автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование подготовки растительного сырья к экстракции способом экструдирования

На правах рукописи

МЕРЕТУКОВ Заур Айдамирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ К ЭКСТРАКЦИИ СПОСОБОМ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Майкоп - 2004

Работа выполнена в Майкопском государственном технологическом университете.

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Кошевой Е.П.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шаззо А.Ю., кандидат технических наук Орлов Б.Ю.

Ведущая организация: Северо-Кавказский филиал ВНИИЖ

Россельхозакадемии

Защита состоится 9 ноября 2004 г. в 15 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03. Кубанского государственного технологического университета по адресу: г. Краснодар, ул. Московская 2, конференц-зал (корп. А).

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направлять в адрес университета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета (ул. Московская 2).

Автореферат диссертации разослан « ОАстя^я 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Жарко М.В.

/

2005-4

13023 3

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Задача обеспечения населения продуктами питания высокого качества в необходимом количестве продолжает оставаться актуальной на современном этапе, характеризуемом развитием рыночных отношений и поступлением в страну импортных продуктов. Решение этой задачи лежит на пути разработки и применения новой техники и технологии переработки сельскохозяйственного сырья, в частности экстракционной, что должно увеличить -эффективность производства высококачественных продуктов питания, в том числе обеспечить выпуск новых видов продукции, при этом сократить потери сырья, затраты энергии и материальных ресурсов. Проблемы повышения эффективности экстракции при переработке разнообразного по свойствам сырья связаны с необходимостью увеличения глубины извлечения, повышения интенсивности процесса, снижения материальных, энергетических и трудовых затрат, что в значительной степени определяется подготовкой сырья к экстракции, обеспечивающей вскрытие клеточной структуры и получение частиц, создающий проницаемый слой.

Экструдирование является перспективным способом подготовки растительного сырья к экстракции. Процесс является непрерывным, управляемым и универсальным. Для подтверждения перспективности этого способа необходимо разработать процесс и экструзионную установку для осуществления подготовки растительного материала к экстракции. Использование экструзии смеси растительного сырья и твердофазной двуокиси углерода для подготовки к С02-экстракции является новым.

Цель работы - исследовать возможность совершенствования подготовки растительного материала к экстракции способом экстру-дирования.

Основные задачи исследования. В соответствии с поставленной целью определены следующие основные задачи:

- получить математическое описание и проанализировать состояние двухфазной смеси "растительный материал - двуокись углерода" в практически важном диапазоне варьирования температуры и давления;

- построить математическую модель теплообмена и фазового

превращения при экструдировании см< двуокись углерода";

БИБЛИОТЕКА 1

09

"Чи

- получить и проанализировать решение тепловой задачи экстру-дирования смеси "растительный материал - двуокись углерода";

- разработать теоретическое описание процесса получения "взорванных" гранул на выходе из отверстия матрицы экструдера;

- оптимизировать геометрию отверстия матрицы экструдера для обеспечения требуемой производительности и максимального расширения экструдированного материала;

- разработать математическую модель экстрагирования гранул со "взорванной" клеточной структурой растительного материала;

- провести эксперименты на экструдере и сопоставить результаты с предсказанием разработанной модели;

- провести эксперименты по экстракции "взорванных" на экструдере гранул ромашки аптечной и сопоставить с результатами подготовки другими способами;

- разработать и предложить экструзионный способ подготовки растительного сырья к экстракции;

Научная новизна диссертации заключается в следующем: дано математическое описание свойств двухфазной смеси "растительный материал - двуокись углерода" на основе уравнений состояния; разработана математическая модель теплообмена и фазового превращения при экструдировании смеси "растительный материал - двуокись углерода" и получено ее решение; разработано теоретическое описание процесса получения "взорванных" гранул на выходе из отверстия матрицы экструдера; разработаны рекомендации по оптимальной геометрии отверстия матрицы экструдера для обеспечения максимального расширения экструдируемого материала при требуемой производительности; разработана математическая модель экстрагирования гранул со "взорванной" клеточной структурой растительного материала; дана сравнительная оценка эффективности подготовки растительного материала к экстракции различными способами, включая экструзию.

Практическая значимость работы заключается в результатах теоретических и экспериментальных исследований, которые позволили разработать научно обоснованный способ подготовки растительного материала к ССЬ-экстракции с обработкой в экструдере смеси растительного материала и твердофазной двуокиси углерода.

Результаты разработок использованы при проектировании и создании экспериментальной установки для экструзионной подготовки

растительного материала к С02-экстракции, которая принята для реализации на предприятии ООО "Компания Караван".

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на следующих научных и научно-практических конференциях: Международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой и легкой промышленности», Алматы. 2004; Н-ой Международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности», Воронеж. 2004; У-ой Всероссийской научно-технической конференции «Новые химические технологии: производство и применение», Пенза. 2004; Международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию КГТУ «Инновации в науке и образовании-2004», Калининград. 2004.

Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе одно свидетельство на полезную модель.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 154 страницах, содержит 37 рисунков и 15 таблиц. Список использованных источников включает 222 наименований на русском и иностранных языках. Приложения к диссертации представлены на 20 страницах.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Во введении обоснована актуальность темы и сформулировано направление исследований.

Глава 1. Литературный обзор

В главе проанализировано состояние техники и технологии экстракции двуокисью углерода растительных материалов и способы подготовки растительного сырья к экстракции. Рассмотрены современные научные основы процесса экструдирования и пути повышения эффективности экстракции растительного сырья с применением данного процесса.

На основании обзора и анализа работ сделаны следующие выводы:

- С02-экстракция растительного сырья обеспечивает получение высококачественных и ценных концентрированных экстрактов, на-

ходящих широкое применение в создании новых продуктов в пищевой и смежных отраслях промышленности;

- подготовка растительного сырья к экстракции - основной фактор, обеспечивающий эффективность процесса;

- способ подготовки растительного сырья к экстракции двуокисью углерода сбросом давления является эффективным, но его практическая реализация сдерживается наличием недостатков (периодичность, большие потери двуокиси углерода и энергетические затраты);

- представления о механизме получения "взорванного" растительного материала носят качественный характер;

- существующий экструзионный способ получения "взорванных" гранул растительного материала за счет парообразования влаги не приемлем для подготовки растительного сырья к экстракции из-за высоких температур;

- теория экстрагирования недостаточно развита, чтобы дать представление об эффективности подготовленности растительного материала к экстракции;

- математическое описание стадии экструдирования после выхода материала из отверстия матрицы носит эмпирический характер.

Вышеупомянутые выводы послужили основой для определения цели работы, а также постановки задач.

Глава 2. Теоретические вопросы получения пористых гранул из растительного материала экструзией

На первом этапе теоретического анализа вопросов получения пористых гранул из растительного материала экструзией выполнено моделирование статики сжимаемости смеси растительного материала с двуокисью углерода. Двуокись углерода специально вводится при подготовке материала к экстракции методом экструзии для достижения эффекта «взрыва» при низком температурном уровне по сравнению с парообразованием влаги.

Для описания поведения твердофазного растительного материала применено модифицированное уравнение состояния Ван-дер-Ваальса

{Р + 7г\ум-й))=К'Т (1)

где Р - давление, бар; V,, - удельный объем материала, м^/кг; л, со и Я' - эмпирические константы.

Для расчетов фазовых превращений двуокиси углерода применено кубическое уравнение состояния Ван-дер-Ваальса.

Полученные данные по коэффициентам сжимаемости позволили выполнить расчеты плотности при варьировании давления и температуры в практически важном диапазоне, а также состава смеси (двуокиси углерода до 10 % мае.).

Полученная модель поведения смеси в виде уравнения состояния позволила оценить значение коэффициента объемного расширения от давления

Результаты расчетов коэффициента объемного расширения ару для рабочих температур 298К - 308К показали, что рост аРУ отмечается с ростом доли растительного материала в смеси, а с ростом давления отмечается некоторое снижение коэффициентов объемного расширения. При испытании экструдера полученные данные по коэффициентам линейного расширения ар с учетом связи ару = ар3 хорошо согласуются с коэффициентами объемного расширения. Работа сжатия экструдируемой смеси может быть рассчитана по соотношению

В результате проведенного моделирования получены численные значения основных параметров процесса деформирования смеси растительного материала и двуокиси углерода.

Для оценки характера процесса при экструдировании смеси материала с твердофазной двуокисью углерода рассматривались уравнения движения и энергии, которые могут быть использованы как модель процесса.

Уравнение энергии имеет вид:

(2)

(3)

Распределение скорости материала в канале:

получено с использованием дифференциального уравнения

и преобразованием его решения с учетом уравнения объемной производительности экструдера:

й=Л-Нг~В-н1{еО,/сЬ) (7)

где: А = к■ О? • N -созв-^а /2) и В = (^в-/рз ■ /р*)/{12■ п • Мс)

Рассмотрев члены уравнения энергии с учетом численных значений свойств материала, уравнение может быть представлено в общем виде:

д

— Т{у,х)=т1--1Т(у,г)-т2-Т{у,г)-т3 (8)

О 2 д у

с граничными условиями первого рода: Т=Т0 - на внешней границе канала;

/сс)+ Туд(су /сс) - на входе в канал, где: С, - доля твердофазной С02 в смеси с экструдируемым материалом; с„., су, сс - теплоемкости материала, двуокиси углерода и смеси, Дж/кг град.

Для решения данной задачи разработан алгоритм, основанный на спектральных методах Галеркина.

Произведение функций от координаты г и координаты у дает возможность решать задачу поэтапно. В результате получили начальную аппроксимацию температурного профиля:

2

Т0(у) :=Т0-(1-а + Ту<+ £

1=0

Используя численные значения вектора временных проекций А,(0) в начальный момент времени из матричного уравнения составляем систему из обыкновенных дифференциальных уравнений, соответствующих матричному уравнению:

±[а, (2 )] = [М\л т, [йМ] - т2 [а/г)] - т3 [М\А [0] (10) аг

Полученную систему дифференциальных уравнений решали методом Эйлера относительно вектора производных —[а,(г)], исполь-

сЬ

зуя в качестве начальных значений задачи Коши вектор а,(()). Полученная зависимость а,(г) используется для определения временных

Ао

I

У-0.005^+2 0.005

(9)

проекций решения краевой задачи, что позволяет получить приближенной решение в виде:

Т(у,0 :=т0.(1 - с) + ту гь{+ гг(^^ + гз,((11) 0 У 1V. 0.005 ) 'V 0.005 ) 1V 0.005 ) '

Установлено, что характерным является снижение средней температуры на начальном участке канала, что связано с действием стока тепла при фазовом переходе твердофазной двуокиси углерода, а затем отмечается подъем средней температуры в основном за счет выделения тепла при трении материала.

Установлено определяющее влияние коэффициента т,:

Щ= X (Но/ иу р-Ср Му.г)

Таким образом, влияют теплофизические свойства материала (коэффициент температуропроводности), степень сжатия материала в винтовом канале и скорость течения материала в винтовом канале.

Расчеты были сделаны для различной длины винтового канала (Ьэ=0,5; 0,75; и 1,0 м). В результате регрессионной обработки полученных данных коэффициенты уравнения (10) представлены функциями от длины винтового канала и установлено общее уравнение вида

= 0,233 ■1э-0.143 -Ьэ2 -0.102 + $,549хЮ5 ¿э -3,429хЮ5 Ьэ2 -4,049х105)т/ (13) 6,064хЮ11 • ¿э2 -1,119x1012 • £э + 5,007х10П\т2,

При рассмотрении деформации экструдируемого материала непосредственно на выходе из отверстия матрицы (перемещения в радиальном и и осевом направлении м> без кручения) можно перейти к осесимметричной задаче, допуская применимость теории упругости (т.е. рассматривая параметры процесса как эффективные), и представить задачу в цилиндрических координатах.

-,(■, \д£ср ц , ЗА ,диди ди(ди> ди\ „ д /,, ч дг ,■- дг дг дг дг\дг дг) дг

т-,2 \^еср ,дЛ дц(ди диЛ дцдц> .д/,. \

//V + + + — +2-£—-3-(Кев) = 0 (15)

ТКОН -ТнАЧ = + +

1

где сср = -

дг дг ср дг\дг дг,

д2 | / д дг2 г дг '

ди и дкл - *2 ' я

+ — + дг г дг

4 „2 & 1 д 8' V =—Г + -—+ -

Здесь "к и (л - константы Ляме и К - модуль объемного сжатия

А=(Т^|м = С = К = Т(ГЯ °6)

выраженные через Е - модуль упругости или модуль Юнга и V - коэффициент Пуассона, а также в - модуль сдвига.

Вынужденную деформацию е„, возникающую под действием развиваемого давления, предлагается представить зависимостями для

о о

перемещения осевого вв = \apdP и радиального ев = \apdP с коР, Р,

эффициентом линейного расширения а,,.

Если принять что перемещение в радиальном и осевом направлении зависит соответственно от радиальной и осевой координаты, то уравнения (14) и (15) могут быть записаны в следующем виде:

с12и [ 1 йи (/-21/) и (/ + у)арРр П7,

¿г2 гф 2(1-У) г2 (1-у)и(г0)

Уравнение (17) является неоднородным обыкновенным дифференциальным уравнением второго порядка и его решение, описывающее радиальное расширение, имеет вид

«(г.С/.СгЦс/г^ +С2г~Гь ) + (19)

Уравнение (18) является обыкновенным дифференциальным уравнением второго порядка с разделяющимися переменными и его решение, описывающее осевое расширение, имеет вид

м^1С,,С2,ар)=-^А12 + С/= + С 2 (20)

. (1 + у)арРо где А =) ' { И—

(/-V)

Значения постоянных интегрирования С| и С2 в уравнениях (19) и (20) находили с учетом граничных условий:

и{г0,С,,С2) = о , Ыи(и(г0\С1,С2)/Л- = 0, у^=0,С],С2) = 0, = fVL.C1.C2)!<Ь = О

(21) (22)

Для идентификации параметра ар использовали экспериментальные данные для растительного дисперсного материала (кукурузной крупки). Коэффициент Пуассона принимался равным: V = 0,3 - 0,4 , что соответствует свойствам дисперсных растительных материалов. При этом получены близкие результаты.

Дисперсионный анализ подтверждает, что различие влияний значений коэффициента Пуассона (Р=0,493<Ркр=5,192), а также влияний геометрии отверстий матрицы для осевого и радиального расширения (Р=3,267<Ркр=5,318) на коэффициент линейного расширения статистически незначимо.

Значение коэффициента линейного расширения для различных режимов экструзии остается постоянным при у=0,3 среднее значение ар=2,87+0,42 МПа'1 и соответствующий коэффициент объемного расширения ару=0,0236+0.012 бар1, а при у=0,4 среднее значение ар=2,61±0,43 МПа' и ару=0,0178±0.0103 бар1.

Глава 3. Получение и оценка подготовленных для экстракции пористых гранул

В связи с поставленной целью исследования - получить данные по деформированию смеси ромашки аптечной и двуокиси углерода, была обоснована методика и подобран материал для исследования. Полученные результаты по деформированию сжатием ромашки аптечной от давления описываются на основе уравнения состояния:

При этом найдены значения со=0,000357; 11'Т=0,138; 71=161,16.

Регрессионная обработка экспериментальных данных экструзи-онного предельного расширения (осевого и радиального и(г0) в м) в зависимости от геометрии отверстий в матрице (диаметр О и длина Ь в м) позволила получить уравнения

Р + я

Р ю{Р + я)+Я'Т

(23)

= -001 + 4 348-Б +1.558-Ь-442 335-й и() =-0.00326 + 6.6 О-752.2 И2

,2

(24)

Полное расширение определяется через произведение осевого и радиального расширения

£1= е2ег (26)

Тогда:

Z-IT 4

-001 + 4 348D+1 558L-442 335D2) 1 (- 0 00326 + 66D-7522D2J L D2

(27)

Регрессионная обработка экспериментальных данных по расходу при экструзии, в зависимости от геометрии отверстий в матрице, позволила получить уравнение

Q = 1,318 + 28,36 ■ D + 212,8 ■ L-115100 ■ D-L + 259100 ■ D2 +1561 ■ L2 (28)

С использованием уравнений (27) и (28) была поставлена задача на условный оптимум полного расширения гранул при ограничении на производительность и полученные оптимальные значения полного расширения от геометрических размеров отверстия в матрице экструдера можно описать линейными зависимостями

8^32,082-3067,8 D (29)

ejf= 19,064+100,93 L (30)

При обосновании геометрии лабораторного экструдера исходили из анализа уравнения производительности и зависимости для мощности экструдера. Размер отверстия матрицы принят D = 0,0026 м и 1 = 0,050 м, что позволило получить наибольшее расширение гранул.

Экспериментально получены для различных растительных материалов зависимости между производительностью экструдера и числом оборотов вала экструдера: G = 0,00590 п - ромашка аптечная; G = 0,01708 п - крупка желтой кукурузы; G = 0,01006 п - кукурузная мука белая.

При содержании твердофазной двуокиси углерода 2-3% и числе оборотов экструдера до 140 об/мин материал на выходе из отверстия матрицы получался расширенным в виде сыпучего материала со «взорванными» мелкими частицами. Качество подготовленных к экстракции таких частиц оценивалось в опытах по экстракции.

Исходя из диффузионного механизма процесса экстрагирования для принятой упорядоченной структуры частиц классической

формы (пластина, цилиндр, сфера) с внешним периферийным экстрагируемым слоем вскрытых клеток решалось уравнение диффузии.

В частности, для сферы с внешним радиусом Ь и внутренним радиусом области с неразрушенными клетками а расчет концентрационного поля необходимо проводить в интервале 0<х<Ь, и учесть, что в диапазоне 0<х<а и(х^)=1, то это может быть осуществлено программным способом или с применением функции Хевисайда:

<Ь-а) I

|И+/

■1

ЗИ1 ЯП--

I Ь-а)

■ех(.

[жп)2Р1

' (Ь-аУ

I Ь-а

(31)

Кинетическое уравнение для сферы может быть получено интегрируя:

— ~ ь

д< = — ■ |х2м(л:,г)с& (32)

Яо - о

Уравнение кинетической кривой для пластины:

_ \ ЯО

8 ь

1

ехр

Р(2п+1)2 ж21 4{Ь-а)2

(33)

где И = — / а

Уравнение кинетической кривой для цилиндра:

( - \ Чо

Л со

— У -

и2 , о П=1

I

а.

¿¡{Ьап)

ехр'

{'Оа2п()

(34)

Эксперименты проведенные по экструдированию предварительно дробленной ромашки аптечной в смеси с твердофазной двуокисью углерода позволили получить взорванную совокупность частиц, которую перед опытами по экстракции рассеяли на ситах с размерами отверстий 1, 2 и 3 мм. Эти фракции экстрагировали на лабораторной установке и в результате получены кривые экстракции, которые представлены на рисунке 1.

— 11=0,5мм — 11=1 .Омм — Я=1.5мм

00 ЭюпЛгОЛш □□ Эгс1гИ=1 Оки О ЭгспЯ=Пмм

Рисунок 1 - Кривые экстракции жидкой двуокисью углерода суммы экстрактивных веществ ромашки аптечной. Обозначения: О - размер 11=0,5мм; □ - размер Л=1мм; 0 - размер Я=1,5мм.

Обработка полученных данных по кинетике экстракции заключалась в идентификации параметров Ь и Э. При этом в зависимости от формы частиц использовали в уравнения (31) - (34). По этой методике обработаны ранее полученные данные по кинетике экстракции ромашки аптечной подготовленной разными методами и их сочетаниями (обозначения в Таблице: Д - дробление; В - вальцевание; Вз - «взрыв» материала насыщенного двуокисью углерода при сбросе давления).

По полученным данным установлено (Таблица), что эксгрузион-ная подготовка ромашки аптечной по полученным параметрам экстрагируемое™ близка к способу дробленного и вальцованного материала с однократным «взрывом».

Параметры Способы подготовки материала к экстракции

Д Д-В Д-В-Вз Д-В-Вз-Вз Экструдирование, размеры частиц, Я, мм

0,5 1,0 1,5

иЛ., а 0,210 0,200 8,492 9,250 9,02 8,96 8,73

О/0/3,м2/с 0,52 1,50 4,45 3,30 3,61 3,87 4,07

4. Обоснование и разработка способа и установки для подготовки растительного материала к экстракции. Выдача практических рекомендаций

На основании проведенных исследований разработана установка «Экструдер с подачей твердофазной СО2», на которую получено свидетельство на полезную модель №36830. Установка работает по предлагаемому непрерывному способу обработки растительного материала.

Установка для подготовки растительного материала к (Юг-экстракции, схема которой изображена на рисунке 2, представляет собой совокупность аппаратов: смеситель I с приводом от электродвигателя 2 и системой трубопроводов с клапанами 3; экструдер 4 с приводом от электродвигателя 5 через редуктор 6, с теплообменником 7 и питателем 8 с электродвигателем 9; охладитель с емкостью для С02 10 и редуктором давления 11; пульт управления 12, обеспечивающий регулирование давления и температуры, а также подключение электродвигателей.

Проведенная разработка составила основу технического задания на опытно - промышленную установку, принятую для реализации на ООО «Компания Караван».

Установка с подготовкой растительного материала к экстракции экструзией позволит получать, по сравнению с известными установками, экономический эффект в размере 160000 руб/г.

МАТЕРИАЛ

з и

Рисунок 2 - Схема установки для подготовки растительного материала к С02-экстракции. 1 - смеситель;

2 - электродвигатель; 3 - система трубопроводов с клапанами; 4 - экструдер; 5 - электродвигатель, 6 - редуктор; 7 - теплообменник; 8 - питатель; 9 - электродвигатель; 10 - охладитель с емкостью для С02;

11 - редуктор давления; 12 - пульт управления.

ВЫВОДЫ:

1. Экструзионная обработка смеси растительного материала с двуокисью углерода обеспечивает без перегрева вскрытие клеточной структуры подготовленного к экстракции растительного материала.

2. Уравнение состояния типа Ван-дер-Ваальса описывает изменение объема растительного материала с добавкой двуокиси углерода при изменении давления и температуры, что подтверждает близость коэффициентов расширения рассчитанных с помощью уравнения состояния и полученных при обработке данных по расширению гранул материала на выходе из отверстия матрицы экструдера.

3. Комплекс данных по сжимаемости, плотности, коэффициентам объемного расширения и работе деформирования растительного материала с добавкой двуокиси углерода получены в практически важном диапазоне изменения давления и температуры на основе уравнения состояния.

4. При экструдировании смеси растительного материала и твердофазной двуокисью углерода на начальном участке происходит понижение температуры за счет затраты тепла на фазовый переход, а затем подъем за счет тепла трения, что отражает полученное решение задачи теплообмена.

5. Процесс теплообмена в экструдере определяет комплекс величин, представляющий собой отношение произведения температуропроводности и квадрата степени сжатия к распределению скорости растительного материала в канале экструдера, которое зависят от геометрии канала и вязкости материала.

6. Модель, основанная на теории упругости с эффективными параметрами, позволяет описать процесс деформирования гранул растительного материала на выходе из отверстия матрицы, что подтверждает близость значений коэффициентов расширения материала полученных по модели и по определениям на лабораторном прессе.

7. Давление, развиваемое внутри гранул, является основным фактором их расширения на выходе из отверстий матрицы экструдера.

8. Оптимальные значения полного расширения гранул при ограничениях на производительность от геометрических размеров отверстия в матрице экструдера описываются линейными зависимостями.

9. Оценку способов подготовки растительных материалов к экстракции можно проводить, определяя размер зоны с вскрытыми клетками по полученным уравнениям диффузии из частиц с периферийной зоной вскрытых клеток.

10. Результат практической разработки процесса и техники экс-трузионной подготовки растительного материала смешиванием с твердофазной двуокисью углерода: установка для подготовки растительного материала к С02-экстракции (Свидетельство РФ на полезную модель №36830) признан высокоэффективным и принят Межрегиональным научно-производственным центром «Экстракт-Продукт» для совместной работы по практической реализации разработки.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кошевой Е.П., Меретуков З.А., Меретуков М.А. Экструдеры (теория, конструирование и расчет). МГТУ. Майкоп, 2003.-95 с. Деп. В ВИНИТИ 30.10.2003, №1893-В2003.

2. Кошевой Е.П., Меретуков З.А., Меретуков М.А., Латин H.H. Установка для подготовки растительного материала к СОг-экстракции. Свидетельство на полезную модель №36830. Бюллетень №9, 2004.

3. Перспективные методы подготовки растительного сырья к экстракции экструзией. (Е.П. Кошевой, З.А. Меретуков, М.А. Меретуков) // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой и легкой промышленности». АТУ. Алматы. 2004. - С. 43 - 44.

4. Экструзионная подготовка растительных материалов к экстракции. (Е.П. Кошевой, З.А. Меретуков, М.А. Меретуков) // Материалы П-ой международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности». ВГТА. Воронеж. 2004. - С. 181.

5. Математическая модель деформирования материала на выходе экструдера. (Е.П. Кошевой, B.C. Косачев, З.А. Меретуков) // Материалы Н-ой международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности». ВГТА. Воронеж. 2004. - С. 345.

6. Деформирование гранул в отверстии матрицы экструдера. (Е.П. Кошевой, B.C. Косачев, З.А. Меретуков.) // Сборник статей VI-ой всероссийской научно-технической конференции «Новые химические технологии: производство и применение». ПГУ. Пенза. 2004. -С. 51-54.

7. Теплообмен при экструдировании смеси растительного материала с твердофазной двуокисью углерода. (З.А. Меретуков, Е.П. Кошевой, B.C. Косачев.) // Сборник статей VI-ой всероссийской научно-технической конференции «Новые химические технологии: производство и применение». ПГУ. Пенза. 2004. - С.72-74.

8. Решение задачи теплообмена при экструдировании растительного материала с твердофазной двуокисью углерода. (З.А. Меретуков, Е.П. Кошевой, B.C. Косачев.) // Сборник статей VI-ой всероссийской научно-технической конференции «Новые химические технологии: производство и применение». ПГУ. Пенза. 2004. -С. 69-71.

9. Повышение эффективности процесса экстракции растительных материалов с применением экструзии для предварительной подготовки сырья. (Е.П. Кошевой, З.А. Меретуков, М.А. Меретуков) // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию КГТУ «Инновации в науке и образовании-2004». КГТУ. Калининград. 2004. - С. 116.

10. Теоретическое рассмотрение деформирования материала на выходе экструдера. (Е.П. Кошевой, B.C. Косачев, З.А. Меретуков) // Изв. Вузов. Пищевая технология. 2004. № 5-6. - С.89 - 90.

Условные обозначения

v - удельный объем материала, м3/кг; р - плотность материала, кг/м\ сп - удельная теплоемкость экструдируемого материала, Дж/(кг К); w-w(y,z) - распределение скорости экструдируемого материала по координатам^ и г, м/с; T=T(y,z) - распределение температуры экструдируемого материала по координатам у и z, К; Л„ - теплопроводность экструдируемого материала, Вт/(м К); S - сток тепла при фазовом переходе двуокиси углерода, Вт/м2; Р - давление, вызванное работой вала, Па. Q - осевой поток экструдируемого материала, м3/с; Оэ -диаметр корпуса экструдера, м; W„ - ширина витка (через шаг S„„ Wa-S,„ cos в), м; <9= arctg [SJ(nD:j)} - угол наклона нитки витка, радиан; Hz = (Н0 az) - переменная глубина канала (линейно уменьшающаяся по длине канала), м; Н0 - начальная глубина витка, м; а - коэффициент, м'1; z - расстояние вдоль шнекового канала, L - длина канала, м. м; N— скорость вращения шнекового вала, с"1; и - показатель степенного закона в уравнении течения экструдируемого материала (неньютоновской жидкости) - например, для растительного материала «=0,13; - вязкость экструдируемого материала (неньютоновской

жидкости), Па с; /л = / - ip,487n2 - 0,948п + 0,972^HZ / W - коэффициент формы вынужденного потока; fps = 1-{р,949п2 -1,87п+ 1,59^HZ/W -коэффициент формы для противотока, вызванного сопротивлением выходного устройства; /1К/= 0,98 (для области, представляющей интерес) - корректирующий коэффициент для средней вязкости в потоке. Zl, Z2, Z3 - табличные значения, полученные методом Эйлера; и(г0) -радиальное перемещение гранулы на выходе из канала диаметром г0, которое связано с радиальным расширением (отношение площадей

расширенной гранулы к площади отверстия канала) е, = " ; w(L) -

го

осевое перемещение гранулы на выходе из канала длиной L, которое

Jl)-l

связано с осевым расширением е. = —-; а - внутренний радиус

Lj

внешней оболочки сферы из вскрытых клеток, b - наружный радиус внешней оболочки из вскрытых клеток, С^о первоначально однородная концентрация во внешней оболочке сферы, С/ внешняя поверхностная концентрация. Индексы: м - материал; с - смесь.

МЕРЕТУКОВ Зяур Айдамирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ К ЭКСТРАКЦИИ СПОСОБОМ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ

Автореферат

ИД № 01222 от 14.03.2000 ПД№ 10-10008 от 8.11 2000

Подписано в печать 7 10 2004 i Формат бумаги 60x84'/,6 Бумага ксероксная. Печат!. офисная Гарни гура Тайме Уел печ. я 1,0 Заказ № 529 I ираж 100 экз

Издательство МГ ГУ 385000,1 Майкоп, ул Первомайская, 191

Р18вМ

РНБ Русский фонд

2005-4 13023

Введение

1 .ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1.СОг - экстракция: принцип и область применения, влияние основных факторов в обеспечении эффективности экстракции.

1.2. Способы подготовки растительного сырья к экстракции.

1.3. Состояние теории экстрагирования как основы для оценки эффективности способов подготовки растительного сырья к экстракции.

1.4. Экструдирование - общая характеристика и проблемы при использовании данного процесса.

1.5.Состояние теории процесса экструдирования.

1.6. Выводы по литературному обзору и задачи исследования.

2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ГРАНУЛ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА ЭКСТРУЗИЕЙ 36 2.1 .Моделирование статики сжимаемости смеси растительного материала с двуокисью углерода.

2.2.Теплообмен и фазовое превращение при движении в экструдере смеси растительного материала с двуокисью углерода.

2.3.Деформирование растительного материала в процессе экструзии.

3. ПОЛУЧЕНИЕ И ОЦЕНКА ПОДГОТОВЛЕННЫХ ДЛЯ ЭКСТРАКЦИИ ПОРИСТЫХ ГРАНУЛ. 88 3.1.Экспериментальные исследования деформировании и экструдирования гранул.

3.1.1.Деформирование смеси ромашки аптечной и двуокиси углерода.

3.1.2. Экструдирование гранул ромашки аптечной. 93 3.2. Экстрагирование двуокисью углерода растительных материалов с различной подготовкой.

3.2. ¡.Развитие теории оценки экстрагируемости растительных материалов.

3.2.2. Оценка экстрагируемости растительных материалов с различной степенью подготовки.

4. ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА И УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ РАСТИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА К ЭКСТРАКЦИИ. ВЫДАЧА ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ.

Задача обеспечения населения продуктами питания высокого качества в необходимом количестве продолжает оставаться актуальной на современном этапе, характеризуемом развитием рыночных отношений и поступлением в страну импортных продуктов. Решение этой задачи лежит на пути разработки и применения новой техники и технологии переработки сельскохозяйственного сырья, что должно увеличить эффективность производства высококачественных продуктов питания, в том числе обеспечить выпуск новых видов продукции, при этом сократить потери сырья, затраты энергии и материальных ресурсов.

Наиболее эффективным способом получения высококачественных компонентов растительного сырья, которые находят применения для производства разнообразных продуктов, является экстракция.

Так в последнее время все больший интерес проявляется к растительному сырью, как к источнику высокоценных экстрактов. В частности, традиционные пряности и вкусовые добавки, импортируемые в нашу страну из стран, где они произрастают, на протяжении последних лет перерабатываются с целью получения экстрактов. Также поставляются экстракты и из стран способных осуществить такую переработку разнообразного растительного сырья. Известно, что экстракты пряноароматического, эфирномасличного и лекарственного сырья позволяют получить высокую эффективность в ряде отраслей пищевой промышленности, сократить потери ценного сырья, обеспечить выпуск новых видов продукции.

Экстракция осуществляется различными экстрагентами. Наиболее перспективным способом получения высококачественных экстрактов является СОг-экстракция. Двуокись углерода является высоко летучим, безвредным, доступным и дешевым растворителем. Этот растворитель обладает бактерицидными свойствами, определяющими его широкое применение в пищевой промышленности не только для экстракции. Двуокись углерода хорошо экстрагирует ароматические и биологически-активные вещества. Наша страна была практически первой в мире, которая освоила выпуск С02-экстрактов, т.е. экстрактов, получаемых в результате экстракции специально подготовленного растительного сырья жидкой двуокисью углерода при температуре окружающей среды под давлением 5,8-6,4 МПа. Однако, в последнее время, за рубежом созданы крупные и усовершенствованные экстракционные производства, которые позволяют более эффективно и в больших объемах вести переработку разнообразного сырья и выходить на наш рынок со своей продукцией.

В настоящий момент настоятельно необходимо осуществить меры по повышению эффективности экстракционного производства с тем, чтобы отечественный производитель имел возможность успешно конкурировать в этой важной отрасли. Проблемы повышения эффективности экстракции при переработке разнообразного по свойствам сырья связаны с необходимостью увеличения глубины извлечения, повышения интенсивности процесса, снижения материальных, энергетических затрат и трудовых ресурсов.

Подготовка сырья к экстракции — ключевая операция в экстракционной технологии. Существующие способы и техника несовершенны. Это связано с тем, что подготовленное сырье для экстракции должно иметь особенные свойства, которые не возможно или не эффективно получить на существующем оборудовании.

Экструдирование является перспективным способом подготовки растительного сырья к экстракции. Процесс является непрерывным, управляемым и универсальным. Для подтверждения перспективности этого способа необходимо разработать процесс и экструзионную установку для осуществления подготовки растительного материала к экстракции. Отметим, что до настоящего времени разработка техники для экструзии различного растительного сырья предназначенного для экстракции в нашей стране не проводилась, и надежно осуществить данный процесс в промышленном масштабе не представляется возможным. Современной методологией решения задачи определения оптимальных режимов и конструктивного оформления процесса является математическое моделирование.

Направление в подготовке различного растительного сырья к экстракции двуокисью углерода экструзией является новым, и до сих пор вопросы теории и проектирования аппаратуры в полном объеме не разработаны. При разработке экструзионной установки необходимо учесть особенности ее работы на сырье с различными свойствами и в различных режимах. Обоснование рациональной конструкции в данном случае должно базироваться на результатах математического моделирования.

В данной работе предпринят комплексный анализ процесса подготовки экструзией растительного сырья для экстракции двуокисью углерода. Рассмотрен процесс экструдирования смеси растительного материала с твердофазной двуокисью углерода. Разработана теория теплообмена и деформирования материала в процессе экструзии, обоснована рациональная в энергетическом отношении универсальная схема установки для подготовки растительного материала к СОг — экстракции. Дана оценка эффективности экстракции растительного сырья, подготовленного экструзией.

Таким образом, цель данной работы - исследовать возможность совершенствования подготовки растительного материала к экстракции способом экструдирования.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1.СО2 — экстракция: принцип и область применения, влияние основных факторов в обеспечении эффективности экстракции.

Экстрагирование — процесс извлечения растворителем веществ из твердофазных материалов — широко применяется в пищевой технологии (масложи-ровой, эфирномасличной, сахарной и др.) [1].

Большая практическая значимость этого процесса объясняет большой интерес многочисленных исследователей, результаты работы которых изложены и обобщены в нашей стране в целом ряде монографий [2-7], пользующихся известностью за рубежом. Теоретические основы экстрагирования, используемые для описания процесса извлечения экстрактивных веществ из твердофазных материалов сжиженными и сжатыми газами представлены в многочисленных работах [8-18]. С учетом некоторых особенностей научные основы процесса экстрагирования являются общими.

Общепризнанным является диффузионный механизм процесса. При этом выделяются этапы: 1) внутренняя диффузия экстрагируемых веществ к поверхности в порах частиц, заполненных растворителем; 2) молекулярная диффузия через пограничный слой; и 3) конвективная диффузия в поток экстрагента.

Установлен определяющий характер первого этапа, как этапа наиболее медленного и лимитирующего общую продолжительность процесса. Таким образом, проблема интенсификации прежде всего связана с поиском факторов, ускоряющих процесс на первом этапе.

Гидродинамика обтекания частиц влияет на сопротивление переносу в пограничном слое. Вообще влияние скорости подачи растворителя в реальных экстракторах сложное. В перколяционных экстракторах при орошении сверху слоя материала имеет место его слеживание. При оценке гидродинамики необходим учет неоднородностей течения фаз, сказывающихся на продольном перемешивании.

Отметим, что оценка конкретных рекомендаций по овершенствованию процесса экстрагирования может быть сделана на основе математического моделирования процесса, которое в свою очередь должно опираться на развитие теории процесса и надежные экспериментальные данные, при этом необходимо признать, что имеющихся данных на сегодняшний день не достаточно.

Общая характеристика двуокиси углерода для применения в экстракционной технологии.

При выборе экстрагентов для пряно-ароматического, эфирномасличного и лекарственного растительного сырья руководствуются требованиями, предъявляемыми к промышленным растворителям и сводящимся в основном к следующим:

-высокая селективность и, вместе с тем, достаточная растворяющая способность;

-химическая индифферентность по отношению к извлекаемым веществам и производственной аппаратуре;

-отсутствие после отгонки постороннего запаха и вредных для человека веществ в извлеченном продукте;

-однородный стабильный состав, постоянная и при том невысокая температура кипения, наименьшие теплоемкость, теплота испарения и вязкость;

-негорючесть и отсутствие взрывчатой смеси с воздухом;

-отсутствие коллоидных систем и гидрофобность;

-бесцветность;

-безвредность для обслуживающего персонала;

-дешевизна и доступность.

Наиболее эффективен способ получения растительных экстрактов с применением в качестве экстрагентов летучих растворителей, в первую очередь пищевой жидкой двуокиси углерода (жидкой СОг) [8,19-21], представляющей собой бесцветную жидкость без запаха.

В 1950 г. Francis провел широкие исследования сотен органических материалов и их растворимостей в СОг при термодинамических условиях ниже критической точки [22]. В этот период различные группы исследователей в России (СССР), Германии и США начали серьезно эксплуатировать потенциал этого нового экстракционного процесса. Разделение химических веществ, фракций нефти и экстракция натуральных веществ сжиженными газами и сверхкритическими жидкостями становятся предметом широких исследований.

Температурный диапазон применения жидкой СО2 достаточно широк и позволяет экстрагировать сырье как в плюсовой, так и минусовой областях температур. Низкая критическая температура (+31,05 °С) и малое значение скрытой теплоты испарения [23,24] позволяют вести экстракцию жидкой СО2 с небольшими удельными затратами тепла.

Экстракция и отгонка растворителя при невысоких температурах (до 50°С) дают возможность извлекать эфирные масла, сохраняющие аромат исходного сырья, и биологически активные компоненты в нативном состоянии [25]. Жидкая СОг не поддерживает жизнедеятельность микроорганизмов и плесеней, что позволяет получать стерильные экстракты даже при использовании ее для сырья, обсемененного микроорганизмами [26]. Жидкая СОг термически устойчива при обычных температурах, химически инертна [27]. Экстракция в среде жидкой СОг исключает полностью окисление за счет отсутствия аэрации [28]. Отделение растворителя от экстракта возможно снижением давления или нагреванием, превращающим жидкую СОг в газообразное состояние, при этом выделяется С02-экстракт [29].

Полученные С02-экстракты — высокоценные готовые продукты для непосредственного использования в различных областях применения и не требующие дополнительной обработки в целях удаления остатков растворителя [30]. Некоторая примесь СОг в экстрактах оказывает консервирующее действие [31].

Варьирование основных параметров экстракции - температуры, давления, продолжительности, характера и степени диспергирования экстрагируемого материала - позволяет получать продукт необходимого состава [32].

Помимо технологических преимуществ, применение жидкой СО2 как растворителя экономически целесообразно, так как она является дешевым и доступным летучим растворителем [33,34]. Двуокись углерода, являясь побочным продуктом многих технологических процессов (при брожении, при производстве минеральных удобрений), а также и при сжигании топлива, может быть получена непосредственно на месте потребления [27].

Среди большого числа сжиженных газов двуокись углерода наиболее подходящий экстрагент для большинства растительных объектов [8,19-21]. Это ставит данный растворитель в особое положение по отношению к остальным сжиженным газам, которые используются как самостоятельно, так и в смесях с С02 [35].

Под сжиженным газом понимается газ, который при нормальных условиях (Р=101,3 кПа, I = 20°С) находится только в газообразном состоянии, а переход в жидкое состояние происходит при охлаждении его ниже температуры насыщения при данном давлении [36,37]. Таким образом, сжиженные газы при 20°С и выше могут находиться в жидком состоянии только под избыточным давлением, которое индивидуально для каждого газа [38].

Двуокись углерода выпускается трех марок (в зависимости от области применения): сварочная, пищевая и техническая [27]. Для получения высококачественных экстрактов применяют только пищевую двуокись углерода [8].

Для экстракции растительного сырья двуокись углерода используется в следующих состояниях [8,39]:

- жидком докритическом при Р<Ркр ;

- критическом при ^кр, Р=Ркр;

- жидком сверхкритическом при Р>Ркр ;

- газообразном сверхкритическом (надкритическом) при Р^кр, Р>Ркр.

Некоторые свойства двуокиси углерода, которые необходимо учитывать, при ее применении в экстракционной технологии, кратко рассмотрены ниже. и

При атмосферном давлении и комнатной температуре двуокись углерода существует только в газообразном состоянии [23,24]. Под действием давления и температуры, не превышающих критические, двуокись углерода легко сжижается [27]. При охлаждении, расширении или дросселировании ниже тройной точки равновесия жидкая двуокись углерода превращается в твердое и газообразное состояние [37]. Для СОг характерны низкая критическая точка (1 = 31,05°С, Р = 7383 кПа) и высокая тройная точка равновесия между твердой, жидкой и газообразной фазами (1 = -56,57°С, Р = 617,9 кПа) [23,24].

Давление жидкой двуокиси углерода увеличивается с повышением температуры [38]. При этом плотность ее уменьшается, а плотность насыщенного пара увеличивается. При критической температуре жидкость и пар имеют одинаковую плотность (р,ф = 0,468 г/см ) и граница раздела фаз исчезает [23,24].

Двуокись углерода не имеет вкуса и запаха, не горит и не поддерживает горение обычных горючих газов [38].

Двуокись углерода является неэлектропроводной средой. Удельная электрическая проводимость жидкой СОг зависит от чистоты жидкости и колеблется от 10"18 до 10'14 Ом/м [38].

Газообразная двуокись углерода хорошо растворяется в жидкостях.

В воде ее растворимость увеличивается с понижением температуры и повышением давления [40].

Растворимость газообразной СОг в этиловом спирте и водно-спиртовой смеси примерно в 2 раза выше, чем в воде. Газообразная СОг хорошо растворяется в органических растворителях (ацетоне, этаноле, метаноле, бензоле, хлороформе и др.) [37]. При этом растворимость тем выше, чем ниже температура.

В жидкой двуокиси углерода растворимость минерального масла составляет около 1 %.

Жидкая двуокись углерода - хороший селективный растворитель большинства ароматических веществ, однако, не растворяет неорганические соли, сахара, аминокислоты, липиды [41]. Хотя в химическом отношении двуокись углерода не является активным соединением, но в водных растворах образуется гидроксид - угольная кислота Н2СО3 [36]. Концентрация ионов водорода в водных растворах двуокиси углерода практически не зависит от давления и содержания СО2 в воде [37]. Обезвоженная газообразная и жидкая двуокись углерода не коррозирует металлы, а содержащая воду - может вызвать коррозию [27].

Основные характеристики СО2:

- молекулярный вес: 44,01;

- плотность (твердая фаза) 1561,8 кг / м3 при -78,33 е С;

- плотность (жидкая фаза) 1020,4 кг / м3 при -17,78° С;

- плотность (газовая фаза) 1,97 кг / м3 при 0° С.

Уравнения состояния как основа анализа фазовых состояний систем с двуокисью углерода.

На рисунке 1 представлена фазовая диаграмма двуокиси углерода, на которой показано влияние основных термодинамических параметров давления, температуры и объема на количество и состав фаз.

Необходимо учитывать фазовые состояния двуокиси углерода при использование ее в качестве добавки при экструдировании растительного материала для подготовки к экстракции, что может оказаться весьма эффективным из-за возможности создания высокого давления при относительно низкой температуре, а также в случае последующей экстракции растительного материала двуокись углерода осуществит предварительную пропитку порового объема и обеспечит перенос к поверхности экстрагируемых веществ.

Прогнозирование фазового равновесия в системах, содержащих газы под давлением, в настоящее время производится, в основном, с использованием кубических уравнений состояния и их модификаций: Ван-дер-Ваальса, Пенга-Робинсона, Соава- Редлиха- Квонга, Патела- Тейя и др. [42-50,221]. Наиболее известным и эффективным является уравнение состояние Ван-дер-Ваальса, которое возможно применить и для описания поведения твердофазных материалов [51]. Стандартный вид уравнения Ван-дер-Ваальса: р + -^у-Ь)=ЯТ (1) или

Ру у а

2 =

ЯТ (V -Ь) VЯТ

Уравнение Ван-дер-Ваальса может быть представлено в виде полинома:

2)

3 | ЯТ\ 2 а аЬ

3) или г3 и Т

2 аР аЪР . //1Ч

2 +1-\22~~/-й = 0 (4) ят)2 {яту где 2 — сжимаемость; а, Ъ - параметры. а = ЗРУС = 27Я2ТС2 /64Рс, (5)

Ь = ус/3 = ЯТС / &РС. (6)

Я = 8Рсус/ЗТс, (7)

Критическая сжимаемость по уравнению Ван-дер-Ваальса составляет 2С= 0,375.

Приведенный вид уравнения

Зуг-1) = 8Гг (8) л 3 л ч Уг Р где присутствуют относительное давление Рг = —, относительная с Т температура Тг = — и относительный объем уг = —.

ТС

При решении уравнения (4) определяется сжимаемость г, с помощью ко гЯТ 1 торой определяется удельный объем V = —- и плотность газа р = -.

РМ V

Рис. 1. Фазовая диаграмма двуокиси углерода и ее проекции на плоскости Р-Т, Р-У и У-Т.

Основные факторы, влияющие на эффективность экстракции.

Исследование влияния температуры на эффективность экстракции сырья жидкой СО2 проводили [52] на измельченных семенах кориандра при температуре 20°С и минус 40°С при прочих равных условиях. С учетом сравнительно низкой критической температуры жидкой СО2 равной 31,05°С, представляет интерес практическое использование жидкой СОг на нижнем температурном пределе, обусловливающем жидкофазное состояние растворителя и пониженное давление его паров.

Полученные экспериментальные данные позволяют сделать вывод: понижение температуры резко снижает скорость экстракции, и ее эффективность. При этом обращает на себя внимание возрастание селективности растворителя, выражающееся в полном отсутствии жирного масла во всех пробах экстракции при температуре минус 40°С, чего нельзя сказать о пробах экстракции при 20°С. Проводить экстракцию при минусовых температурах, если это не вызывается необходимостью повышения селективности жидкой СОг, нецелесообразно, так как это приводит к ощутимому снижению эффективности процесса извлечения экстрактивных веществ.

Исследования показали, что наибольший выход экстрактивных веществ достигается при температуре экстракции в пределах 15-20°С и соответствующем давлении насыщенных паров растворителя.

Дальнейшее повышение температуры процесса экстракции растительного сырья жидкой двуокисью углерода вплоть до ее критической температуры 31,05°С, хотя и не вызывает распада термолабильных веществ, но приводит к снижению выхода экстрактивных веществ, что объясняется агрегативной неустойчивостью жидкофазного состояния растворителя в зоне его критической температуры, уменьшением градиента химического потенциала, снижением величины коэффициента молекулярной диффузии извлекаемых компонентов в растворителе.

Исследовалось [29] влияние подаваемого на экстракцию количества свежего растворителя - жидкой СОг - на остаточное содержание экстрактивных веществ в следующем сырье: гвоздика, кардамон, перец душистый и черный горький, мускатный орех, мускатный цвет, кориандр, бадьян и хмель. Кроме хмеля, все остальные виды сырья готовились к экстракции в виде лепестка толщиной 0,10-0,12 мм. Шишки хмеля дробились на измельчителе ударного действия до крупки среднего диаметра 1,0 мм.

Во время экспериментов варьировалось массовое соотношение растворитель / сырье. Из полученных экспериментальных данных видно, что количество свежего растворителя не оказывает существенного влияния на остаточное содержание экстрактивных веществ в сырье, как, например, измельчение сырья, хотя в целом положительное влияние этого фактора очевидно. То, что оптимальное соотношение растворитель / сырье неодинаково для разных видов растительного сырья, может быть объяснено анатомической структурой сырья, внутренней структурой подготовленного для экстракции материала и различием свойств экстрактивных веществ.

Исследование влияния гидродинамических режимов течения растворителя (перемешивания) на остаточное содержание экстрактивных веществ в сырье проводили [29] с учетом плотности укладки сырья в экстракторе. При повышении плотности может резко возрастать поперечная неравномерность движения растворителя, и появляются застойные зоны, в которых растворитель либо не движется совсем, либо движется с небольшой скоростью, что замедляет экстрагирование веществ в этих зонах.

Гидродинамические условия существенно влияют на процесс экстрагирования. Улучшить гидродинамические условия можно перемешиванием (с частотой мешалки 40-60 об/мин). При этом устраняется негативный фактор поперечной неравномерности движения экстрагента и обеспечивается сохранность внешней структуры экстрагируемого сырья, исключается образование пылевидной крупки.

Проведенные работы [29] подтвердили практическую возможность получения высококачественных СОг-экстрактов, полностью сохраняющих аромат исходного сырья. В свежем виде экстрагировались различные виды растительного сырья. Натуральный аромат и вкусовые качества исходного сырья имели СОг-экстракты, полученные из более 38 видов сухого эфирномасличного и пряно-ароматического сырья.

Высокое качество полученных С02-экстрактов подтверждено заключениями многих специализированных организаций [8].

Госсанинспекцией Минздрава РФ разрешено применение С02-экстрактов в пищевых отраслях производства вместо одноименных пряностей. Западногерманские специалисты дали высокую оценку качеству образцов С02-экстрактов 30 видов и подтвердили вывод о высокой нативности, в частности, хмелевого С02-экстракта, возможности продолжительного хранения в обычных условиях без снижения его качества и высокой биологической активности, обусловленной фитогормонами. Хмелевой С02-экстракт по качеству не имеет равных себе в мире - таково заключение западногерманских специалистов, подкрепленное организацией промышленного производства хмелевого С02-экстракта в ФРГ [53].

С02-экстракты имеют сложный состав. В них обнаружены жирные и эфирные масла, состоящие из омыляемых и неомыляемых веществ, спиртов, углеводородов, карбамидных соединений, алкалоидов и других биологически активных веществ.

5. ВЫВОДЫ

1 .Экструзионная обработка смеси растительного материала с двуокисью углерода обеспечивает без перегрева вскрытие клеточной структуры подготовленного к экстракции растительного материала.

2. Уравнение состояния типа Ван-дер-Ваальса описывает изменение объема растительного материала с добавкой двуокиси углерода при изменении давления и температуры, что подтверждает близость коэффициентов расширения рассчитанных с помощью уравнения состояния и полученных при обработке данных по расширению гранул материала на выходе из отверстия матрицы экструдера.

3.Комплекс данных по сжимаемости, плотности, коэффициентам объемною расширения и работе деформирования растительного материала с добавкой двуокиси углерода получены в практически важном диапазоне изменения давления и температуры на основе уравнения состояния.

4.При экструдировании смеси растительного материала и твердофазной двуокисью углерода на начальном участке происходит понижение температуры за счет затраты тепла на фазовый переход, а затем подъем за счет тепла трения, что отражает полученное решение задачи теплообмена.

5.Процесс теплообмена в экструдере определяет комплекс величин, представляющий собой отношение произведения температуропроводности и квадрата степени сжатия к распределению скорости растительного материала в канале экструдера, которое зависят от геометрии канала и вязкости материала.

6.Модель, основанная на теории упругости с эффективными параметрами, позволяет описать процесс деформирования гранул растительного материала на выходе ф- из отверстия матрицы, что подтверждает близость значений коэффициентов расширения материала полученных по модели и по определениям на лабораторном прессе.

7.Давление, развиваемое внутри гранул, является основным фактором их расширения на выходе из отверстий матрицы экструдера.

Б.Оптималъные значения полного расширения гранул при ограничениях на производительность от геометрических размеров отверстия в матрице экструдера описываются линейными зависимостями.

9.0ценку способов подготовки растительных материалов к экстракции можно проводить, определяя размер зоны с вскрытыми клетками по полученным уравнениям диффузии из частиц с периферийной зоной вскрытых клеток.

10. Результат практической разработки процесса и техники экструзионной подготовки растительного материала смешиванием с твердофазной двуокисью углерода: установка для подготовки растительного материала к СОг-экстракции (Свидетельство РФ на полезную модель №36830) признан высокоэффективным и принят Межрегиональным научно-производственным центром «Экстракт-Продукт» для совместной работы по практической реализации разработки.

1. Белобородое В.В., Проблемы экстрагирования в пищевой промышленности. Известия ВУЗов "Пищевая технология". -1986.-№3. -с. 6.

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

3. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой. — М.: Химия, 1980. 320с.

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

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

6. Аксельруд Г.А. Теория диффузионного извлечения веществ из твердых тел. — Львов: Изд. ЛГУ, 1959. 236с.

7. Кошевой Е.П., Блягоз Х.Р. Экстракция двуокисью углерода в пищевой технологии. Майкоп, 2000. 495с.

8. Аксельруд Г.А., Лысянский В.М. Экстрагирование в системе твердое тело -жидкость.-Л.: Химия, 1974.-267с.

9. Кошевой Е.П. Развитие научных основ экстрагирования. Труды КубГТУ, Краснодар. -1998.-Т.1.-С.97-101.

10. Brunner G. Dense Gas Extraction. Springer Verlag: Berlin, 1995.

11. Brunner G. In «Mass Transfer in Gas Extraction Supercritical Fluid Technology»; Penninger J.M.L., McHugh M.A., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 1985.

12. Jones M.C. Mass Transfer in SCFE from Solid Matrices. In «Supercritical Fluid Technology»; Bruno T.J., Ely J.F., Eds.; CRC: Boca Raton, FL, 1991.

13. Madras G., Thibaud C., Erkey C., Akgerman A. Modelling of Supercritical Extraction of Organics from Solid Matrices. AIChE J, 1994,40, 777.

14. Wakao N., Kaguei S. Heat and Mass transfer in Packed Beds. Gordon & Breach: New York, 1985.

15. Debenedetti P., Reid R.C. Diffusion and Mass Transfer in Supercritical Fluids. AIChE J, 1986,32,2034.

16. Lim G.-B., Holder G. D., Shah Y. T. Mass Transfer in Gas-Solid Systems at Supercritical Conditions. J. Supercrit. Fluids. 1990, 3, 186.

17. Lim G.-B., Shin H. Y., Noh M. J., Yoo K. P., Lee H. Subcritical to Supercritical Mass Transfer in Gas Solid System; Brunner G., Perrut M., Eds.; Proceed. 3rd. Intl. Symp. Supercrit. fluids. ISASF: Strasbourg, 1994.

18. Кошевой Е.П., Блягоз Х.Р. Перспективы экстракции двуокисью углерода в совершенствовании пищевой технологии. Докл. Адыг. (Черкес.) Междунар. Акад. Наук. 1998. -т.1. -№1. -С.35-41.

19. Francis A.W., Ternary systems of liquid carbon dioxide. J. Physical Chemistry, 58, 1099-1114,1954.

20. Алтунин B.B. Теплофизические свойства двуокиси углерода. M.: Издательство стандартов, 1975. - 546 с.

21. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие. jl: Химия, 1982. - 592 с.

22. Касьянов Г.И., Пехов A.B., Таран A.A. Натуральные пищевые ароматизаторы СОг-экстракты. - М.: Пищевая промышленность, 1978, - 176с.

23. Пехов A.B., Катюжанская А.Н., Касьянов Г.И. Использование пряных ССЬ-экстрактов в рыбоконсервной промышленности. Труды КНИИПП, Красно-дар.-1973.-т.6.-С.157 - 165;

24. Пименова Т.Ф. Производство и применение сухого льда, жидкого и газообразного диоксида углерода. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.-265с.

25. Касьянов Г.И. Технология СОг обработки растительного сырья (Теория и практика). Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в виде научного доклада. М., Россельхозакадемия, 1994.

26. Пехов A.B., Касьянов Г.И., Катюжанская А.Н. СОг -экстракция. //Обзорная информация.- АгроНИИТЭИПП. -1992. -вып. 10-11. -С.32.

27. Пехов A.B., Касьянов Г.И., Скляров М.А. Производство и применение натуральных пряновкусовых ароматизаторов. М.: ЦНИИТЭИпищепром. -1975. -вып.5. -С.9-17;

28. Пехов A.B., Касьянов Г.И., Катюжанская А.Н. Ароматизация рыбных консервов и оценка их АПЭ методом. - Рыбное хозяйство. -1972.-№2.-С.69-70.

29. Кошевой Е. П. Селективная экстракция растительного сырья в сложных технологических системах. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МТИПП, 1982.

30. Алаев B.C. О производстве экстрактивных масел. Маслобойно- жировая промышленность. -1954. -№4. -С. 18-20.

31. Бутько И.С. Экстракция сжиженными газами. Труды Краснодарского института пищевой промышленности,-1948.- вып.4. -С.23.

32. Кошевой Е.П., Катюжанская А.Н. Совершенствование экстракционной технологии переработки хмеля на основе применения различных растворителей. (Обзорная информация). М.: ЦНИИТЭИПищепром, 1977. -32 с.

33. Шатенштейн А.И. Сжиженные газы как растворители. Часть I (Растворимость неорганических веществ. Библиография). Л.: ОНТИ-ГОСХИМИЗДАТ, 1934.- 207 с.

34. Шатенштейн А.И. Сжиженные газы как растворители. Часть II (Техника эксперимента с сжиженными газами. Растворимость неорганических веществ. Библиография). JI.-M.: Государственное издательство по оборонной промышленности. 1939,- 371 с.

35. Бадылькес И.С. Свойства холодильных агентов. М.: Пищевая промышленность. 1974. -174 с.

36. Блягоз Х.Р., Сиюхов Х.Р., Кошевой Е.П. Экстракция сжиженными газами при сверхкритических условиях. Тезисы докладов Северо-Кавказской региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива-98». Нальчик. -1998. -С.9-10.

37. Бык С.Ш., Макогон Ю.Ф., Фомина В.И. Газовые гидраты. М.: Химия, 1980.-296 с.

38. Дадашев М.Н., Абдулагатов И.М. Использование сверхкритических флюидов в различных экстракционных процесса и перспективы их использования. Хим. пром. -1993 .-№10. -С.512-519. ^

39. Stahl, Е., Schutz, Е., Mangold, Н. Extraction of seed oils with liquid and supercritical carbon dioxide, J.Agr. and Food Chem., 1980, vol.28, №6, pp.1153-1157.

40. Zizovic, I., Skala, D. Calculations of the solubility of vegetable oils based on cubic equations of state, 12th International Congress of Chemical and Process Engineering (CHISA'96). Praha, Czech Republic, 25-30 August 1996.

41. Catchpole O.J., von Kamp J.-C. Phase Equilibrium for the Extraction of Squalene from Shark Liver Oil Using Supercritical Carbon Dioxide. Ind. Eng. Chem. Res.,1997, vol. 36, pp.3762 3768.

42. Tsai J.-C., Chen Y.-P. Application of a volume-translated Peng-Robinson equation of state on vapor-liquid equilibrium calculations. Fluid Phase Equilibria,1998, vol.145, pp.193-215.

43. Chang C.J., Day C.-Y., Ко C.-M., Chiu K.-L. Densities and P-x-y diagrams for carbon dioxide dissolution in methanol, ethanol, and acetone mixtures. Fluid Phase Equilibria, 1997, vol.131, pp.243-258.

44. Anitescu G., Tavlarides L.L. Solubility of individual polychlorinated biphenyl (PCB) congeners in supercritical fluids: C02,C02 =MeOH and C02 = n -C4H10. Journal of Supercritical Fluids, 1999,14 (3), 197-211.

45. Guan В., Liu Z., Han В., Yan H. Solubility of behenic acid in supercritical carbon dioxide with ethanol. Journal of Supercritical Fluids, 1999, 14 (2), 213-218.

46. Czubryt J.J., Myers M.N., Giddings J.C. Solubility phenomena in dense carbon dioxide gas in the range 270 -1900 atmospheres. Journal of Physical Chemistry, 1970, 74 (24),4260-4266.

47. Бернхардт Э. Переработка термопластичных материалов. Пер. с англ. М., Химия, 1965. -748 с.

48. Быкова С.Ф. Исследование и разработка экстракционного способа извлечения эфирного и жирного масел семян кориандра. Автореф. Канд. Дисс. JL: 1981.- 24 с.

49. Сиюхов Х.Р. Совершенствование процесса экстрагирования растительных материалов жидкой двуокисью углерода. Автореф. Канд. Дисс. Краснодар, 2001.-24 с.

50. Попова С.А. Исследование процесса экстракции эвгенол-содержащего сырья. Автореф. Канд. Дисс. Харьков, 1974.- 29 с.

51. Рослякова Т.К. Исследование и разработка технологии селективной экстракции ромашки аптечной и применения СОгэкстракта в парфюмерно-косметической промышленности. Автореф. Канд. Дисс. Краснодар, 1980.- 26 с.

52. Шишков Г.З. Технология получения С02-экстракта при комплексной переработке сырья шалфея настоящего. Автореф. Канд. Дисс. JL: 1985.- 29 с.

53. Морозова С.С. Исследование и разработка технологии переработки хвойной лапки пихты для производства биоактивного экстракта и мальтола с целью применения их в парфюмерно-косметической промышленности. Автореф. Канд. Дисс. Краснодар, 1981.-24 с.

54. Куприянова J1.A. Разработка технологии получения биоактивного экстракта из дрожжевых осадков виноградных вин и исследование его состава и свойств. Автореф. Канд. Дисс. Краснодар, 1989.-24 с.

55. Кизим И.Е. Технология получения и применения экстрактов из субтропического растительного сырья. Автореф. канд. дисс. Краснодар, 1999.-25с.

56. Taylor L.T. Supercritical Fluid Extraction. John Wiley & Sons, 1996.

57. Александров Л.Г., Криулин В.П., Семак Ю.В. Новые пути подготовки растительного сырья перед экстракцией. В сб.: Химия и химическая технология, Краснодар. -1973. -ч. И. -С.117-120.

58. Задерякина З.Г. О возможности измельчения растительного сырья путем разрыва в среде углекислоты. В кн.: Материалы Ш Всероссийского съезда фармацевтов. Свердловск. -1975.-С.149-151.

59. Шляпникова А.П., Пономарев Е.Д. Потери эфирного масла при дроблении плодов кориандра Масложировая промышленность.-1970.-№ 7.-С. 87

60. Морозов В. С, Гаврилёико И. В. Гранулирование форпрессового жмыха как фактор, стабилизирующий структуру экстрагируемого материа-ла//Масложировая промышленность. -1969. -№ 6. -С. 37-39.

61. Сергеев А. Г. Пути улучшения качества масложировой продукции // Мас-ложировая промышленность. -1987. -№ 1. -С. 1-3.

62. Влияние влаготепловой обработки семян подсолнечника на извлечение масла / Демченко П. П., Мельник Г. Е., Ключкин В. В. и др.//Масложировая промышленность. -1987. -№ 3. -С. 10-13.

63. Ключкин В. В., Демченко П. П. Интенсификация процесса экстракции //Пищевая промышленность. ЦИИИТЭИПищепром.-1985.- Сер. 20.-Вып. 6. -С. 20.

64. Иванова Е. А., Уткина Е. А. Обработка масличных семян по методу УРЕХ//Пищевая промышленность. ЦНИИТЭИПищепром.- 1983.-Сер. 6.-Вып. 2.-С. 11-12.

65. А. с. 206784 СССР, Кл. 28а 158 в 11. Маслоотжимный шнекпресс.

66. А. с. 358355 СССР. Кл. СИВ 1/06. Устройство для извлечения растительного масла из маслосодержащего материала.

67. А. с. 1529720 СССР, SUAI СИВ 1/06. Маслоотжимный шнекпресс.

68. Морозов В. С, Ключкин В. В. Конструктивные преимущества прессов-гра-нуляторов Г-24 для отжима масла//Масложировая промышленность. -1975.-№ 7. -С. 12-15.

69. А. с. 803178 СССР, МКИ В01У 2/20. Решетка гранулятора.

70. Посортная переработка хлопковых семян / Морозов В. С, Ключкпн В. 13., Мельник Г. Е. и др.//Масложирпром. -1980. -№ 9.-С. 7-9.

71. Чубинидзе Б. Н., Клгочкин В. В., Демченко П. П. Сопершенствопнть переработку семян хлопчатника//Масло-жировая промышленность. -1985.-№7. -С. 13-15.

72. А. с. 816151 СССР, МКИ СИВ 1/06. Масловыжимной пресс

73. А. с. 1105498 СССР, МКИ СИВ 1/06 ВО 1 У-2/00. Гранулятор подсолнечного шрота.

74. Гринь В. Т. Опыт интенсификации технологических процессов в масло-жировой промышленности. -М.: ЦНИИТЭИПищепром. -1985.-Сер. 20. -Вып. 8. -С. 16.

75. Rapid Extraction of Canada Oil/Diosady L. L., Rubin B. J Ting N Trass O.//J. Am. Oil Chern Soc. .1983. 60. N 9. P. 281-284.

76. Abhay San; Agrawel В. K. D., Shukba L. S. Influence of Pelbet Size on Extraction Rate Rise Brau Oil//J. Am. Oil Chem. Soc. 1983. 60. N 2. P 112-116.

77. Bredeson D. K. Mechanical Oil Extraction.//J. Am. Oil Chem Soc. 1983 60 N 2. P. 95-103.

78. Erickson D. R. Soybean Oil: Update on Number One//J. Am. Oil Chem Soc 1983. 60. N 2. P. 76-77.

79. Hendrick Win. B. Expander Preparation for Solvent Extraction//Oil Mill Gazetter. 1983. 87. N11. P. 43-44.

80. Здановская В. Г. Новое оборудование для переработки масличных семян // Оборудование для пищевой промышленности ЦНИИТЭИПишепром. -1983. -Вып. 2. -С. 11-13.

81. Разработать процесс подготовки материала к экстракции на стадии прессования: Отчет о НИР (заключит.) /Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина. № ГР 01.86.0096035; Инв. № 028.80. 026395 —Харьков, 1984.

82. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.-599с.

83. Михайленко А.В., Фролов В.Ф., Романков П.Г. О термической или диффузионной обработке дисперсного материала в плотном движущемся слое. -Доклады АН CCCP.-1980.-t.251. -№ 4.-С.866-868.

84. Brennecke J.F.; Ekert С.A. Phase Equilibria Gas Supercritical Fluid Processing. AIChE J. 1989,35, 1459.

85. Asp, N. G., Bjorck, I., (1989). Nutritional properties of extruded foods. In C. Mercier, P. Linko, & J. M. Harper (Eds.), Extrusion cooking (pp. 399-434). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists Inc.

86. Fast, R. В., (1991). Manufacturing technology of ready-to-eat cereals. In R. B. Fast, E. F. Caldwell (Eds.), Breakfast cereal and how they are made (pp. 15-42).

87. Gonzalez, R J., Torres, R. L, Greef, D. M. (1998). De Comportamiento a lacoc-cion de variedades de arroz y mayz utilizando el amilografo y dos dise~nos de ex-trusores. Información Tecnológica, 9(5), 35-43.

88. Harper, J. M. (1981). Extrusion of Foods (Vol. l)(pp. 93-106). Boca Raton: CRC Press.

89. Linko, P., Colonna, P., Mercier, C. (1981). High-tempetature shorttime extrusión cooking. In: Y. Pomeranz (Ed.), Advances in cereal science and technology (pp. 145-235), (Vol. 4). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists Inc.

90. Mercier, C., Linko, P., Harper, J. M. (1989). Extrusion Cooking. American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN.

91. Harper, J. M. (1978). Extrusion processing of food. Food Technol., 32(7), 67.

92. Harper, J. M., (1989). Food extruders and their applications. In C. Mercier, P.

93. Harper, J. M. (1992). A comparative analysis of single and twin screw extruders. In J. L. Kokini, C.-T. Ho, M. V. Karwe, Food extrusion science and technology. New York: Marcel Dekker.

94. Rauwendaal, C. (1986). Polymer Extrusion. Hanser Publishers, New York.

95. Frame, N.D. (1994). The technology of extrusion cooking. Blackie Academic and Professional, London.

96. Hauck, В. W. (1985). Comparison of single and twin screw extruders-2. Food Trade. Review (Suppl. 5-9).

97. Hauck, B. W., Ben Gera (1987). Single and twin screw extruders. Milling, pp. 18-20.

98. Rauwendaal, C. (1989). The ABC of extruder screw design. Advances in Polymer Technology, 9,301-308.

99. Carley, J. F., Mc Kelvey, J. M. (1953). Extruder scale-up theory and experiments. Industrial Engineering Chemistry, 45, 989-991.

100. Janssen, L. P. B. (1989). Engineering aspects of food extrusion. In C. Mercier.

101. Levine, L. (1982). Estimating output and power of food extruders. Journal of Food Process Engineering, 6, 1-13.

102. Middleman, S. (1977). Extrusion. Fundamentals of polymer processing (pp. 123-169). New York: Mc Graw-Hill.

103. Valentas, J. K., Levine, L., Clark, J. P. (1991). Ready-to-eat breakfast cereals. Food processing operations and scale-up (pp. 138-185). New York: Marcel Dekker Inc.

104. Seller K. Extrusionstechnik und Energie Verbrauch//Getreide, Mehl und Brot. 1982. 36. N 9. S. 242—246.

105. Vrsecky I. Extruze v potravinarskem prumyslu//Prumysl Potravin. 1986. 37. N 3. S. 83-84.

106. Caca M. Двухосные экструдеры и разработка новых пищевых продуктов / Сеиухин Кайхацу. Перев. с японск. № М-22421 ВЦПТ. -1985. -Т. 20. -С. 1113.

107. Fell I. Extrusion: a revolution in food manufacture//Food Manufacture. 1987. 62. N l.P. 27-29.

108. Darrington H. A process revolution//Food Manufacture. 1980.55. N11. P. Sill 6. Senouci A., Smith A., Richmond P. Extrusion cooking: food for thought //

109. Chem. Eng. 1985. N 417. P. 30-33.

110. Meuser F., Lengerich von В., Kohler F. Extrusion cooking of protein and dietary fibre enriched cereal products — Nutritional aspects//Food Trade Review. 1985. N5. P. 18-19.

111. Chung, С. I. (1970). New ideas about solids conveying in screw extruders. SPE Journal, 26, 32.

112. Техника переработки пластмасс/Басов H. И., Ким В. С, Козанков Ю. В и др. М.: Химия. -1985. -С. 528.

113. Скачков В. В., Торнер Р. В., Стунгур Ю. В., Раутов С. В. Моделирование и оптимизация экстракции полимеров Л.: Химия. -1984. -С. 152.

114. Труды МИХМ. -1974. -Вып. 54. -С. 3-12.

115. Мак-Келви Д. М. Переработка полимеров: Перевод с англ. М.: Химия, 1965.-345С.

116. Исследование производительности зоны загрузки одношнекового экс-трудера/Петров В. А., Скачков В. В., Ким В. С. и др.//Химическое и нефтяное машиностроение. -1976. -№ 12. -С. 14-17.

117. Дикун Я. Осевое усилие и крутящий момент привода в зоне питания червяка червячного пресса//Химическое машиностроение. -1986. -№43. -С.3-7.

118. Силин В. А. Динамика процессов переработки пластмасс в червячных машинах. М.: Машиностроение, -1972. -150с.

119. Теория механической переработки полимерных материалов: Тез. докл. 1976. Пермь, -1976. -С. 282-283.

120. Петров Б. Н. и др. Исследование производительности зоны загрузки одно-поршневого экструдера / Химическое и нефтяное машиностроение. -1976.-№ 12. -С. 14-17.

121. Боровикова С. М., Лурье Е. В., Скачков В. В. Износ узла пластификации литьевой машины при переработке полиамидов, армированных стекло-волокон/ЛТластические массы. -1977. -№ 7. -С. 32-33.

122. Салазкин К. А., Скачков В. В., Черных Л. С. Литье под давлением со шнековой пластикацией стекловолокнита марки ДСВ//Труды МИХМ, -1974. -Вып. 54. -С. 5-69.

123. Tadmor Z. Broyer Е. Solids Conveying in Screw Extruders. Part. Non-Iso-thernal Model/VPolym. Eng. Sci. 1972. 12. N 5. P. 378-386.

124. Ким В. С, Скачков В. В. Оборудование подготовительного производства заводов пластмасс/М.: Машиностроение, -1977. 184с.

125. Толчинский Ю. А., Ключкин В. В., Геращенко В. Н. Экструдеры и двухфазные среды.-СПб.: Масложирпром, 1992. -576с.

126. Edmundson I. R., Fenner R. Т. Melting of Thermoplastics in Single Screw E.xtruders//Polymer. 1975. 16. N 1. P. 48-56.

127. Kacir. L., Tadmor Z. Solids Conveying in Screw Extruders. Part III. The Delay Zone//Polym. Eng. Sci. 1972. 12. N 5. P. 387-395.

128. Broyer E., Tadmor Z. Solids Conveying in Screw Extruders. Parti. A Modified Isothermal Model//Polym. Eng. Sci. 1972. 12. N 1. P. 12-24.

129. Tadmor Z., Duvdevani I. J. Klein I. Melting in Plasticating Extruders-Theory and Experiments//Polym. Eng. Sci. 1967. 7. N 3. P. 198-206.

130. Олдройд Дж, Г. Неньютоновское течение жидкостей и твердых тел//Реология, теория и приложения/Под ред. Эйриха Ф., М.: Иностранная литература. -1962. -763с.

131. Соколов С. А., Веселое В. А. Анализ деформации в процессе шнековой пластикации реактопластов//Пластические массы.-1976.-№ 7.-С. 44.

132. Menges G., Kienk P. Melting and Plasticaling of Unplasticizcd PVC Powder in the Scncw Extruder/ZKunststoff. 1967. 57. N 8. P. 598-603.

133. Hl.Tadmor Z. Fundamentals of Plasticating Extrusion, I. A. Theoretical Model for Melting//Polym. Eng. Sei. 1966. 6. N 3. P. 185-190.

134. Chung С I. /V .,cw Theory for Single Extrusion. Part 1 and Part Il//Mod Plast. 1968.45. N2. P. 178.

135. Вересова Г. H. и др. Тепловой баланс зоны плавления одношнекового экс-трудера/Труды МИХМ, -1974. -Вып. 54.-С.72-83.

136. Первадчук В. П., Янков В. И. Неизотермическое течение аномально-вязких жидкостей в каналах шнековых машин//Инженерно-физический журнал. -1978. -Т. 35. -№ 5.-С. 877-883.

137. Kim W. S., Skatschkow W. W., Iewmenow S. D. Theoretische Beschreibung, des Misohprocesses in den Schneckenkanalen von Doppe-lischnecke-nextru-dern//Plaste und kautschuk. 1973. 20. N 9.

138. Squires P. H. Screw-Extruder Pumping Efficiency//SPE Journal. 1958. 14. N 5. P. 24.

139. Мальков Jl. Б. Процессы и аппараты производства полимерных материалов, методы и оборудование для переработки их в изделия: Тез. Докл. М, 1982. -T. I. -С. 59-60.

140. Леонов А. И., Басов Н. И., Козаков Т. В. Основы переработки реактопла-стов и реки методом литья под давлением. М.: Химия. 1977. С. 216.

141. Ким В. С, Вересова Г. И. Машины и технология переработки полимеров в изделия. М: МИХМ, -1977.-С. 17-21.

142. Басов Н. И. и др. Машины и аппараты химической технологии. М,-1981.-С. 33-37.

143. Балашов M. М., Левин А. И. Решение некоторых задач, связанных с течением расплавленных полимеров в червячных прессах//Химическое машиностроение. -1961. -№ 6. -С. 29-34.

144. Бастанджиян С. А., Столин А. И. Некоторые случаи течения вязкопла-стической жидкости в плоском зазоре и между двумя коаксиальными цилиндрами/ТИзвестия АН СССР. Мех. жидкости и газа. -1965.-№ 4.-С. 161164.

145. Уилкинсои У. Л. Неньютоновские жидкости. Гидромеханика. Перемешивание и теплообмен/Под ред. Лыкова А. В. М: Мир,-1964.-216с.

146. Ким А. X. Некоторые вопросы реологии вязкопластичных дисперсных систем. Минск: Рядиздат БЛЧ, -1960. -81с.

147. Бухановскип Ю. В., Шнфанов Л. В. Численное исследование течения вязко-пластичной жидкости в канале витка экструдера.-М.: Химическое машиностроение, 1989.-278с.

148. Ферри Д. Вязкоупругие свойства полимеров: Пер. с англ./Под. ред. Гуля В. Е. М.: Иностранная литература, -1963. -535с.

149. Чапг Дой Хан. Реология в процессах переработки полимеров. М.: Химия,-1949. -368с.

150. Торнер Р. В. Основные процессы переработки полимеров. М.: Химия, -1972.-453с.

151. Исследование аффекта пристенного скольжения при течении расплавов модифицированных полимеров / Тимергалеев Р. Г., Галимов Э. Р. и др. "Теория механической переработки полимерных материалов: Тез. докл. Пермь, 1980.-С. 114-115.

152. Генералов М. В. Кривцов А. Н. Процессы и аппараты для производства полимерных материалов, методы и оборудование для переработки их в изделия: Тез. Докл. М, 1982. -Т. 1.- С. 78-79.

153. Скачков В. В. Салазкин К. Л. Исследование процесса пластикации и отверждения реактопластов на пластографе «Брабендер».//Труды МИХМ. -1970. -Вып. 36. -С. 138-147.

154. Камышков Ю. В., Макаров М. С, Скачков В. В. Изучение влияния технологических и конструктивных параметров экструзии на степень разрушения стекловолокнистого наполнителя//Химическое машиностроение. -1977. -Вып 7. -С. 31-36.

155. Басов H. И. .Механизм движения сжимаемых порошкообразных материалов в канале шнека. М.: МИХМ. -1974. -Вып. 54. -С. 3-12.

156. Виноградов Г. В. Химия и технология высокомолекулярных соединений. М.-1974. -Т. 5. -С. 130-171.

157. Kim W. S., Skatschkow W. W., Shmgur J. W.//PIaste unci kautschuk. 1976. 23. N9.S. 665-669.

158. Potente Helmui: Auslegen von Schmelzeextrudern fur kunststoffschmelzen mit Potenzgesetzverhalten//Kunststoffe. 1981. 71. N 8. S. 474-478.

159. Теория механической переработки полимерных материалов: Тез. докл. Пермь, 1976. -С. 21-22.

160. Багно А. И., Богданов В. В., Красовский В. Н. Анализ процесса обработки полимеров в смесителях с переменной нарезкой червяка и корпуса. Пермь. -1976. -С. 6-7.

161. Рябишш Д. Д., Лукач Ю. Е. Червячные машины для переработки пластических масс и резиновых смесей. М.: Машиностроение, -1965. -362с.

162. Багно А. И., Душнн С. Н., Дамов А. С. Об эффективности смешения в червячной машине с переменной нарезкой червяка и корпуса/ЛСаучук и резина. -1972. -№ 1. -С. 20-22.

163. Ищенко В. П., Шифанов А. В. Исследование напорных течений высоковязких жидкостей в каналах переменного сечения.М.: Химическое машиностроение, -1990. -234с.

164. Янков В. Н., Вихарев С. А., Богданов В. В. Теория механической переработки полимерных материалов: Тез. докл. М., 1977. -Вып. 1 .-С.62-64.

165. Первадчук В. П., Янков В. Н. Процессы и аппараты для производства полимерных материалов, методы и оборудование для переработки их в изделия: Тез. докл. М., 1977. -Вып. 1. -С. 62-64.

166. Schiff A. Analytisches Prozcfimodell zur Berechnung des Extruderni-asseaus-stofies//Ind.-Anz. 1981. 103. N 81. S. 32-33.

167. Первадчук В. П., Янков В. Н. Процессы и аппараты для производства полимерных материалов методы и оборудование для переработки их в изделия: Тез. докл. М., 1982. -Т. I. -С. 53-55.

168. Берман Г. К., Мачихин Ю. А. Течение вязкопластичных пищевых масс по коническому каналу//Известия вузов. Пищевая технология. -1972.-№ .5. -С. 122-124.

169. Красильников 10. П., Лукин Л. Н. Движение вязкопластичных пищевых масс в круглых трубах //Известя вузов. Пищевая технология. 1976. -№ 5. -С. 161- 162.

170. Определение потерь движения при транспортировании маргарина по трубопроводам круглого сечения/Морозов И. В., Спивак В. П., Гликлих М. М. И др./ТИзвестия вузов. Пищевая технология. -1979.-№ 4.-С. 88-90.

171. Гуськов К. П., Берман Г. К. Течение пищевых масс в каналах различной формы//Известия вузов. Пищевая технология. -1968. -№ 6. -С.138-112.

172. Иовнович Л.С., Корнильев Н. Б. Течение вязкопластичных пищевых масс в эллиптических каналах формующих машин.//Известия вузов. Пищевая технология. -1979. -№ 2. -С. 91-95.

173. Лукин Л. Н., Мачихин Ю. А., Селехов В. А. Течение вязкопластичных пищевых масс по шнековому каналу сложной формы//Известия вузов. Пищевая технология. -1979. -№ 5. -С. 117-120.

174. Берман Г. К., Воронцов А. А., Мачихин Ю. А. Течение вязкопластичных пищевых масс в шнеке//Известия вузов. Пищевая технология. -1970. -№3. -С. 160-161.

175. Движение пищевых масс в шнековом канале пресса/Назаров П. I'., Азаров Б. М., Азаров В. А. и др.//Известия вузов. Пищевая технология. -1973.-№ 1.-С. 133-137.

176. Корнильев Н. Б., Груздев И. Э. Гидродинамический анализ течения высоковязких пищевых масс в шнековом канале//Известия вузов. Пищевая технология. -1975. -№ 4. -С. 104-107.

177. Методика инженерного расчета одношнекового нагнетателя пищевых масс/Трудов Н. Э., Воскресенский А. М., Красовский В. Н. и др./, Известия вузов. Пищевая технология. -1979. -№ 4. -С. 113-116.

178. Senouci A Smith A. Richmond P. Extrusion cooking: food for thought/VThe Chemical Engineer. 1985. 417. N 10. P. 30-33.

179. Iudson M. Harper. Extrusion processing of food//Food technology. 1978. N7. P. 67-72.

180. Корячкнн В. П. О пристенном эффекте пралпповых конфетных масс/Известия вузов. Пищевая технология. -1984. -№ 5. -С. 100-102.

181. Грамковский А. И. Оценка пристенного скольжения при течении утфелей//Известия вузов. Пищевая технология.-1968.-№ 5.-С. 139-142.

182. Пелеев А. И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. М.: Пищевая промышленность, -1971.-519с.

183. Гельгар JI. Д., Тихонов В. П. Прессы для винодельческой, промышленности. М.: Пищевая промышленность, -1971. -519с.

184. Харламов С. В. Конструирование технологических машин пищевых производств. Д.: Машиностроение, -1979. -222с.

185. Поляков Е. С. Технология и оборудование макаронного производства. М.: Пищевая промышленность, -1968. -256с.

186. Бастанджиян С. А., Боярченко В. И., Каргонолова Г. Н. Течение неньютоновской жидкости в канале винта экструдера в условиях сложного сдвига//Реофизика и реодинамика текучих систем. Минск: Наука и техника. -1970. -С. 111-121.

187. Константинов В. Н. Определение производительности червячных прессов//Химическое машиностроение. -1962. -№ 3. -С. 18-22.

188. Остриков А.Н., Абрамов О.В., Рудометкин A.C. и др. Экструзия в пищевой технологии. -СПб.: ГИОРД, -2004. -288с.

189. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2-х ч. 4.2. Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 360 с.

190. Кошевой Е.П., Меретуков З.А., Меретуков М.А., Латин Н.Н. Установка для подготовки растительного материала к С02 -экстракции. Свидетельство на полезную модель №36830. Бюллетень №9,2004.

191. Кошевой Е.П., Меретуков З.А., Меретуков М.А. Экструдеры (теория, конструирование и расчет). Майкопский гос. Технол. Институт. Майкоп, 2003.95 с. Деп. В ВИНИТИ 30.10.2003, №1893-В2003.

192. Chiruvella R. V., Jaluria Y., Karweh M. V. (1996). Numerical Simulation of the Extrusion Process for Food Materials in a Single-screw Extruder. Journal of Food Engineering 30, 449-467

193. Petrescu S., Diaconescu R., Petrescu C. Natural convection heat and mass transfer at spherical particle melting. "Chemical Engineering a Tool for Progress" -4th. EUROPEAN CONGRESS OF CHEMICAL ENGINEERING Granada, SPAIN, 2125 September 2003.

194. Флетчер К. Численные методы на основе методов Галеркина. Пер. с англ. — М.: Мир,-1988. ЗО-Збс.

195. Теоретическое рассмотрение деформирования материала на выходе экстру-дера. (Е.П.Кошевой, В.С.Косачев, З.А.Меретуков) // Изв. Вузов. Пищевая технология. 2004. № 5-6. с.89-90.

196. Андреев В.И. Некоторые задачи и методы механики неоднородных тел. М.: Изд. АСВ, -2002.-288 с.

197. Sokhey A.S., Ali Y., Hanna M.A. Effects of die dimensions on extruder performance. Journal ofFood Engineering, 1997, 31, 251-261.

198. Щербаков В.Г. Химия и биохимия переработки масличных семян. М.: Пищевая промышленность, -1977.-168 с.

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

200. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга. JL: Энергия, -1974. — 264 с.

201. Barrer, R.M., "Diffusion in Spherical Shells and a New Method of Measuring the Thermal Diffiisivity Constant," Phil. Mag., 35, 802 (1944),

202. Carslaw, H.S., Jaeger, J.C. Conduction of Heat in Solids, 2nd ed., pp. 246, 333, Oxford University Press, 1959.

203. Goto, M., Hirose, T. "Approximations of Diffusion Processes for a Particle with Inner Core," J. Chem. Eng. Japan, 27(4), 544-547 (1994).

204. Lu Т., Bulow M. Analysis of Diffusion in Hollow Geometries. Adsorption 6, 125136,2000

205. Crank, J., The Mathematics of Diffusion, 2nd ed., pp. 83, 91, 98, Oxford University Press, 1975.

206. Кошевой Е.П., Блягоз X.P., Сиюхов X.P., Схаляхов А.А., Чундышко В.Ю. Оценка развития научного направления «экстракция двуокисью углерода» Известия ВУЗов «Пищевая технология».-1999.-№1.-с.8-11.

207. McHugh М.А., Krukonis V.J. Supercritical Fluid Extraction: Principles and Practice. Published by Butterworth-Heinemann, 1994.

208. Brunner G. Gas Extraction: An Introduction to Fundamentals of Supercritical Fluids and Application to Separation Processes (Topic in Physical Chemistry, v. 4,5). Published by Springer Verlag, 1994.

209. Muneo Saito, Yoshio Yamauchi, Tsuneo Okuyama. Fractionation by Packed-Colon Sfc and Sfe: Principles and Applications. John Wiley & Sons, 1994.

210. Peng, D.-Y., Robinson, D. В., A new two-constant equation of state, Ind. Eng. Chem. Fundament., 1976, vol.15, pp.59 64.

211. Методические рекомендации по определению технико-экономической эффективности новой техники для пищевых отраслей промышленности. М.: ВНИЭКИпродмаш, 1992. - 89 с.