автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Математическое моделирование и совершенствование процесса экстракции масла из фосфолипидного концентрата

на правах рукописи

ЛОБАНОВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ МАСЛА ИЗ ФОСФОЛИПИДНОГО КОНЦЕНТРАТА

Специальности: 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств и 05.18.06 - Технология жиров, эфирных масел и

парфюмерно-косметических продуктов

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

Краснодар - 2003

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом

университете.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Б.Н. Константинов; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Е.А. Бутина;

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Т.В. Мгебришвили; кандидат технических наук Т.М. Багалий.

Ведущая организация: Северо-Кавказский филиал ВНИИЖиров

Защита диссертации состоится 4 июля 2003 года в 1230 на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, Краснодар, ул. Московская, 2.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

(ул. Московская, 2)

Автореферат разослан 2 июня 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

М.В. Жарко

-" -и

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важной задачей, стоящей перед пищевой промышленностью России, является обеспечение населения высококачественными и полезными для здоровья продуктами питания.

Увеличение объема производства продуктов питания повышенной пищевой ценности обуславливает необходимость роста объемов выпуска отечественных биологически активных добавок (БАД). Одной из перспективных натуральных БАД являются растительные фосфолипиды.

Ассортимент отечественных фосфолипидных продуктов представлен несколькими видами фосфолипидных концентратов, получаемых при водной гидратации нерафинированных растительных масел. Особое место среди фосфолипидных концентратов занимают пищевые подсолнечные фосфолипиды (ППФ), представляющие собой фосфолипидные концентраты с улучшенными качественными показателями, полученные по технологии гидратации с использованием методов электромагнитной активации на различных стадиях процесса и мягких температурных режимов. Использование обезжиренных фосфолипидов в качестве пищевых добавок к продуктам питания предпочтительнее, чем фосфолипидных концентратов. Это обусловлено повышенным содержанием в них собственно фосфолипидов, практическим отсутствием нежелательных примесей, высокими органолептическими и физиологическими свойствами.

Наиболее распространенный способ получения пищевых обезжиренных фосфолипидов заключается в четырехкратной периодической экстракции масла ацетоном из подсолнечного фосфолипидного концентрата. Основными недостатками периодической экстракции являются: высокий расход ацетона и энергии на его регенерацию из низкоконцентрированных мисцелл; значительная продолжительность процесса. Поэтому актуальной является Задача совершенствования процесса экстракции масла из фосфолипидного концентрата. Эффективный метод решения этой задачи базируется на применении методов математического моделирования. В связи с тем, что технология получения обезжиренных фосфолипидов из отечественного сырья находится в стадии интенсивной разработки, различные стадии процесса экстракции масла из фосфолипидного концентрата изучены недостаточно полно. Учитывая сказанное, актуальной является разработка математических моделей и совершенствование процесса экстрак-

ции масла из фосфолипидного концентрата.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с федеральной НТП Минобразования РФ «Разработка теории фазового равновесия в системах «жидкость - капиллярно-пористое тело», типичных для пищевого возобновляемого сырья» (№ гос. регистрации 01200103156).

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы состоит в разработке математических моделей и совершенствовании процесса экстракции масла из фос-фолипидных концентратов с целью получения высококачественных пищевых обезжиренных фосфолипидов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение равновесия в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон»;

- выявление влияния массовой доли масла на температуру кипения масляно-ацетоновых мисцелл;

- разработка математической модели равновесия трехкомпонентной смеси «фосфолипиды - масло - ацетон» для описания равновесия в системах «ППФ -ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон»;

- идентификация поровой адсорбционной модели равновесия «капиллярно-пористое тело - жидкость» для обеих систем;

- исследование кинетики экстракции масла ацетоном из ППФ и частично обезжиренных фосфолипидов и определение коэффициентов внутреннего мас-сообмена;

- разработка математической модели процесса однократной экстракции масла из ППФ;

- разработка математической модели процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов;

- расчет конструктивных размеров и определение технологических режимов работы противоточного пульсационного экстрактора типа «труба в трубе» производительностью по обезжиренным фосфолипидам 25 кг/ч;

- сравнение качественных показателей пищевых обезжиренных фосфолипидов, полученных по известной и усовершенствованной технологиям;

- разработка технологической схемы и технологических режимов усовершенствованного процесса экстракции масла из ППФ.

Научная новизна. На основании собственных экспериментальных данных по равновесию в системах «ППФ - ацетон», «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» и «масляно-ацетоновая мисцелла - пары ацетона», показано, что

диаграммы равновесия систем «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фос-фолипиды - ацетон» существенно отличаются друг от друга. Причем, энергия связи между молекулами твердой и жидкой фаз выше в системе «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон». Разработана математическая модель равновесия расслаивающейся трехкомпонентной смеси «фосфолипиды - масло - ацетон», учитывающая растворимость фосфолипидов в масляно-ацетоновой мис-целле. Для каждой системы определены настраиваемые параметры модели: удельное число центров взаимодействия в поровой мисцелле и энергетические параметры взаимодействия масла с ацетоном, масла с фосфолипидами и ацетона с фосфолипидами. Показано, что для системы «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» как энергия взаимодействия, так и число центров взаимодействия выше, чем для системы «ППФ - ацетон». Для системы «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» определена величина коэффициента внутреннего массообмена.

Разработана математическая модель процесса однократной экстракции масла из ППФ, которая учитывает растворимость фосфолипидов в мисцелле. Разработана математическая модель процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов, которая учитывает двухфазность потока фосфолипидной суспензии и массопередачу как от поровой мисцеллы фосфолипидов в наружную мисцеллу фосфолипидной суспензии, так и от нее в экс-

t

трагент.

Практическая значимость. Усовершенствован процесс экстракции масла из ППФ путем проведения процесса в две стадии: первая - однократная экстракция масла ацетоном из ППФ; вторая - противоточная экстракция масла из частично обезжиренных фосфолипидов в пульсационном экстракторе типа «труба в трубе».

Определены конструктивные размеры противоточного пульсационного экстрактора типа «труба в трубе» производительностью по обезжиренным фос-фолипидам 25 кг/ч.

Разработана технологическая схема и технологические режимы усовершенствованного процесса обезжиривания ППФ. Ожидаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованного процесса экстракции масла из ППФ при выработке 200 кг/сутки обезжиренных фосфолипидов составляет более 1,3 млн. руб/год.

Результаты настоящей диссертационной работы приняты к внедрению научно-производственной фирмой «Росма-Плюс».

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Международной научно-практической конференции «Продовольственная индустрия юга России. Экологически безопасные энергосберегающие технологии хранения и переработки сырья растительного и животного происхождения» (г. Краснодар, 2000 г.), на Научно-технической конференции «Молодые ученые -пищевым и перерабатывающим отраслям АПК (технологические аспекты производства)» (г. Москва, 2000 г.), на Международной конференции молодых ученых «От фундаментальной науки к новым технологиям. Химия и биотехнология активных веществ, пищевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии» (гг. Москва - Тверь, 2001 г.), на I Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов» (г. Москва, 2001 г.), на III Региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, КГАУ, 2001 г.), на Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (г. Орел, 2001 г.), на IV Международной научно-технической конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов» (г. Ульяновск, 2001 г.), на Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России» (г. Уфа, 2002 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Продовольственная безопасность как важнейший фактор национальной безопасности страны и роль информационно-консультационных служб АПК в ее обеспечении» (г. Пенза, 2002 г.), на Всероссийском семинаре «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (г. Барнаул, 2002 г.), на VIII Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов» (г. Москва, 2002 г.), на Международной научно-практической конференции «Научные основы и практическая реализация технологий получения и применения натуральных структурообразователей» (г. Краснодар, 2002 г.), на Международной научно-практической конференции «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств» (г. Краснодар, 2002 г.), на Международной конференции молодых ученых «От фундаментальной науки - к но-

вым технологиям. Химия и биотехнология биологически активных веществ, пищевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии» (г. Тверь, 2002 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ: из них 3 статьи, 16 тезисов докладов на конференциях и 1 положительное решение на выдачу патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературных источников (202 наименования) и 3 приложений. Работа изложена на 178 страницах, содержит 28 рисунков и 26 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе на основании анализа литературных данных рассмотрены способы и технологии получения фосфолипидных продуктов. Сделан вывод о том, что наиболее перспективной из них является технология, базирующаяся на обезжиривании фосфолипидных концентратов ацетоном. Эта технология позволяет получать пищевые порошкообразные фосфолипиды с высокими органолеп-тическими и физиологическими свойствами, которые используются в качестве БАД к продуктам питания. Установлено, что для получения пищевых обезжиренных фосфолипидов, отвечающих требованиям ТУ 9146-001-9478486-01, необходимо использовать ППФ высшего сорта или фосфолипидные концентраты марок ПП-1, ПВП-1 и СП-1. Использование ППФ предпочтительнее ввиду более высоких качественных показателей ППФ, чем фосфолипидных концентратов. Учитывая это, в настоящей работе проводилось изучение, математическое моделирование и совершенствование процесса экстракции масла из ППФ. Для решения задачи совершенствования процесса обезжиривания ППФ рассмотрены особенности процесса экстракции из капиллярно-пористых материалов, математические модели и способы описания равновесия в системах «масличный материал - масляная мисцелла». Для описания равновесия принята поровая адсорбционная модель, на единой основе описывающая как поровую мисцеллу, так и наружную мисцеллу. Произведен критический обзор существующих конструкций экстракторов. Для противот очной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов выбрана конструкция пульсационного экстрактора типа «труба в трубе». Рассмотрены методы расчета и математические модели процесса экстрагирования из твердых капиллярно-пористых материалов. Для матема-

тического моделирования процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов выбрана ячеечная модель.

Во второй главе разработана математическая модель равновесия расслаивающейся трехкомпонентной смеси «фосфолипиды - масло - ацетон» для систем «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон». Анализ треугольных диаграмм равновесия в этих системах (представлены в главе 3) показал, что, во-первых, системы «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» имеют ограниченную область расслаивания; во-вторых, фосфолипиды, в отличие от традиционных капиллярно-пористых масличных материалов, растворяются в масляно-ацетоновой мисцелле. Это усложняет задачу описания равновесия в этих системах, так как принятая за основу поровая адсорбционная модель равновесия не учитывает растворимость твердого тела.

В связи с незначительной растворимостью фосфолипидов в масляно-ацетоновой мисцелле выполнена декомпозиция задачи описания равновесия в трехкомпонентных смесях «фосфолипиды - масло - ацетон» на две задачи. Первая - описание растворимости фосфолипидов в наружной масляно-ацетоновой мисцелле. Вторая - описание равновесия между поровой мисцеллой частично обезжиренных фосфолипидов и наружной мисцеллой без учета растворимости фосфолипидов в мисцелле. Обеспечена согласованность обеих частей задачи.

По равновесным данным в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» описана зависимость массовой доли фосфолипидов в масляно-ацетоновой мисцелле Х^^от массовой доли масла в ней Х1Н. Для описания использован полином третьей степени

Хън = Агх\н + Л2Х ,2я + АхХхн +4), (1)

где А3, А2,А1,А0- коэффициенты уравнения растворимости (1), определенные с помощью стандартной методики по программе Ехе1. Их значения составляют: = 8-Ю-6; А2 =-б-1(Г5; 4=510ц ; А0 =0,0176.

Для описания равновесных зависимостей объемной доли масла в поровой мисцелле фосфолипидов от объемной доли масла в наружной мисцелле в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» применена поровая адсорбционная модель равновесия «капиллярно-пористое тело -жидкость». Математическое описание включает следующие уравнения.

Наружная масляно-ацетоновая мисцелла представляет собой трехкомпо-нентную (масло, ацетон и растворенные фосфолипиды) систему, для которой справедливо выражение

Х1Н+Х2Н+ХЭН (2)

где Х^ц, Х2Н, Хзн- массовые доли в наружной мисцелле масла, ацетона и фосфолипидов. Перепишем уравнение (2) в виде

А = 1-ХШ-Х2Н-ХЗН=0, (3)

где Д- функция цели в пошаговом методе расчета значения Х\Н в алгоритме математической модели равновесия смеси «фосфолипиды - масло - ацетон».

Массовые доли масла Х1 и ацетона в наружной мисцелле без учета растворенных в ней фосфолипидов могут быть рассчитаны по выражениям

Х\ = у х\" ; х2=1-хх. (4)

Л\Н +л2 И

Мольные доли масла X" и ацетона X" в наружной мисцелле без учета

растворенных в ней фосфолипидов могут быть рассчитаны по выражениям

Xй - Х11М1_

1 Х]/М1+(1-Х1)/М2'

где М\ = 882, М2 = 58 - молярные массы масла и ацетона, кг/кмоль.

Поверхностные доли масла <р\И и ацетона (р2И в наружной мисцелле без

учета растворенных в ней фосфолипидов рассчитываются по выражениям

<Рш = > „ • (6) Хх +Х2 -д2

где q\, <72 - поверхности молекулы масла и ацетона (рассчитаны в главе 3 по таблицам Бонди).

Значение параметра 3\2Н, отражающего удельную поверхность первых молекул, занятую вторыми, в наружной мисцелле может быть определено по выражению поровой адсорбционной модели

тп'3\2н =(<Р\н -зпнХ'Ргн ~312я)> (?)

где Г|2- параметр, отражающий энергию взаимодействия молекул масла и ацетона между собой.

Значение з)2// определяется как имеющий физический смысл один из двух корней квадратного уравнения (7),

Значение параметра 3]2, отражающего удельную поверхность первых молекул, занятую вторыми в поровой мисцелле находится из выражения

*12=з12Я(1 -я), (8)

где а - удельное число центров взаимодействия в поровой жидкости.

Значение отношения определяется из выражения

32а

т £!£. = ФМ ~312Я ^

32а Ф1Н ~ 3\2Н

где з1а, (з2я) - отношение общей поверхности перекрытия молекул масла и центров взаимодействия (молекул ацетона и центров взаимодействия) к суммарной наружной поверхности молекул масла и ацетона в поровой мисцелле.

Учитывая равенство з,а + з2а = а, запишем выражение, из которого рассчитывается значение з1а по величине з1а / з2а

£12- = _£1«_. (Ю)

32 а а~3\а

Значение поверхностной доли масла в поровой мисцелле срх определяется по выражению

Ч>\ = <Р\н^~а) + 3\а- (и>

Мольная доля масла в поровой мисцелле частично обезжиренных фосфо-липидов Х"п может быть определена по соотношению

Х?п =---М--. (12)

Массовые доли маслаЛ^д и ацетона Х2П в поровой мисцелле рассчитываются по выражениям

Ххп =-х^Ь--, х2П = 1 - хш. (13)

Х?пМ1+(\-Х?п)М2

Выражения (5)-(13) представляют собой математическое описание зависимости равновесной массовой доли масла в поровой мисцелле фосфолипидов от

массовой доли масла в наружной мисцелле без учета растворимости фосфолипи-дов в поровой и наружной мисцеллах.

Расчет равновесия в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» заключается в определении состава поровой мисцеллы фосфолипидов (массовой доли масла) по известному составу наружной мисцеллы, которая является трехкомпонентной смесью «фосфолипиды - масло — ацетон».

Разработан алгоритм и программа расчета равновесия в трехкомпонентных смесях «фосфолипиды - масло - ацетон» по известной массовой доле ацетона в наружной мисцеллеХ2ц. Для систем «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» проведена идентификация поровой адсорбционной модели, определены значения трех настраиваемых параметров модели.

Разработана математическая модель процесса однократной экстракции масла из ППФ. Экспериментальные данные по кинетике экстракции в системе «ППФ - ацетон» (глава 3) показывают, что практически равновесное состояние системы достигается через 10 мин. Поэтому продолжительность процесса равновесной однократной экстракции масла из ППФ принята равной 15 мин.

Учитывая это, в математической модели однократной экстракции масла из ППФ принимается равновесие между частично обезжиренными фосфолипидами и наружной мисцеллой. На рисунке 1 представлена расчетная схема процесса однократной экстракции масла из ППФ.

Уравнения общего и покомпонентного (по маслу, фосфолипидам, ацетону) материальных балансов процесса однократной экстракции масла из ППФ имеют вид

сППФ +сА= °ЧОФ + ан ■ О4)

(*лпфХ\ППФ ~ ^пх\п +<3нх\н ■ (15)

& ППФ 0-^1 ППФ ) = ^ЧОФ ХЪ ЧОФ +(^НХЪН- (16)

СА =СПХ2П + О7)

Наружная кисшлг«

О"

Рисунок 1 - Расчетная схема процесса однократной экстракции масла из ППФ:

Расходы фосфолипидов СЗЧОФ и поровой мисцеллы &[/ в составе частично обезжиренных фосфолипидов связаны через удельный поровый объем частично обезжиренных фосфолипидов выражением

п УП - °пх\п . <*ПХ2П м„ч "3 ЧОФууд--+-. (18)

Р\ Рг

где =2-10 3м3/кг - удельный поровый объем частично обезжиренных фосфолипидов (рассчитан по равновесным данным как сумма объемов масла и ацетона в порах единицы массы фосфолипидов); рх и р2 - плотности подсолнечного масла и ацетона, кг/м3.

Система уравнений (14) - (18) совместно с уравнениями модели равновесия (1) - (13) является математическим описанием процесса однократной экстракции масла ацетоном из ППФ.

Известными величинами являются: расходы ППФ и ацетона СППФ, йА; массовая доля масла в ППФ Х]ППФ и удельный поровый объем фосфолипидов КД = 2-10~3 м3/кг. Расчет процесса обезжиривания ППФ заключается в определении неизвестных параметров покидающих экстрактор твердой и жидкой фаз.

Разработаны алгоритм и программа расчета процесса однократной экстракции масла из ППФ.

Для осуществления второй стадии обезжиривания ППФ - противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов не подходит абсолютное большинство известных экстракторов, что связано с невозможностью придания частицам фосфолипидов устойчивой структуры. Поэтому выбрана конструкция экстрактора типа «труба в трубе». Экстрактор включает несколько элементов. Каждый элемент состоит из наружной трубы и внутренней перфорированной трубы. Ее наружная поверхность обернута фильтровальной тканью, которая закреплена кольцевыми перфорированными хомутами. Внутренняя труба своими концами проходит через сальники - крышки наружной трубы.

Для расчета противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов использована ячеечная модель экстрактора. В целом по экстрактору имеет место взаимодействие трех потоков: взаимодействие фосфолипидной суспензии и экстрагента при их противоточном движении и взаимодействие час-

тиц фосфолипидов и наружной мисцеллы суспензии при прямоточном их движении.

По данным Алиева А.З. (автора экстрактора типа «труба в трубе») проведены расчеты, согласно которым^ при скорости течения потоков 0,1 м/с длина одной ячейки полного перемешивания равна 3 м. Количество ячеек (длина экстрактора) определялось в результате численного эксперимента на математической модели процесса противоточной экстракции.

На рисунке 2 представлены схема противоточного экстрактора «труба в трубе» и схема 1-й ячейки полного перемешивания в составе экстрактора (1-экстрагент, 2- фосфолипидная суспензия, 3- фильтровальная перегородка).

2,

®3*1Э

вН<

X1 Л1Л х'

ч у 1-1 Л1Н и' х'

х[э х' Г А1Э / м' тн-э "Л

I

1-1 з/ / /+1

Рисунок 2 - Схема противоточного экстрактора и »-й ячейки полного перемешивания

Фосфолипидная суспензия, состоящая из частично обезжиренных фосфолипидов и наружной масляно-ацетоновой мисцеллы, поступает в ячейку полного перемешивания, где она противоточно взаимодействует с экстрагентом. При этом происходит одновременный перенос масла из поровой мисцеллы частиц фосфолипидов в наружную мисцеллу фосфолипидной суспензии и из наружной мисцеллы суспензии в экстрагент через пористую перегородку.

Расход фосфолипидной суспензии Сс представлен в виде суммы

: + бл + б,.

(19)

Уравнение материального баланса по маслу для любой /-й ячейки полного перемешивания экстрактора имеет вид

ОнХ\н + °пКп + ад'э = СНХ\Н + ОпХ[п + ОэХ[э. (20) Объем перенесенного масла в /-й ячейке полного перемешивания из поровой мисцеллы фосфолипидов в наружную мисцеллу фосфолипидной суспензии М\у_я определяется из уравнений материального баланса по маслу и основного уравнения массопередачи

М'п-н = -Х[„У, м'п_и = КТР}ЬХ'1СР (21)

где АХ{ср~ разность равновесной и рабочей концентраций масла; /¡Гг/у=1,96 • 10"6 м3/с - произведение коэффициента массопередачи на поверхность частиц фосфолипидов суспензии для одной ячейки полного перемешивания (расчет КТЕ}- рассмотрен в главе 3).

Приравняв уравнения (21) с учетом АХ[СР, имеем

Оп(Х'<Й -х\п) = КТП (Х{[! -Х{") ■ (22)

¡п(Х\п ~х\п)

(Х\п -Х\п)

Объем перенесенного масла в г- й ячейке из наружной мисцеллы фосфо-липидной суспензии в экстрагент М'н_э может быть определен по уравнениям М'Н_Э=СЭ{Х[Э-Х£)- М'Н_Э=КР1Ж{Х\Н-Х\Э), (23) где К =2,0 -10"4 м3/с и =0,127 м2 - коэффициент массопередачи и поверхность массопередачи между наружной мисцеллой суспензии и экстрагентом через пористую перегородку для одной ячейки полного перемешивания.

Значение коэффициента массопередачи К рассчитано по данным диссертации Алиева для линейной амплитуды пульсаций в экстракторе 5п =6,5-10"4м.

Система уравнений (20) - (23) является математическим описанием процесса противоточной экстракции масла ацетоном из частично обезжиренных фосфолипидов в /-Й ячейке полного перемешивания экстрактора типа «труба в трубе». Для первой ячейки полного перемешивания известными являются следующие параметры: расход и состав фосфолипидной суспензии на входе в ячейку (экстрактор), расход суспензии на выходе из ячейки, расход и состав экстра-

гента на выходе из ячейки. Неизвестными являются параметрыХ1Э, Х\Г1 и Хц/. Алгоритм расчета процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов заключается в последовательном нахождении неизвестных параметров каждой ячейки экстрактора по системе уравнений (20) -(23) методом от «ячейки к ячейке». Математическая модель экстрактора реализована в виде программы для ПЭВМ.

В третьей главе экспериментально исследованы равновесие (рисунки 3, 4) и кинетика экстракции (рисунки 5,6) в системах «ППФ - ацетон» и «частично

обезжиренные фосфолипиды - ацетон». Данные по равновесию представлены также в виде зависимости объемной доли масла в поровой мисцелле фосфоли-пидов от объемной доли масла в наружной мисцелле Хх, рисунок 7.

Рисунок 3 - Треугольная диаграмма равновесия в системе «ППФ - ацетон»

Рисунок 4 - Треугольная диаграмма равновесия в системе «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» 8«

V ----- ---!

^ - -т--; г—т—.

О 5 10 15 20

Продолжительность экстракции, мин. —•— поров ая мисцелла —О— наружная мисцелла

Рисунок 6 - Кинетика экстракции в системе «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон»

Полученные экспериментальные данные по равновесию и кинетике исполь-

0 5 10 15 20 25 Продолжительность экстракции, мин. ■ поров ая мисцелла —о—наружная мисцелла

Рисунок 5 - Кинетика экстракции системе «ППФ - ацетон»

зованы для математического моделирования, совершенствования и расчета процесса экстракции масла из ППФ.

С целью проверки характера массопереноса масла из частиц фосфолипидов, рассчитано число В/, значение которого составляет 91. Это свидетельствует о внутридиффузионном характере массопереноса (2?; >30). Поэтому внешним сопротивлением массопереносу пренебрегали.

Фосфолипиды имеют сложный гранулометрический состав. Размер их частиц зависит от степени обезжиривания, метода получения. Поэтому затрудни-

тельно точно установить величину поверхности массообмена фосфолинидов . В связи с этим из данных по кинетике экстракции в системе «частично обезжи-

Ш

ренные фосфолипиды - ацетон» рассчитано произведение Кттт ■

гпцКт = Кт—— коэффициент массопередачи, отнесенный к единице массы

фосфолипидов; тт - масса фосфолипидов, поверхность которых равна По известной массе фосфолипидов в одной ячейке полного перемешивания проти-воточного экстрактора т'г рассчитано произведение КТР^ для ячейки

ктН - КштТ ■

Для определения параметра тп поровой адсорбционной модели экспериментально исследована зависимость температур кипения масляно-ацетоновых мисцелл от массовой доли масла в них, представленная на рисунке 8.

Х1п,

14 —

12. — 10 — в 6

4 ■ — 2 0

0 2 4 6 в 10 12 14 16 XI,*

Рисунок 7 - Зависимость объемной доли масла в поровой мисцелле фосфолипидов XI п от объемной доли масла в наружной мисцелле XI

0 10 20 30 40 50 60 70 80 Массовая доля масла в мкцелле, %

Рисунок 8 - Зависимость температур кипения масляно-ацетоновых мисцелл от массовой доли масла в них

Экспериментальные данные, представленные на рисунках 7 и 8, послужили основой для идентификации поровой адсорбционной модели равновесия для систем «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон». Оптимальное значение параметра г]2 составляет 4160 для наружной мисцеллы обеих систем (при г!2 =4160 сумма квадратов отклонений Я, температур кипения мисцелл, рассчитанных по поровой модели, от экспериментальных минимальна). Значения параметров г0 и а (при которых сумма квадратов отклонений расчетных мольных долей масла в поровой мисцелле от экспериментальных минимальна) для каждой системы найдены методом покоординатного

спуска Зейделя-Гаусса. Для системы «Т1ПФ - ацетон» значения параметров по-ровой адсорбционной модели составляют г]2 =4160, га= 0,01 и а - 0,025; для системы «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» - г12= 4160, та= 0,005 и а = 0,035.

В четвертой главе проведен численный эксперимент на математической модели процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов и рассчитаны геометрические размеры экстрактора типа «труба в трубе» производительностью по обезжиренным фосфолипидам 25 кг/ч. По результатам численного эксперимента определены зависимости объемной доли

масла в поровой мисцелле обезжиренных фосфолипидов от длины экстрактора Ь и от расхода экстрагснта!э. Чем выше значение Ь и Ьэ, тем ниже Х\П. На рисунке 9 представлена зависимость расхода экстрагента от длины экстрактора типа «труба в трубе» при получении обезжиренных фосфолипидов с объемной долей масла в поровой мисцелле = 1 % (массовой долей масла в обезжиренных фосфолипидах менее 2 %).

ию\ «

..'il- Я

м/с

90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 l. m

Рисунок 9 - Зависимость расхода экстрагента от длины экстрактора при получении обезжиренных фосфолипидов с Х\ц =1%

Для определения оптимальной длины экстрактора использована функция цели 2, равная сумме приведенных годовых затрат на экстрагент, амортизационных отчислений и эффективности капиталовложений. При увеличении Ь возрастают капитальные затраты на экстрактор и насосы, но снижаются затраты на экстрагент. Оптимальная длина экстрактора «труба в трубе составляет ¿=120 м, при этом 2-»тт.

На основании проведенных исследований разработаны технологическая схема (рисунок 10) и технологические режимы (таблица 1) усовершенствованного процесса экстракции масла из ППФ. Произведено сравнение качественных показателей продуктов, полученных по известной и усовершенствованной технологиям, таблица 2. Качественные показатели продуктов, полученных по обеим технологиям, идентичны.

Рисунок 10 - Технологическая схема усовершенствованного процесса обезжиривания ППФ:

1- емкость для растворения лимонной кислоты в ацетоне; 2- емкость для ППФ; 3- экстракторы для ППФ, 4- про-тивоточный пульсационный экстрактор типа «труба в трубе»; 5- приемный бункер; 6- вакуумсушилка; 7- фильтр; 8, 9, 10- винтовые насосы; 11- поршневой пульсатор; 12- патронный фильтр; 14-сборник мисцеллы; 15- выпарной аппарат; 16, 17- конденсаторы; 18- теплообменник; 19-фильтр мисцеллы

Таблица 1 - Технологические режимы процесса экстракции масла из ППФ

Наименование стадии процесса и показателя Величина показателя, технология

известная усовершенствованная

1. Подготовка ППФ к экстракции:

Температура нагрева ППФ, °С 55 55

Время нагрева, мин. 10 10

Концентрация раствора лимонной кислоты в реагенте, % 1,2 1,2

Количество реагента, % к массе ППФ 25 25

2. Однократная экстракция масла из ППФ:

Температура, °С 55 55

Массовое соотношение ППФ : ацетон 1:4 1 :3

Продолжительность экстракции, мин. 15 15

Объемная доля масла, %:

в наружной мисцелле 7,0 10,0

в поровой мисцелле ЧОФ 9,0 12,0

3. Противоточная (периодическая)* экстракция масла из

частично обезжиренных фосфолипидов (ЧОФ):

Температура экстрагента, °С 55 55

Массовое соотношение ЧОФ : ацетон* 1 : 4

Объемная доля ЧОФ в суспензии, % 50

Расход суспензии, м3/с 4,0 -10"5

Расход экстрагента, м3/с 7,0-10"5

Объемная доля масла, %:

в наружной мисцелле на выходе из экстрактора 0,17 0,17

в поровой мисцелле обезжиренных фосфолипидов 1,0 1,0

Массовая доля масла в обезжиренных

фосфолипидах, не более, % 2,0 2,0

Суммарная продолжительность экстракции, мин. 90 35

Суммарный удельный расход ацетона на экстракцию,

кг/кг обезжиренных фосфолипидов 14,5 12,88

* для известной технологии

Таблица 2 - Сравнение качественных показателей пшцевых обезжиренных фосфолипидов, полученных по известной и усовершенствованной технологиям

Обезжиренные фосфолипиды, полученные по

Наименование показателя технологии

известной у совершенствованной

Массовая доля, %:

влаги и летучих веществ 0,4 0,38

фосфолипидов 98,05 98,10

нейтральных липидов 1,55 1,52

продуктов окисления, нераство-

римых в днэтиловом_ эфире 0,06 0,07

Кислотное число, мг КОН/г 6,80 6,72

Перекисное число, 'А моль О/кг 0,06 0,05

Массовая доля ацетона, % отсутствие отсутствие

Групповой состав фосфолипидов,

% в пересчете на фосфолипиды:

Фосфатидилхолины (ФХ) 36,10 37,60

Фосфатидилэтаноламины(ФЭА) 27,00 24Д0

Фосфатидилинозитолы (ФИ) 15,90 17,70

Фосфатидилсерины (ФС) 5,10 5,30

Фосфатидилглицерины (ФГ) 13,50 13,00

Фосфатидные и полифосфатид-

ные кислоты (ФК + ПФК) 2,40 2,20

Запах и вкус невыраженный, свойственный

фосфолипидам

Цвет светло-ореховый

Консистенция при 25 °С мелкогранулированный порошок

В пятой главе приведено сравнение показателей усовершенствованной

технологии экстракции масла из фосфолипидного концентрата и известной (таблица 3), определена экономическая эффективность.

Таблица 3 - Показатели эффективности производства пищевых обезжиренных фосфолипидов в расчете на 1 кг обезжиренных фосфолипидов_

Показатели Технология

известная усовершенствованная

1. Расход сырья, кг 2 2

2. Расход вспомогательных материалов:

Экстрагента (ацетона), кг 14,5 12,88

Лимонная кислота, кг 0,001 0,001

Азот (потери), л 1 -

3. Степень рекуперации ацетона, % 90 97

4. Потери ацетона, кг 1,5 0,39

5. Затраты на регенерацию 1 кг ацетона, руб. 0,23 0,58

6. Выход продукта, %, не менее 50,0 50,0

7. Дополнительная годовая прибыль при выра-

ботке 200 кг/сут. обезжиренных фосфолипидов,

тыс.руб. 0 1391,5

I

I

Годовой экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии обезжиривания ППФ при производительности по обезжиренным фосфо-липидам 200 кг/сутки составляет более 1,3 млн. руб.

ВЫВОДЫ

1. На основании экспериментально полученных данных по равновесию в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» установлено, что в обеих системах за счет действия адсорбционных сил массовая доля масла в поровой мисцелле фосфолипидов выше, чем в наружной;

2. Разработана математическая модель равновесия расслаивающейся трех-компонентной смеси «фосфолипиды - масло - ацетон», которая учитывает растворимость фосфолипидов в мисцелле. Параметры модели определены по равновесным данным в системах «твердое тело - жидкость» и по собственным экспериментальным данным о температуре кипения масляно-ацетоновых мисцелл различной концентрации. Для системы «ППФ-ацетон» т12- 4160, га= 0,01,а = 0,025; для системы «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» r]2 = 4160, та= 0,005,а=0,035.

3. Получены экспериментальные данные по кинетике экстракции в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон». Определен коэффициенты внутреннего массообмена. Установлено, что близкое к равновесному состояние систем достигается за 10 мин.

4. Разработан способ обезжиривания ППФ, включающий однократную экстракцию масла ацетоном из ППФ для получения твердой фазы частично обезжиренных фосфолипидов и последующую противоточную экстракцию из них масла ацетоном.

5. Показано, что противоточный пульсационный экстрактор типа «труба в трубе» в наибольшей степени отвечает требованиям, предъявляемым к экстракторам для противоточного обезжиривания фосфолипидов.

6. Разработана математическая модель процесса равновесной однократной экстракции масла из ППФ, учитывающая равновесие и растворимость фосфолипидов в масляно-ацетоновой мисцелле.

7. Разработана математическая модель процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов в пульсационном экстракторе типа «труба в трубе», учитывающая двухфазность потока фосфолипидной сус-

пензии и массопередачу как от поровой мисцеллы фосфолипидов в наружную мисцеллу фосфолипидной суспензии, так и от нее в экстрагент.

8. Для обеспечения массовой доли масла в обезжиренных фосфолипидах не более 2 % при производительности по обезжиренным фосфолипидам 25 кг/ч необходим экстрактор типа «труба в чрубе» следующих размеров: диаметры труб наружной - 45x2,5 мм, внутренней - 32x2,5 мм. Определена оптимальная длина экстрактора, которая составляет 120 м.

9. Разработаны технологическая схема усовершенствованного процесса обезжиривания ППФ, включающая однократную экстракцию масла из ППФ и противоточную экстракцию масла из частично обезжиренных фосфолипидов.

10. Разработаны технологические режимы усовершенствованного процесса экстракции масла из ППФ. Однократная экстракция их ППФ: соотношение ППФ : ацетон =1:3; массовая доля масла в ППФ не более 40 %; объемная доля масла в поровой мисцелле частично обезжиренных фосфолипидов 12 %, в наружной мисцелле - 10 %; температура - 55°С; число оборотов мешалки - 15 с'1. Проти-воточная экстракция из частично обезжиренных фосфолипидов: расходы фосфолипидной суспензии - 4,0-Ю'5 м3/с, экстрагента - 7,0-Ю'5 м3/с; массовая доля масла в обезжиренных фосфолипидах не более 2 % ; температура - 55°С; линейная амплитуда пульсаций 6,5-Ю"4 м; скорость течения потоков - 0,1 м/с.

11. Установлено, что усовершенствованная технология экстракции масла из ППФ позволяет получать пищевые обезжиренные фосфолипиды, не уступающие по качественным показателям обезжиренным фосфолипидам, полученным по известной технологии.

12. Установлено, что использование усовершенствованного процесса экстракции масла из ППФ обеспечивает снижение годовых эксплуатационных расходов на 32 % и дает годовой экономический эффект более 1,3 млн. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Лобанов A.A., Бутина Е.А., Черакасов В.Н., Константинов E.H. Особенности равновесия системы фосфолипидный концентрат - ацетон // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2001. - № 4. - С. 64-67.

2. Лобанов A.A., Константинов E.H. Равновесные и кинетические закономерности процесса экстракции масла из фосфолипидного концентрата и частично обезжиренных фосфолипидов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2002. -№ 2-3.-С. 39-42.

3. Лобанов A.A., Константинов E.H., Корнена Е.П. Идентификация поровой адсорбционной модели для систем фосфолипидный концентрат - ацетон и частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон // Известия вузов. Пищевая технология. - 2003. - № 1. - С 38-44.

4. Лобанов A.A., Константинов В.Е., Бутина Е.А., Бондаренко И.Н. Равновесие в системе ацетон - фосфолипиды - нейтральные липиды при получении фосфолипидных БАД // Материалы междунар. научно-практич. конф. « Продовольственная индустрия юга России. Экологически безопасные энергосберегающие технологии хранения и переработки сырья растительного и животного происхождения». - Краснодар, 2000.-4.3.-C.13-14.

5. Лобанов A.A., Бутина Е.А., Константинов E.H. Фазовое равновесие твердое тело - жидкость в системе фосфолипидный концентрат - ацетон // Тез. докл. научно - технической конференции «Молодые ученые - пищевым и перерабатывающим отраслям АПК (технологические аспекты производства)», 13-14 декабря 2000 г., Москва, - С. 130-131.

6. Лобанов A.A., Константинов E.H. Термодинамическое равновесие в системе фосфолипиды - ацетон - подсолнечное масло // Сб. междунар. конф. молодых ученых «От фундаментальной науки к новым технологиям. Химия и биотехнология активных веществ, пищевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии», 25-28 сентября 2001 г., Москва - Тверь, - С. 46-47.

7. Лобанов A.A., Константинов E.H. Совершенствование технологии получения обезжиренных фосфолипидов // Материалы I Российской научно - прак-тич. конф. «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов» 22-23 июня 2001 г., Москва, электронный сборник, № 79.

8. Лобанов A.A., Константинов E.H. Экстракция масла из фосфолипидного концентрата // Материалы III региональной научно-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», 15-16 ноября 2001 г., Краснодар, КГАУ, - С. 234-235.

9. Лобанов A.A., Константинов E.H. Исследование кинетики экстракции нейтральных липидов при обезжиривании фосфолипидного концентрата // Материалы междунар. научно - пракгич. конф. «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», 18-21 декабря, 2001 г., Орел, - С.258-259.

10. Лобанов A.A., Константинов E.H. Математическое моделирование экстракции масла из капиллярнопористого фосфолипидного концентрата // Материалы IV междунар. научно-технич. конф. «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов», 10-12 декабря, 2001 г., Ульяновск.

11. Лобанов A.A., Константинов E.H. Особенности кинетики процесса экстракции масла из фосфолипидного концентрата и полуобезжиренных фосфоли-пидов // Материалы междунар. научно - практич. конф. «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России», 26 февраля - 1 марта 2002 г., Уфа, - С.166-168.

12. Лобанов A.A., Константинов E.H. Термодинамика равновесия и кинетика массообмена - основа совершенствования процесса получения пищевых фосфо-липидов на основе научных исследований // Материалы всероссийской научно -практич. конф. «Продовольственная безопасность как важнейший фактор национальной безопасности страны и роль информационно-консультационных служб АПК в ее обеспечении», 14-15 марта 2002 г., Пенза, - С. 91-94.

13. Лобанов A.A., Корнена Е.П., Константинов E.H. Модификация подсолнечного фосфолипидного концентрата с целью получения пищевых фосфоли-пидных продуктов // Материалы всероссийского семинара «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья», 28-29 марта 2002 г., Барнаул, - С. 267-268.

14. Лобанов A.A., Константинов E.H. Проблема производства высококачественных пищевых обезжиренных фосфолипидов // Труды VIII междунар. научно-практич. конф. «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов», 23-24 апреля 2002 г., Вып. 7. - Том 1, Москва, 2002 г. - С. 128-129.

15. Лобанов A.A., Константинов В.Е., Константинов E.H., Короткова Т.Г., Причко В.А. Исследование равновесия и кинетики массообмена в системе капиллярно-пористое тело - жидкость И Сб. междунар. научно-практич. конф. «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажно-стная обработка материалов)» СЭТТ - 2002, Москва, 2002 г.

16. Лобанов А.А, Константинов В.Е., Константинов E.H., Короткова Т.Г., Рыжков Д.В. Фазовое равновесие и кинетика массообмена в системе капилляр-нопористое тело - жидкость при экстракции // Материалы междунар. научно-

практич. конф. «Научные основы и практическая реализация технологий получения и применения натуральных структурообразователей», 24-25 мая 2002 г., Краснодар, - С. 130-134.

17. Лобанов A.A., Константинов E.H., Корнена Е.П. Равновесие в системе частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон // Материалы междунар. научно-практич. конф. «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств», 24-26 сентября 2002 г., Краснодар, - С. 32-34.

18. Лобанов A.A., Константинов E.H., Корнена Е.П. Математическое моделирование процесса однократной экстракции масла из подсолнечного фосфоли-пидного концентрата // Материалы междунар. научно-пракгич. конф. «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств», 24-26 сентября 2002 г., Краснодар, - С. 32-34.

19. Лобанов A.A., Константинов E.H. Математическое моделирование процесса обезжиривания фосфолипидного концентрата // Сб. материалов Междунар. конф. молодых ученых «От фундаментальной науки - к новым технологиям. Химия и биотехнология биологически активных веществ, пищевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии», 15 ноября 2002, Тверь,-С.59-60.

20. Положительное решение по заявке № 2002105431/13(005589) Способ получения масложирового фосфолипидного продукта. Петрик A.A., Корнена Е.П., Герасименко Е.О., Бутана Е.А., Константинов E.H., Черкасов В.Н., Бондаренко И.Н., Бондаренко C.B., Лобанов A.A.

Условные обозначения Расходы: Gnn0, GА, GtЮф, GH - ППФ, ацетона, частично обезжиренных фосфолипидов, наружной мисцеллы; С-^ппф, Ginn0 - фосфолипидов и масла в составе ППФ; Gn, GW0(C, G24o<p~ поровой мисцеллы частично обезжиренных фосфолипидов и в ее составе масла и ацетона; G3- фосфолипидов в составе частично обезжиренных фосфолипидов; G3//, Glfi, G2H ~ фосфолипидов, масла и ацетона в составе наружной мисцеллы; объемные доли масла на входе в г-ю ячейку и на выходе из нее: X\j}, Х[и - в наружной мисцелле фосфолипидиой суспензии; X{Jj ,Х{П - в поровой мисцелле фосфолипидов; X{j', Х(э - в экстрагенте. , М'и_э - объем масла, перенесенного из поровой мисцеллы

фосфолипидов в наружную мисцеллу фосфолипидиой суспензии и из последней в экстрагент через пористую перегородку в i -й ячейке, м3.

Индексы «1», «2», «3» обозначают соответственно масло, ацетон и фосфолипиды. Остальные обозначения даны по тексту.

{ I

f

Отпечат. ООО "Фирма Тамзи" заказ № 504, тираж 100 экз. ФА5 г. Краснодар, ул. Пашковская, 79

I тел :55-73-16

1

I

I

h i i tf и У

^.ooi - A

M

?7

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Способы и технологии получения фосфолипидных продуктов

1.2 Выбор сырья для получения пищевых обезжиренных фосфолипидов

1.3 Особенности процесса экстракции из капиллярно-пористых материалов

1.4 Равновесие в системе «масличный материал - масляная мисцелла»

1.5 Обзор конструкций экстракторов и выбор аппарата для противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов.

1.6 Методы расчета и математические модели процесса экстрагирования из твердых пористых материалов

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Разработка математической модели равновесия трехкомпонентной смеси «фосфолипиды - масло - ацетон».

2.2 Разработка математической модели процесса однократной экстракции масла из ППФ.

2.3 Разработка математической модели процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов.

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1 Исследование равновесия в системе «ППФ-ацетон»

3.2 Изучение возможности применения процесса классической противоточной экстракции для обезжиривания ППФ

3.3 Исследование равновесия в системе «частично обезжиренные фосфолипиды

- ацетон»

3.4 Исследование кинетики экстракции в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон».

3.5 Изучение физических и структурных свойств фосфолипидов.

3.6 Исследование влияния массовой доли масла в масляно-ацетоновых мисцел-лах на их температуру кипения.

3.7 Идентификация поровой адсорбционной модели равновесия для систем «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон».

3.8 Расчет коэффициента массопередачи в системе «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон»

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО

ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ МАСЛА ИЗ ППФ

4.1 Численный эксперимент по математической модели процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов и определение размеров экстрактора типа «труба в трубе».

4.2 Разработка технологической схемы и технологических режимов усовершенствованного процесса экстракции масла из ППФ.

4.3 Сравнение качественных показателей пищевых обезжиренных фосфолипидов, полученных по известной и усовершенствованной технологиям

ГЛАВА 5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ МАСЛА ИЗ ППФ

Актуальность темы. Важной задачей, стоящей перед пищевой промышленностью России, является обеспечение населения высококачественными и полезными для здоровья продуктами питания.

Увеличение объема производства продуктов питания повышенной пищевой ценности обусловливает необходимость расширения ассортимента, улучшения качества и роста объемов выпуска oíeчecтвeнныx биологически активных добавок (БАД). Одной из наиболее перспективных натуральных БАД являются растительные фосфолипиды [25,44, 45, 89].

Ассортимент отечественных фосфолипидных продуктов представлен несколькими видами фосфолипидных концентратов, получаемых при водной гидратации нерафинированных растительных масел [139, 195]. Особое место среди фосфолипидных концентратов занимают пищевые подсолнечные фосфолипиды (ППФ), представляющие собой фосфолипидные концентраты с улучшенными качественными показателями, полученные по технологии гидратации с использованием методов электромагнитной активации на различных стадиях процесса и мягких температурных режимов [144]. Использование обезжиренных фосфолипидов в качестве пищевых добавок к продуктам питания предпочтительнее, чем фосфолипидных концентратов. Это обусловлено повышенным содержанием в них собственно фосфолипидов, практическим отсутствием нежелательных примесей, высокими органолептическими и физиологическими свойствами [44, 45].

Наиболее распространенный способ получения пищевых обезжиренных фосфолипидов заключается в четырехкратной периодической экстракции масла ацетоном из подсолнечных фосфолипидных концентратов [44, 132].

Основными недостатками периодической экстракции масла из фосфолипидных концентратов являются: высокий расход ацетона и энергии на его регенерацию из низко концентрированных мисцелл; значительная продолжительность процесса. Это обусловливает необходимость совершенствования процесса экстракции масла из фосфолипидных концентратов. Эффективный способ решения этой задачи базируется на применении методов математического моделирования. В связи с тем, что технология получения обезжиренных фосфолипидов из отечественного сырья находится в стадии интенсивной разработки, различные стадии процесса экстракции масла из фосфолипидных концентратов изучены недостаточно полно. Учитывая сказанное, актуальной является задача разработки математических моделей процесса экстракции масла из фосфолипидных концентратов.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с федеральной НТП Минобразования РФ «Разработка теории фазового равновесия в системах «жидкость - капиллярно-пористое тело», типичных для пищевого возобновляемого сырья» (№ гос. регистрации 01200103156).

Целью настоящей работы являлась разработка математических моделей и совершенствование процесса экстракции масла из фосфолипидных концентратов с целью получения высококачественных пищевых обезжиренных фосфолипидов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение равновесия в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон»;

- выявление влияния массовой доли масла на температуру кипения масляно-ацетоновых мисцелл;

- разработка математической модели равновесия трехкомпонентной смеси «фосфолипиды - масло - ацетон» для описания равновесия в системах «ППФ -ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон»;

- идентификация поровой адсорбционной модели равновесия «капиллярно-пористое тело - жидкость» для обеих систем;

- исследование кинетики экстракции масла ацетоном из ППФ и частично обезжиренных фосфолипидов и определение коэффициентов внутреннего массообме-на;

- разработка математической модели процесса однократной экстракции масла из ППФ;

- разработка математической модели процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов;

- расчет конструктивных размеров и определение технологических режимов работы противоточного пульсационного экстрактора типа «труба в трубе» производительностью по обезжиренным фосфолипидам 25 кг/ч;

- сравнение качественных показателей пищевых обезжиренных фосфолипидов, полученных по известной и усовершенствованной технологиям;

- разработка технологической схемы и технологических режимов усовершенствованного процесса экстракции масла из ППФ.

Научная новизна работы.

На основании собственных экспериментальных данных по равновесию в системах «ППФ - ацетон», «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» и «мас-ляно-ацетоновая мисцелла - пары ацетона», показано, что диаграммы равновесия систем «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» существенно отличаются друг от друга. Причем, энергия связи между молекулами твердой и жидкой фаз выше в системе «частично обезжиренные фосфолипиды — ацетон».

Разработана математическая модель равновесия расслаивающейся трехкомпо-нентной смеси «фосфолипиды - масло - ацетон», учитывающая растворимость фосфолипидов в масляно-ацетоновой мисцелле. Для каждой системы определены настраиваемые параметры модели: удельное число центров взаимодействия в по-ровой мисцелле и энергетические параметры взаимодействия масла с ацетоном, масла с фосфолипидами и ацетона с фосфолипидами. Показано, что для системы «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» как энергия взаимодействия, так и число центров взаимодействия выше, чем для системы «ППФ - ацетон».

На основании экспериментально полученных данных по кинетике экстракции определена величина коэффициента внутреннего массообмена для системы «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон».

Разработана математическая модель процесса однократной экстракции масла из ППФ, которая учитывает растворимость фосфолипидов в мисцелле.

Разработана математическая модель процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов, которая учитывает двухфазность потока фосфолипидной суспензии и массопередачу как от поровой мисцеллы фосфолипидов в наружную мисцеллу фосфолипидной суспензии, так и от нее в экстра-гент.

Практическая значимость.

Усовершенствован процесс экстракции масла из ППФ путем проведения процесса в две стадии: первая - однократная экстракция масла из ППФ; вторая -противоточная экстракция масла из частично обезжиренных фосфолипидов в пуль-сационном экстракторе типа «труба в трубе».

Определены конструктивные размеры противоточного пульсационного экстрактора типа «труба в трубе» производительностью по обезжиренным фосфоли-пидам 25 кг/ч.

Разработаны технологическая схема и технологические режимы усовершенствованного процесса обезжиривания ППФ. Ожидаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованного процесса экстракции масла из ППФ при выработке 200 кг/сутки обезжиренных фосфолипидов составляет более 1,3 млн. Руб^тадаты настоящей диссертационной работы приняты к внедрению научно-производственной фирмой «Росма-Плюс».

На защиту выносятся следующие положения:

- результаты изучения равновесия в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон»;

- результаты исследования влияния массовой доли масла на температуру кипения масляно-ацетоновых мисцелл;

- разработанную математическую модель равновесия трехкомпонентной смеси «фосфолипиды - масло - ацетон» для описания равновесия в системах «ППФ -ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон»;

- результаты идентификации поровой адсорбционной модели равновесия «капиллярно-пористое тело - жидкость» для обеих систем;

- результаты исследования кинетики экстракции масла ацетоном из ППФ и частично обезжиренных фосфолипидов и определения коэффициентов внутреннего массообмена;

- разработанную математическую модель процесса однократной экстракции масла из ППФ;

- разработанную математическую модель процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов;

- результаты расчета конструктивных размеров и установленные технологические режимы работы противоточного пульсационного экстрактора типа «труба в трубе» производительностью по обезжиренным фосфолипидам 25 кг/ч;

- результаты сравнения качественных показателей пищевых обезжиренных фосфолипидов, полученных по известной и усовершенствованной технологиям;

- разработанные технологическую схему и технологические режимы усовершенствованного процесса экстракции масла из ППФ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ [105-123], из них 3 статьи, 16 тезисов докладов на конференциях и 1 положительное решение на выдачу патента РФ на изобретение (приложения В1-ВЗ).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературных источников и приложений. Работа изложена на 178 страницах, содержит 28 рисунков и 26 таблиц.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основании экспериментально полученных данных по равновесию в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» установлено, что в обеих системах за счет действия адсорбционных сил массовая доля масла в поровой мисцелле фосфолипидов выше, чем в наружной;

2. Разработана математическая модель равновесия расслаивающейся трех-компонентной смеси «фосфолипиды - масло — ацетон», которая учитывает растворимость фосфолипидов в мисцелле. Параметры модели определены по равновесным данным в системах «твердое тело - жидкость» и по собственным экспериментальным данным о температуре кипения масляно-ацетоновых мисцелл различной концентрации. Для системы «ППФ - ацетон» г12 = 4160, та= 0,01,я = 0,025; для системы «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон» г12= 4160, та= 0,005, а = 0,035.

3. Получены экспериментальные данные по кинетике экстракции в системах «ППФ - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон». Определены коэффициенты внутреннего массообмена. Установлено, что близкое к равновесному состояние систем достигается за 10 мин.

4. Разработан способ обезжиривания ППФ, включающий однократную экстракцию масла ацетоном из ППФ для получения твердой фазы частично обезжиренных фосфолипидов и последующую противоточную экстракцию из них масла ацетоном.

5. Показано, что противоточный пульсационный экстрактор типа «труба в трубе» в наибольшей степени отвечает требованиям, предъявляемым к экстракторам для обезжиривания фосфолипидов.

6. Разработана математическая модель процесса однократной экстракции масла из ППФ, учитывающая равновесие и растворимость фосфолипидов в масляно-ацетоновой мисцелле.

7. Разработана математическая модель процесса противоточной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов в экстракторе типа «труба в трубе», учитывающая двухфазность потока фосфолипидной суспензии и массопередачу как от поровой мисцеллы фосфолипидов в наружную мисцеллу фосфолипидной суспензии, так и от нее в экстрагент.

8. Для обеспечения массовой доли масла в обезжиренных фосфолипидах не более 2 % при производительности по обезжиренным фосфолипидам 25 кг/ч необходим экстрактор типа «труба в трубе» следующих размеров: диаметры труб наружной - 45x2,5 мм, внутренней - 32x2,5 мм. Определена оптимальная длина экстрактора, которая составляет 120 м.

9. Разработана технологическая схема усовершенствованного процесса обезжиривания ППФ, включающая однократную экстракцию масла из ППФ и противо-точную экстракцию масла из частично обезжиренных фосфолипидов.

10. Разработаны следующие рекомендации по технологическому режиму усовершенствованного процесса обезжиривания ППФ:

- однократная экстракция масла из ППФ: соотношение ППФ : ацетон =1 : 3; массовая доля масла в ППФ не более 40 %; объемная доля масла в поровой мис-целле частично обезжиренных фосфолипидов 12 %, в наружной мисцелле - 10 %; температура - 55 °С; число оборотов мешалки - 15 с*1; противоточная экстракция масла из частично обезжиренных фосфолипидов: температура - 55 °С; объемная доля частично обезжиренных фосфолипидов в суспензии - 50,0 %; расход суспензии - 4,0 • 10"5 м3/с; расход экстрагента - 7,0 • 10"5; м3/с линейная амплитуда пульсаций 6,5-10"4 м; скорость течения потоков - 0,1 м/с.

11. Установлено, что усовершенствованная технология экстракции масла из ППФ позволяет получать пищевые обезжиренные фосфолипиды, не уступающие по качественным показателям обезжиренным фосфолипидам, полученным по известной технологии.

12. Установлено, что использование усовершенствованного процесса экстракции масла из ППФ обеспечивает снижение годовых эксплуатационных расходов на 32 % и дает годовой экономический эффект более 1,3 млн. руб.

1. Абиев Р.Ш. Устройство для обработки жидкостями капиллярно -пористых частиц. Патент РФ, № 2064319, В 01 D 11/02, 12/00, 1996, Б.И. №21.

2. Аксельруд Г.А. Массообмен в системе твердое тело жидкость. -Львов.: Изд. ЛГУ, 1970, 186 с.

3. Аксельруд Г.А. Теория диффузионного извлечения вещества из твердых тел. Львов.: ЛПИ, 1959. - 234 с.

4. Аксельруд Г.А., Лысянский В.М. Экстрагирование (система твердое тело жидкость). - Л.: Химия, 1974. - 256 с.

5. Аксельруд Г.А., Альтшулер М.А. Ведение в капиллярно-химическую технологию. -М.: Химия. 1983. 263 с,

6. Аксельруд Г.А., Молчанов А.Д. Растворение твердых веществ. М: Химия, 1974.-272 с.

7. Алоев A.M. Исследование процесса удаления осадка из фильтра при воздействии импульсов гидродинамического давления применительно к процессам сахарного производства: Автореф. Дис. . канд. техн. наук. М., 1971.- 18 с.

8. Алиев Р.З., Алиев А.З., Константинов E.H. и др. Способ обработки виноматериала. A.c. (СССР) № 1111491, С 12 G 1/02, 1984. Не подлежит опубликованию в открытой печати.

9. Алиев А.З., Алиев Р.З., Константинов E.H. Гидродинамика и массопередача в экстракторе типа «труба в трубе» // Изв. вузов СССР. Пищевая технология, 1985, № 4, С. 119.

10. Алиев А.З., Алиев Р.З., Константинов E.H. Гидравлические сопротивления потокам дрожжевой суспензии и виноматериала в экстракторе типа «труба в трубе» // Изв. вузов СССР. Пищевая технология, 1985, № 4, С. 80-84.

11. Алиев А.З., Алиев Р.З., Константинов E.H. Модель массопередачи в экстракторе типа «труба в трубе». В кн.: VI научно практическаяконф. молодых ученых и специалистов Дагестана «Молодежь и общественный прогресс»: Тез. докл. Махачкала, 1984, С. 108.

12. Алиев Р.З. Установка для обработки виноматериалов. Патент РФ № 1202262, С 12 в 1/02, 1995.

13. Алиев Р.З. Установка для массообмена. Патент РФ № 1220180, В 01 О 11/02, 1995. Б.И., 1996, № ю.

14. Алиев Р.З. Способ проведения химической реакции с образованиемтвердой дисперсной фазы и установка для его осуществления. Патент

15. РФ № 1337133, В 01 I 19/00, 1995.

16. Алиев Р.З. Установка для массообмена в системе «твердое тело -4 жидкость». Патент РФ № 1182722, В 01 I 47/02, В 01 О 15/04, 1995.1. Б.И., 1996, № 10.

17. Алиев Р.З. Исследование процесса нестационарного массопереноса в пористой среде и в канале с пористыми стенками. Автореферат Дис. . канд. технич. наук. - Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1966, 16 с.

18. Алиев Р.З., Алиев А.З. Установка для экстрагирования в системе «твердое тело жидкость» и способ экстрагирования в системе «твердое тело жидкость». А.с. СССР № 548290, В 01 Э 11/12, 1976. Б.И., 1977, № 8.

19. Алиев Р.З., Галимов М.Д. Установка для обработки виноматериалов. Патент РФ № 1221236, С 12 в 1/02, 1995.

20. Алиев Р.З. Установка для ферментативной обработки виноматериалов. Патент РФ№ 1220344, С 13 К 1/02, С .12 М 1/02, 1995.

21. Алиев А.З., Алев Р.З., Курочкина М.И. К исследованию массопередачи в кожухотрубчатом экстракторе типа «труба в трубе» // Журнал прикладной химии, 1980, т. 53, № 12, (С. 2686-2689.

22. Алиев Р.З., Мудунов Э.Г., Алиев А.З., Алиева Р.З. Способ выращивания микроорганизмов и установка для его осуществления. А.с. СССР № 816153, С 12 N 1/26, С 12 М 1/00, 1995. Не подлежит опубликованию в открытой печати.

23. Алиев А.З., Алев Р.З., Курочкина М.И. О коэффициенте массопередачи в кожухотрубчатом экстракторе типа «труба в трубе» // Журнал прикладной химии, 1981, т. 52, № 2, С. 459-462.

24. Алиев А.З. Разработка и математическое моделирование экстрактора типа «труба в трубе» для непрерывной промывки дрожжевых суспензий. Дис. . канд. техн. наук. - Краснодар: КПИ, 1986, 152 с.

25. Алиев М.Р. Математическое моделирование и совершенствование пульсационного массообменника для системы «тонкодисперсный сорбент жидкость». - Дис. . канд. техн. наук . - Краснодар: КубГТУ, 1999.

26. Арутюнян Н.С., Корнена Е.П. Фосфолипиды растительных масел. -М.: Агропромиздат, 1986. 256 с.

27. A.c. № 262841 СССР Фильтр сгуститель пульсационный / С.М. Карпачева, Ю.Г. Кархачев, В.М. Муратов и др. - Опубл. в Б.И., 1970, №7.

28. A.c. № 278632 СССР Фильтр сгуститель / С.М. Карпачева, Л.С. Рагинский, В.М. Муратов и др. - Опубл. в Б.И., 1970, № 26.

29. A.c. № 606597 СССР Экстрактор / С.О. Скворцов, В.А. Осипов, А.Г. Нещадим и др. Опубл. в Б.И., 1978, № 18.

30. A.c. № 1088745 СССР Экстрактор / Б.А. Вейсбейн, А.П. Захарычев, А.М. Фексон и др. Опубл. в Б.И., 1978, № 18.

31. A.c. № 632374 СССР Экстрактор для системы «твердое тело -жидкость» / Ю.М. Малецкий, И.Р. Резинцев, Г.М. Безкровный. -Опубл. вБ.И., 1978, №42.

32. A.c. №498012 СССР.-Опубл. вБ.И., 1976,№ 1.

33. A.c. № 430868 СССР. Опубл. в Б.И., 1974, № 1.

34. Бекер М.Е. Введение в биотехнологию. М.: Пищевая промышленность, 1978.-231 с.

35. Белобородов В.В. Основные процессы производства растительных масел. М.: Пищевая пром-сть, 1966. - 478 с.

36. Белобородов В.В. Кинетика процесса экстракции растительных масел. //Тр. ВНИИЖа.-Л.: 1961.-Вып. XXI. С. 127-137.

37. Белобородое В.В. Основные процессы производства растительных масел. М.: Пищевая промышленность, 1966. - 478 с.

38. Белобородое В.В. Методы расчета процесса экстракции растительных масел. М.: Пищепромиздат, 1960.

39. Белобородое В.В., Вороненко Б.А., Дементий В.А. Математическая модель диффузии с дискретным отводом вещества // Тр. ВНИИЖ. Л.: 1971.-Вып. 28.-С. 95.

40. Белобородов В.В. Оценка математических моделей противоточного экстрагирования // Масложировая промышленность, 1987. № 10. - С. 24-25.

41. Белобородов В.В. Некоторые новые вопросы кинетики экстрагирования масла // Масложировая промышленность, 1986. № 10.

42. Белобородов В.В., Вороненко Б.А., Дементий В.А. Оценка основных методов экстракции с внутридиффузионной точки зрения // Тр. ВНИИЖ.-Л.: 1971.-Вып. 28.-С. 102.

43. Берестюк Г.И. Регенерация фильтров дя разделения суспензий. М.: Химия, 1978.-96 с.

44. Бондаренко И.Н. Разработка и внедрение технологии получения фосфолипидной биологически активной добавки из подсолнечных пищевых фосфолипидов: Дис. . канд. техн. наук Краснодар, 2001. — 136с.

45. Бутина Е.А. Фосфолипиды высокоолеинового подсолнечного масла, совершенствование технологии получения и использования их в качестве добавок к пищевым продуктам. Дис. . канд. техн. наук. -Краснодар, 1992. 151 с. + Прил. 52 с.

46. Воробьев Е.И. Исследование процесса фильтрования с образованием сжимаемого осадка и применение пульсационных колебаний для повышения эффективности работы фильтров сахарного производства. Дис. . канд. техн. наук. - Киев, 1980. - 204 с.

47. ГОСТ 7824 80. Масла растительные. Методы определения массовой доли фосфорсодержащих веществ.

48. Герасименко Е.О., Бутана E.Ä., Корнена Е.П. и др. Пищевые растительные фосфолипиды, получение и тенденции применения // Масложировая промышленность. 1999. -№ 2. - С. 25-26.

49. Гиббс Дж. Термодинамические работы. М.: Наука, 1982.

50. Глазов В.М., Павлова JI.M. Химическая термодинамика и фазовые равновесия. М.: Металлургия, 1981. - 334 с.

51. Голдовский А.М. Теоретические основы производства растительных масел. М.: Пищепромиздат, 1958. - 446 с.

52. Гончаревич И.Ф., Урьев Н.Б., Талейсник М.А. Вибрационная техника в пищевой промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1977, -278 с.

53. Гребенюк С.М. Экстракционные аппараты в пищевой промышленности. М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1971. - 60 с.

54. Гриншпун В.Я. Аппараты для массообмена в системе твердое тело -жидкость. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1980. - 73 с.

55. Грачева И.М., Гаврилова H.H., Иванова JI.A. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров. — М.: Пищевая промышленность, 1980.-448 с.

56. Гуськов В.А., Ивановский В.Д. О закономерностях фильтрования со смывом осадка потоком фильтруемой суспензии. Цветные металлы, 1973, №8, С. 16-21

57. Европейский патент ЕР № 0141442 Ф 23 J 7/00, С 07 F 9/10 // Заявл. 13.08.88.

58. Жевноватый А.И. Основные закономерности фильтрации суспензий в потоке без обраования осадка. Журнал прикладной химии, 1975, т. 48, № 2, С. 334-338.

59. Жужиков В.А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1980. - 400 с.

60. Задачи по термодинамике и статистической физике / Под ред. П. Ландсберга. М.: Мир, 1974. - 640 с.

61. Карпачева С.М., Кархачев Ю.Г., Муратов В.М. и др. Пульсационные фильтры сгустители. В кн.: Пульсационная аппаратура в народном хозяйстве. 4.1, -М.: Атомиздат, 1979, С.61-73.

62. Карпачева С.М., Рябчиков Б.Е. Пульсационная аппаратура в химической технологии. М.: Химия, 1983. - 224 с.

63. Карпачева С.М., Рагинский Л.С., Муратов В.М. Основы теории и расчета горизонтальных пульсационных аппаратов и пульсаторов. -М.: Атомиздат, 1981, 192 с.

64. Карпачева С. М., Захаров Е.И., Основы теории и расчета пульсационных колонных реакторов. М.: Атомиздат, 1980, 256 с.

65. Карушев В.И., Ямников В.А., Бурачевский И.И., Зайканова Г.И. и др. Способ очистки напитков адсорбентом и установка для его осуществления. Патент РФ № 2031932, С 12 H 1/04, 1995, Б.И. № 9.

66. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. - 652 с.

67. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1979. - 439 с.

68. Кварацхелия Д.Г. Интенсификация процесса экстрагирования растительных масел: Дис. . канд. техн. наук Краснодар, 1991. - 191

69. Кейтс М. Техника липидотехнологии. М.: Мир, 1975, - 322 с.

70. Кишиневский М.Х., Корниенко Т.О. К расчету процесса экстракции в системе твердое тело жидкость // Журнал прикл. химии, 1976. - Т. 49.-Вып. 10.-№ 10.-С. 2258.

71. Ключкин В.В. Математическое описание основных способов экстрагирования растительных материалов // Тр. ВНИИЖ. Л.: 1975, Вып. 35.

72. Ковалев В.А., Константинов E.H. Математическое моделирование и оптимизация процесса экстракции твердое тело жидкость // Всесоюз. конф. по экстракции и экстрагированию: Сб. - Рига. - 1982. - Т. 2. - С. 80-81.

73. Ковалев В.А. Математическое моделирование процессов и технологических схем маслоэкстракционного производства. — Дис. . канд. техн. наук . Краснодар, 1985. - 199 с.

74. Константинов E.H., Ковалев В.А., Ключкин В.В. Определение оптимальной концентрации мисцеллы. // Масложировая промышленность, 1982. № 7. - С. 20.

75. Константинов E.H., Ковалев В.А. Автоматизация технологических расчетов маслоэкстракционного -производства // Масложировая промышленность, 1984. № 9. - С. 10-12.

76. Константинов E.H., Фридт А.И., Ключкин В.В. Математическое моделирование процесса экстрагирования растительного масла. Рук. Деп. В АгроНИИТЭИпищепром 5.02.1988, № 1739-пщ, 11 с.

77. Константинов E.H., Ковалеа В.А. Математическое моделирование процессов маслоэкстракционного производства // Известия СКНЦВШ, технические науки, 1983. -№ 3. С. 9-12.

78. Константинов В.Е., Короткова Т.Г., Константинов E.H. Равновесие в системе жидкость — пористое твердое тело // Известия вузов. Пищевая технология. 2000. - № 1. - С. 65-69.

79. Константинов В.Е., Мгебришвили Т.В., Короткова Т.Г., Дмитриев A.C. Моделирование равновесия в системе капиллярнопористое тело —жидкость // Известия вузов. Пищевая технология. 2001. - № 5-6. - С. 82-83.

80. Константинов E.H., Стам Г.Я., Короткова Т.Г., Данник JI.B. Расчет равновесия в расслаивающейся системе касторовое масло гексан. // Тр. Краснодарского политехи. Института, 1988. - С. 73-83.

81. Константинов E.H., Короткова Т.Г. Квазихимический метод описания адсорбционного равновесия для расслаивающихся жидких смесей (основные соотношения) // Теоретические основы химическойтехнологии. 1994. - Т.28. - № 3. - С. 243-250.

82. Константинов E.H., Фридт А.И., Ключкин В.В. Характеристика равновесия при экстрагировании в системе масличный материал -растворитель // Журн. прикл. химии, 1987. Т. 60. - № 9. - С. 19921996.

83. Константинов E.H., Фридт А.И., Ключкин В.В., Стам Г.Я. Фазовое равновесие при экстракции касторового масла // Пищевая промышленность, 1990. № 8. - С. 36-37.

84. Константинов E.H., Короткова Т.Г., Константинов В.Е. Физические основы поровой адсорбционной модели // Сб. научных трудов «Совершенствование процессов пищевой промышленности. Технология и процессы пищевых производств», Краснодар, 1997.-Ч.2.-С. 26-32.

85. Константинов В.Е. Математическое моделирование экстрагирования из маслосодержащего сырья и равновесия в системе капиллярнопористое тело жидкость. - Дис. . канд. техн. наук. -Краснодар: КубГТУ, 2002. - 110 с.

86. Копейковский В.М., Данильченко С.И. Технология производства растительных масел. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. - 415 с.

87. Корнена Е.П. Химический состав, строение и свойства фосфолипидов подсолнечного и соевого масла: Дис. . д-ра техн. наук Краснодар, 1986.-272 с. + Прил. 47 с.

88. Короткова Т.Г. Математическое моделирование экстрагирования касторового масла из гранул клещевины. Дис. . канд. техн. наук -Краснодар, 1993. 156 с. + Прил. 1 с.

89. Кочеткова A.A., Нечаев А.П., Красильников В.Н. Фосфолипиды в технологии продуктов питания. Масло - жировая промышленность, - 1999. -№ 2, - С. 10-13.

90. Кочемасов С.Г., Сафонов А.К., Балашов В.Ю. Тябин Н.В. Способионообменной очистки жидкости. A.c. (СССР), № 1286530, С 02 F1/42, 1987, Б.И. № 4.

91. Кошевой Е.П., Блягоз Х.Р. Экстракция двуокисью углерода в пищевой промышленности. Майкоп, 2000. - 495 с.

92. Кошевй Е.П. Математическое описание многоступенчатого противоточного экстрагирования с пропиткой пористого материала // Тез. докл. третьей Всесоюз. науч. конф. «Химтехника 83». Ташкент, 1983.-Ч. IV.-С. 48.

93. Кошевой Е.П., Скрипников A.A. Исследование многоступенчатыхпроцессов экстракции из твердой фазы // Известия СКНЦВШ, серия «Технические науки», 1975. -№ 1. С. 56-59.

94. Кошевой Е.П. влияние пропитки пористого материала на экстрагируемость в многоступенчатом противоточном процессе // Изв. вузов. Пищевая технология, 1985. № 6. - С. 57-59.

95. Кошевой Е.П., Быкова С.Ф. Кинетика экстрагирования растительных масел при наличии свободных экстрактивных веществ. Рук. деп. в ЦНИИТЭИПП, № 1042 - 85.

96. Кошевой Е.П., Косачев B.C. Определение концентрационной зависимости коэффициента диффузии при экстракции // Журнал прикл. химии, 1982. Т. 55. - № 9. С. 2087.

97. Кошевой Е.П. Кинетика экстрагирования веществ из растительного сырья // Изв. вузов. Пищевая технология, 1982. № 6. - С. 95-98.

98. Кошевой Е.П., Скрипников A.A. Анализ многоступенчатой экстракции в системе твердое тело — жидкость // Тез. докл. Всесоюзн. конф. по экстракции, Рига, 1977. -Ч. 2. С. 43-47.

99. Леонтьевский К.Е., Аношкина A.A., Астахов И.И. Электронно-микроскопическое исследование структур материалов при переработке семян подсолнечника И Труды ВНИИЖ, 1963. Вып. 24. - С. 19-32.

100. Леонтьевский К.Е., Чудновская М.А. О связях масла в материалах маслодобывания // Труды ВНИИЖ, 1965. Вып. 25. - С. 50-61.

101. Лобанов A.A., Бутина Е.А., Черакасов В.Н., Константинов E.H. Особенности равновесия системы фосфолипидный концентрат -ацетон // Изв. вузов. Пищевая технология. 2001. - № 4. - С. 64-67.

102. Лобанов A.A., Константинов E.H. Равновесные и кинетические закономерности . процесса экстракции масла из фосфолипидного концентрата и частично обезжиренных фосфолипидов // Известия вузов. Пищевая технология. 2002. -№ 2-3. - С. 39-42.

103. Лобанов A.A., Константинов E.H., Корнена Е.П. Идентификация поровой адсорбционной модели для систем фосфолипидный концентрат ацетон и частично обезжиренные фосфолипиды - ацетон // Известия вузов. Пищевая технология. - 2003. - № 1. - С. 38-44

104. Лобанов A.A., Константинов E.H. Экстракция масла из фосфолипидного концентрата // Материалы III региональной научно-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», 15-16 ноября 2001 г., Краснодар, КГАУ, С. 234-235.

105. Лобанов A.A., Константинов E.H. Исследование кинетики экстракции нейтральных липидов при обезжиривании фосфолипидного концентрата // Материалы междунар. научно практич. конф.

106. Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», 18-21 декабря, 2001 г., Орел, С.258-259.

107. Лопаткин A.A. Теоретические основы физической адсорбции. М.: МГУ, 1983.-344с.

108. Лыков A.B. Явления переноса в капиллярно пористых телах. М.: Гостехиздат, 1965.- 265 с.

109. Лысянский В.М. Процесс экстракции сахара из свеклы, теория и расчет. -М.: Пищевая промышленность, 1973.

110. Лысянский В.М., Гребенюк С.М. Экстрагирование в пищевой промышленности. М.: Агропромиздат, 1987. - 188 с.

111. Ляпков Б.Г., Меламед Д.Б. Молекулярные виды триацилглицеринов пищевых растительных масел // Прикладная биохимия и микробиология, том 26, 1990, С.157-166.

112. Мгебришвили Т.В., Мартовщук В.И. Обработка фосфолипидов подсолнечных масел методом механохимической активации // Известия вузов. Пищевая технология, №5, 1985.

113. Мгебришвили Т.В., Мартовщук В.И. Межфазная активность сопутствующих веществ масел различной рафинируемости // Масложировая промышленность, №7, 1985.

114. Марцулевич H.A., Ван Чжань, Флисюк О.М. Нестационарные режимы мембранной фильтрации // Журнал прикладной химии, 1993, т. 66 № 6, -С. 1259-1263.

115. Масликов В.А. Технологическое оборудование производства растительных масел. М.: Пищевая пром-сть, 1974. - 440 с.

116. Панченков Г.М., Лебедев В.П. Химическая кинетика и катализ. Учебное пособие для вузов. М. Химия, 1985, - 592 с.

117. Пат. RU 2061382 С1 6 А 23 D 9/90 Пищевой фосфолипидный продукт и способ его получения / авторы Бутина Е.А., Герасименко Е.О., Жарко М.В., Корнена Е.П., Кривенко В.Ф.135. Пат. 2126904 (ФРГ).

118. Получение лецитина высокой степени чистоты. Заявка № 2172995 Япония, МКИ5 С 07 Р 9/10.

119. Поляков B.C., Максимов Е.Д., Поляков C.B. К вопросу моделирования процесса проточной микрофильтрации // Теоретические основы химической технологии, 1995, т. 29, № 3, С. 300-308.

120. Преображенский Н.А. Евстигнеева Р.П. Химия биологически активных природных соединений. М.: Химия, 1976. - 456 с.

121. Производство пищевых фосфолипидов / Л.Е. Яковлева.: ЦНИИИи-ТЭИПП, М.: 1974.-16с.

122. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. В 2-х частях. М.: Химия, 1995. - 769 с.

123. Пульсирующие экстракторы. / Под ред. С.М. Карпачевой. М.: Атомиздат, 1964, 299 с.

124. Разделение суспензий в химической промышленности. / Т.А. Малиновская, И.А. Кобринский, О.С. Кирсанов и др. М.: - Химия, 1983.-204 с.

125. Разработка и применение пульсационной аппаратуры: Сб. статей / Под общ. ред. С.М. Карпачевой. М.: Атомиздат, 1974. - 256 с.

126. Разработка технологии гидратации подсолнечных масел и получения пищевых растительных фосфолипидов с разделением фаз на отстойниках/ Е.П. Корнена, Е.О. Герасименко, Е.А.Бутина и др.// Известия вузов. Пищевая технология. -1996. -№ 5-6.-С. 42-44.

127. Рахлеев П.И. Разработка и применение методов баромембранной технологии для очистки и стабилизации соков, виноматериалов и вин. Автореферат Дис. . канд. техн. наук. - Ялта: ВНИИВВ «Магарач», 1985, 23 с.

128. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей // Справочное пособие / Под ред Б.И. Соколова: Пер. с англ. 3-е изд. перераб. и доп. Л.: Химия, 1982. - 592 с.

129. Романков П.Г., Курочкина М.И. Экстрагирование из твердых материалов.- Л.: Химия, 1983.—256 с.

130. Романков П.Г., Рашковская Н.Б., Фролов В.Ф. Массообменные процессы химической технологии (системы с твердой фазой). Л.: Химия, 1975.-334 с.

131. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой. М.: Химия, 1980.-248 с.

132. Смирнова М.А. Молекулярные теории растворов. JL: Химия, 1987. -336 с.

133. Способ получения соевого лецитина; A.C. 1231658 СССР, МКИ Ф61 К 35/78 / Пучкова С.М., Шанская А.И., Недачина H.A.; Ленинградский НИИ гематологии и переливания крови. № 3694926/14; Заявл. 13.1.84; Опубл. 30.6.94, Бюл. № 12.

134. Стабников В.Н., Попов В.Д., Редько Ф.А., Лысянский В.М. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Пищевая пром-сть, 1966. -635 с.

135. Стещенко Л.П., Михалев М.Ф., Еричев М.Л. Сгущение суспензий при интенсивном перемешивании в аппарате емкостного типа. В кн.: Современные аппараты для обработки гетерогенных сред. Межвуз. сб. науч. трудов. - Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1980, С. 125-128.

136. Тарасов В.Е. Совершенствование подготовки масличных материалов к извлечению масла с применением поверхностно-активных веществ: Дисс. канд. технических наук Краснодар, 1985.

137. Тарасов В.Е., Кошевой Е.П. Определение основных параметров модели равновесного экстрагирования жмыха подсолнечных семян. Рук. деп. в ЦНИИТЭИПП № 1149 ПЩ 85.

138. Технология производства растительных масел / В.М. Копейковский, С.И. Данильчук, Г.И. Гарбузова и др. / Под ред. В.М. Копейковского.-М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. -416 с.

139. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии. М.: Мир.-Т.1-2, 1989.

140. Федоткин И.М., Криль С.И., Борщевская Л.И. Разделение суспензий и гиперфильтрование. Киев: Техника, 1972. - 156 с.

141. Федоткин И.М., Воробьев Е.И., Скорогородский Ю.В. Об использовании пульсаций в промышленном фильтровании. Изв. Вузов СССР. Пищевая технология, 1978, № 4, С. 151 - 154.

142. Федоткин И.М. Интенсификация технологических процессов. Киев: Вища школа, 1979. 344 с.

143. Федоткин И.М. Методы расчета реакторов пищевой технологии. -Киев: Вища школа, 1978. 200 с.

144. Фортунатов Н.С., Стеценко В.И. и др. Фильтр сгуститель с непрерывным смывом осадка с помощью вибромешалок. — Химическое и нефтяное машиностроение, 1970, № 5, С. 20-22.

145. Фридт А.И. Совершенствование технологических процессов и схем маслоэкстракционного цеха на основе теории предельных режимов: Дис. . канд. техн. наук. Краснодар, 1988.

146. Шатохин И.И., Симонов В.Д.," Шакиров Д.А., Скляр С.Я. Масообменный аппарат. A.c. СССР, № 507346, В 01 J 1/00, В 01 J 1/22, 1976, Б.И. № 11.

147. Щербаков В.Г. Технология получения растительных масел. М.: Колос, 1992.-207 с.

148. Эриксон Д.Р., Зандер К.Т., Верфел Д.Б. рафинация соевого масла и утилизация отходов переработки. М.: Колос, 1998. - 94с.

149. Юсупбеков Н.Р. и др. Исследование адсорбционных свойств хлопкового жмыха. Рук. Деп. АгроНИИТЭИпищепром, 1987. - № 1501. - пщ-87. - 8 с.

150. Юсупбеков Н.Р., Саттарова М., Нутридинов Ш. и др. Алгоритм решения уравнений математической модели процесса экстракции хлопкового масла в экстракторе НД 1250 // Докл. АН УзССР, 1979. -№3.

151. Юсупбеков Н.Р. и др. Сравнительный анализ моделей кинетики экстракции капиллярнопористых тел. Рук. деп. в АгроНИИТЭИПП 15.10.87, № 1646.-4 с.

152. Abrams D.S., Prausnitz J.M. Statistical Thermodinamics of Liquid Mixtures: A New Expression for the Excess Gibbs Energy of Partly or Completely Miscible System // A. I. Ch. E Journal, 1968. Vol. 21. - P. 116-128.

153. Canty, D.J., and S.H. Zeisel, Lecitin and Choi in in human Health and Disease, Nutr. Rev. 52:327- 339. 1994.

154. Castamatta G., Boucher D., Angelino H. Liquid membrane separation. -Chem. Eng. Sci., 1978, 33, № 2, P. 145-152.

155. Cedro I., Srinivasan S. Heat and mass transfer in porous wall tubular reactor. Int. J. Heat and Mass Transfer, 1974, 17, № 11, P. 1413-1416.

156. Composition and quality attribures of reduced fat cheese as affect by lecitin type. / Drake M.A., Chen X.Q., Gerard P.D., ets. // J. Food Sci. -1998.-63. №6.-1018-1023.

157. Derr E.L., Deal C.H. // Proc. Int. Symp. Distill. L.: Inst. Chem. Eng., 1969. -vol. 3.-P.40; J. Amer. Chem. Soc., 1973. Vol. 124.-P. 11.

158. Dickinson, E., Towards More Natural Emulsifiers, Trends Food Sci. Technol. 4: P.330-334. 1993.

159. Estimation of thermophysical properties of heavy hydrocarbons through a group contribution based equation of state. Goniglio Lucie, Trassy Laurent, Rauzy Evelyne. Ind. And Eng. Chem. Res. 2000, 39, № 12.

160. Fredenslund Aa., Jores R.L., Prausnitz J.M. // A. I. Ch. E Journal, 1975. -Vol. 21.-№6.-P. 1086-1099.

161. Fredenslund Aa., Gmehling J., Rasmussen P. Vapour liquid equilibria using UNIFAC group contribution method. Amsterdam etc.: Elsever, 1977. -380 p.

162. Gresch W. Process and installation for subsequent treatment of liquids, in particular clarified juisce. PCT 89/00013, A 23 L 2/30, C 12 H 1/02, 1989.

163. J. Langmuir. J. Amer. Chem. Soc., № 40, P. 1361 (1918).

164. Jodlbauer H. Les phospholipides, texturants naturels. Biodutur. - 1989. -№ 80. - P. 29-32.

165. Hennry's law constants of polychlorinated biphenyl congeners and their variation with temperature. Bamford Holly A., Poster Dianne L., Bakker Joel E. / J. Chem and Eng. Data. 2000. - 45 № 5, P. 1069-1074.

166. Kafes N.C., Clump C.W. Turbulent and laminar mass transfer in a tubular membrane. A. I. Ch. E. Journal, 1973, 19, № 6, P. 1247-1249.

167. Klein W., Hoelz W. Crossflow microfiltration in chemical processes. -Chem. Eng. (Gr. Brit.), 1982, № 385, P. 369 373.

168. Lecithin: consider the possibilities / Tom Krowzyk // International News on Fats, Oils and Related Materials. 1996. - Vol. 7, - № 11, P. 1158 - 1167.

169. Lecitin fractions and dilutions, methods for their preparation and pharmacological uses thereof: заявка WO 94/18949 (Междунар. PCT, МКИ5 A61 К 9/127/ Viole Cary, Ali Majid.- N. PCT/US 93/02236; Заявл. 25.02.93; Опубл. 01.09.94.

170. Lecitine erfüllen noch nicht alle Wunsche/ Zaki Hassanein // ZSW: Zuckerund Susswaren Wirt. 1997, - 50, № 2. - P.80-83.

171. Lecitin. Development and applications / Meinhold Nancy M. // Food Process. (USA). 1991. - 52, № 5. - P. 130-132,134.

172. Popp D.M. Crossflow microfiltration of medical solutions. Filtr. and Separ., 1983, v. 20. № 2, P. 118-122.

173. Renon H., Prausnitz J.M. Local Composition in Thermodynamic Excess Functions for Liquid Mixtures // A. I. Ch. E. Journal, 1968. Vol. 14, № 1. -P. 135-144.

174. Shah Y.T., Remmen T. Radial mass transfer effects in a porous wall tubular reactor. Int. J. Heat and Mass Transfer, 1971, 14, № 12, P. 2109-2124.

175. Sruhai B.F. lecitin prodaction and utilaration. JAOCS. - New Jork. -1983.

176. Staverman A.J. The Entrophy of High Polymer Solutions //Ree. Trav. Chim. Pays-bas, 1950, № 69. P. 163.

177. The low down on lecitin / Juliy Liz // Food Manus. 1992.- 67 № 1. - P. 17-18.

178. Verfahren zur Entolung vor Rohlecithin: Заявка № 4222153 ФРГ, МКИ С 07 F 9/10 / Peter Siegfried, Czech bernd, ets. Заявл. 6.7.92; Опубл. 13.0.94.

179. Verfahren zur Herslellung vor Phosrhatidylcholin derivaten: Заявка № 4039996 ФРГ, МКИ5 С 07 F 9/10 / Schafer Thomas; A. Nattermann & Cie GmbH. Заявл. 14.12.90; Опубл. 7.05.92.

180. Wilson G.M. Vapor-Liquid Equilibrium. XII: A New Expression for the Excess Free Energy of Mixing // J. Amer. Chem. Soc., 1964. P. 127-130.