масел в настоящее время существует два принципиально различных метода извлечения масла из растительного маслосодержащего сырья: прессование (механический отжим масла) и экстракция (растворение масла в легколетучих органических растворителях).

Эти два основных способа извлечения масла используются в технологии производства растительных масел либо самостоятельно, порознь, либо в определенном сочетании одного с другим, что диктуется, как правило, видом и качеством перерабатываемого масличного сырья.

Экстракция является одним из перспективных способов извлечения масла из семян. Поэтому широкое внедрение экстракционного способа производства растительных масел требует дальнейшего и непрестанного совершенствования основных процессов экстракции и ее аппаратурного оформления.

В настоящее время считается, что процесс экстрагирования состоит из трёх этапов массопереноса:

- перенос массы целевого компонента диффузионным путём из внутренних областей частиц экстрагируемого материала в пограничный слой, прилегающий непосредственно к частице;

- диффузионно-конвективный перенос целевого компонента через пограничный слой;

- конвективный перенос массы целевого компонента из пограничного слоя в окружающую жидкую фазу [1 – 4].

Целью данной работы является обобщение данных научно-технической и патентной литературы относительно экстракционного способа производства растительных масел и его интенсификации.

В таких работах как [1, 3, 5 – 12] частично изучено влияние отдельных факторов на полноту и скорость извлечения масла, а также есть общие представления о механизме процесса экстракции растительных масел, однако эти знания не охватывают всех проблем экстракции.

Проблема экстракции масла из высокомасличного сырья неразрывно связана с необходимостью интенсифицировать процесс извлечения.

Так, например, в работах по экстрагированию в системе твердое тело-жидкость [13 – 17] показано, что при экстрагировании необходимо выделять стадию пропитки экстрагируемого материала растворителем в начале процесса, так как этот этап существенно влияет на процесс в целом.

Как известно, коэффициент диффузии газа в газе на несколько порядков больше, чем коэффициенты диффузии газа в жидкости. Следовательно, в случае пропитки материала паром растворителя скорость будет намного больше, чем при пропитке чистым растворителем или мисцеллой [18]. Таким образом, применение паров растворителя интенсифицирует процесс экстракции только на первом этапе за счет ускорения стадии пропитки.

В практических условиях менее сложным кажется путь связанный с изменением температуры, но при этом следует учитывать, что температура влияет на растворимость и скорость процесса.

В настоящее время очень мало данных относительно исследований кинетики экстрагирования растительных масел [6 – 9, 11]. В процессе экстрагирования температура является тем фактором, который легко регулировать. Таким образом, исследования кинетики экстрагирования растительных масел и зависимости ее скорости от температуры, имеет прямое отношение к механизму процесса и важны для практики.

Как известно при повышении температуры экстракции тепловое движение молекул растворителя и масла ускоряются, а вязкость растворителя снижается, благодаря чему процесс диффузии протекает более интенсивно как внутри, так и снаружи частиц экстрагируемого материала.

Таким образом, ведение процесса вблизи точки кипения или при кипении экстрагирующей жидкости наиболее благоприятно для интенсификации экстрагирования.

Литература:

1. Гавриленко И.В. Маслоэкстракционное производство / И.В. Гавриленко. – М.: Пищепромиздат, 1960. – 247 с. 2. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров / [под ред. А.Г. Сергеева]. - Л.: ВНИИЖ, 1965. – Т.I. - кн. 2. 3. Белобородов В.В. Основные процессы производства растительных масел / В.В. Белобородов. – М.: Пищевая промышленность, 1966. – 479 с. 4. Белобородов В.В. Вопросы массо-, теплопереноса и технология экстракции растительных масел / В.В. Белобородов. – М.: Масло-жировая промышленность, 1974. – № 10. 5. Романков П.Г. Экстрагирование из твердых материалов / П.Г. Романков, М.И. Курочкина – Л.: Химия, 1983. – С. 256. 6. Белобородов В.В. Температурный фактор в кинетике процесса экстракции растительных масел / В.В. Белобородов, А.Г. Нещадим // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 1962. – № 4. – С. 133 – 139. 7. Гавриленко И.В. Маслоэкстракционный завод / И.В. Гавриленко – М.-Л.: Снабтехиздат, 1932. – С. 62. 8. Нещадим А.Г. Влияние температурных условий на эффект экстракции подсолнечных форпрессовых жмыхов в экстракторе ДС-70 / А.Г. Нещадим, В.Н. Курдюмов // Маслобойножировая промышленность. – 1961. – № 6. – С. 35 – 38. 9. Сердюк В.И. Опытная работа на экстракторе НД-1000 в условиях температурной интенсификации / В.И. Сердюк // Маслобойножировая промышленность. – 1961. – № 7. – С. 38 – 40. 10. Сердюк В.И. / Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 1961. – № 1. – С. 5 – 7. 11. Нещадим А.Г. К влиянию температуры на экстракцию маслосодержащих материалов / А.Г. Нещадим // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 1963. – № 4. – С. 53 – 57. 12. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров / [под ред. А.Г. Сергеева]. - Л.: НПО Масложирпром, 1974. – Т.I. - 592 с. 13. Аксельруд Г.А. Экстрагирование. Система твердое тело – жидкость / Г.А. Аксельруд, В.М. Лысянский. – Л.: Химия, 1974. 14. Аксельруд Г.А. Массообмен в системе твердое тело – жидкость / Г.А. Аксельруд. – Львов: изд. Львовского университета, 1970. 15. Аксельруд Г.А. Теория диффузионного извлечения веществ из пористых тел / Г.А. Аксельруд. – Львов: изд. Львовского политехнического института, 1959. 16. Альтшуллер М.А. О связи капиллярной пропитки и диффузионного извлечения из пористых материалов / М.А. Альтшуллер, Б.В. Дерягин. – В кн.: Исследование в области поверхностных сил. М., 1964. 17. Дерягин Б.В. О диффузионном извлечении из пористых материалов в процессе капиллярной пропитки / Б.В. Дерягин, М.А. Альтшуллер. – ДАН СССР, 1962. – Т. 146. – № 1. 18. Ключнин В.В. О механизме процесса экстрагирования растительных масел / В.В. Ключнин, В.Н. Марков // Масложировая промышленность – 1980. – № 2. – С. 8 – 11.