Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
ПРОЦЕСС ЭКСТРАГИРОВАНИЯ В ЛИКЕРНО-ВОДОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Под экстрагированием понимают диффузионный процесс извлечения веществ (компонентов) из жидкой или твердой фазы с помощью экстрагента (растворителя), при этом последний должен обладать избирательной растворяющей способностью, т. е. он должен растворять только целевые компоненты, которые необходимо извлечь. Процесс экстрагирования из твердых пористых материалов, в том числе и из растительного сырья, относится к основным процессам химической технологии. В пищевой технологии широко распространено экстрагирование в системе твердое тело — жидкость, а именно извлечение масел из семян, сахара из свеклы и т. д. Экстрагирование также применяют в производстве пива, вина, крахмала, растворимых кофе и чая и других пищевых продуктов. В ликерно-водочном производстве экстрагированием извлекают ароматические вещества из растительного сырья, используя в качестве экстрагента водно-спиртоЬой раствор соответствующей концентрации. Таким образом, экстрагирование — один из определяющих технологических процессов для получения экстрактов, настоев, морсов; последние являются основными компонентами для приготовления настоек, наливок, ликеров и других изделий. Экстрагирование осуществляют так называемым двукратным настаиванием, а также в экстракционной установке, процесс характеризуется длительностью, потребностью в технологических емкостях большой вместимости и низкой концентрацией целевых компонентов в готовом экстракте. Интересы производства обусловливают необходимость дальнейшего усовершенствования технологии и применяемых аппаратов, изыскания новых способов для интенсификации процесса, сокращения продолжительности экстрагирования с получением более концентрированного экстракта (настоя). Характеристика и структура растительного сырья Разнообразное растительное сырье, применяемое в ликеро-водочном производстве, условно разделяют на следующие группы: травы и листья, цветы, корни и корневища, древесная кора, плоды и ягоды, корки цитрусовых. По технологическим характеристикам выделяют три основные группы сырья: ароматическое (травы, цветы, корни, древесная кора, сухие и сочные плоды); неароматическое (травы, корни, древесная кора); плодоягодное (свежее и сушеное). В клетках растительного сырья содержатся в малых количествах все вещества (компоненты), необходимые для приготовления ликеро-водочных изделий. В протоплазме находятся эфирные масла и другие ароматические вещества в виде микроскопических капелек, в клеточном соке — вкусовые и красящие вещества. Ароматические и вкусовые компоненты растительного сырья делят на растворимые в водно-спиртовом растворе и нерастворимые; очевидно, что такое деление в какой-то степени относительно, так как наличие абсолютно нерастворимых веществ в водно-спиртовом растворе не подтверждено исследованиями. К растворимым относятся ароматические, дубильные, горькие и красящие вещества, а также органические кислоты, углеводы, ферменты, жиры, растворимые азотистые вещества и минераль-
ные соли; к нерастворимым — целлюлоза, крахмал, протопектин, лигнин, нерастворимые азотистые и минеральные вещества. Растворимые вещества, улучшающие органолептические (вкусовые и ароматные) свойства приготовленного изделия, являются ценными. Это — эфирные масла, глюкозиды, дубильные вещества, органические кислоты и алкалоиды; доминирующий компонент — эфирное масло. В зависимости от продолжительности хранения и условий произрастания растений меняются свойства и содержание в них эфирного масла. В каждой живой клетке растительного сырья выделяют оболочку 1 (рис. 45), защищающую клетку по всему ее объему, полупроницаемые мембраны 2 и 4; протоплазму 3, заполняющую внутренность клетки; ядро, расположенное в протоплазме; клеточный сок, занимающий оставшуюся часть внутреннего объема клетки и образующий внутри протоплазмы отдельные полости 5, называемые вакуолями. Оболочка вырабатывается протоплазмой клетки и состоит из клетчатки, или целлюлозы (природного полимера). Основа самой целлюлозы — это так называемые пачки, представляющие собой взаимосвязанные друг с другом макромолекулы. Соединения пачек образуют фибриллы. Микро- и макрофибриллы, являющиеся основой клеточных оболочек, переплетаются между собой и образуют разного размера поры. В волокнах целлюлозы имеется два вида пор: узкие размером до 10 А и крупные — до 100 А. Процесс массообмена между компонентами, содержащимися внутри клетки, и растворителем происходит через оболочку, поэтому ее строение в процессе экстрагирования играет значительную роль. Выбор экстрагента Экстрагенты (растворители) обладают различными свойствами, которые используют в зависимости от механизма и технологических особенностей процесса экстрагирования. Основные требования, предъявляемые к экстрагентам: малая растворимость в компоненте носителя исходной смеси; хорошая избирательность (селективность), т. е. способность растворять и извлекать только целевой (один) компонент или группу целевых компонентов. Для промышленного применения экстрагент должен обладать следующими свойствами: высокими коэффициентами распределения и диффузии, что дает возможность увеличить скорость процесса; невоспламеняемостью; антикоррозионными свойствами по отношению к материалам аппаратуры; низкой температурой замерзания; безвредностью для здоровья обслуживающего персонала; низкой теплоемкостью; высокой летучестью; низкой теплотой испарения. При выборе экстрагента учитывают и сравнивают также такие свойства, как плотность, температуры кипения и вспышки, давление насыщенных паров, показатель преломления, растворимость в воде и других средах. В качестве показателей взрыво- и пожароопасно учитывают температуры: вспышки, воспламенения и самовоспламенения. Например, температура самовоспламенения этилового спирта 404 °С, диэтилового эфира 188 °С. Впервые классификация экстрагентов была проведена в первой четверти XIX в., при этом были выделены группы кислых (азотная, серная, уксусная кислоты) и щелочных растворителей; к третьей группе отнесли растворители, не производящие заметных изменений в растворяемом веществе, т. е. индифферентные (вода, спирт, эфир, масла). В настоящее время органические экстрагенты классифицируют на 8 групп: углеводороды (циклогексан, бензол, толуол, ксилол, тетрапин, скипидар и др.); нефтепродукты (бензин); хлорпроизводные углеводородов (хлороформ, трихлорэтилен, хлорбензол и др.); спирты; простые и сложные эфиры; кетоны и прочие соединения (муравьиная и уксусная кислоты, сероуглерод и др.). С целью повышения коэффициента распределения, т. е. для улучшения условий разделения, используют по два растворителя — парные или комбинированные. Так, сложные растворители широко применяют при экстрагировании ценных компонентов из растительного сырья. Например, В. П. Кошевой с соавторами разработал способ экстрагирования аптечной ромашки смесью ацетона, гексана и воды; для получения белково-витаминных концентратов (БВК) применяют многокомпонентный растворитель (смесь гексана, этанола и воды). Экстрагирование смешанными растворителями — один из эффективных путей решения задач селективности процесса. В пищевой промышленности в качестве растворителей применяют воду (сахарное производство), спирт, водно-спиртовые растворы, диоксид углерода и др. В ликеро-водочном производстве для экстрагирования целевых компонентов из растительного сырья используют водно-этанольные растворы различной концентрации, которые по классификации, очевидно, надо отнести к парному растворителю этанол — вода. Исходя из вышеизложенного, в качестве экстрагента выбирают водно-спиртовые растворы, включающие спирт-ректификат высшей очистки и умягченную воду. Физическая характеристика этанола: формула C2H5OH; молекулярная масса 40,1; показатели при 20 °С: плотность 789 кг/м3 , динамическая вязкость 1,19*10-3 Па*с, поверхностное натяжение 22,3*103 Н/м, удельная теплоемкость 2,555 кДж/(кг*К), теплопроводность 0,18 Вт/(м*К); диэлектрическая постоянная 24,3 при 25 °С; температура кипения 78,3 0С; удельная теплота парообразования при температуре кипения 846 кДж/кг. Известно, что из-за содержания солей жесткости снижается экстрагирующая способность воды, уменьшаются коэффициенты селективности и распределения, поэтому осуществляют процесс водоподготовки — удаляют соли жесткости. Практикой работы химических и фармацевтических производств установлено отрицательное воздействие карбонатов кальция и магния на скорость экстрагирования таннидов из растительного сырья. В жесткой воде уменьшается полнота извлечения глюкозидов, алкалоидов и других сложных соединений растительного сырья. Удаление солей жесткости из воды проводят методами ионного обмена (в натрийкатионитовых установках) или применением мембранной технологии (например, обратным осмосом, ультрафильтрацией и электродиализом). Можно также обрабатывать воду в магнитном поле, создаваемом постоянными магнитами или электромагнитами, что вызывает быстрый рост кристаллов MgCO3, СаСОз и других отложений, в результате чего также снижается жесткость воды. Основные преимущества воды как растворителя: высокая проницаемость в твердые однородные вещества, в том числе и в клеточные оболочки растительных материалов; хорошая способность к растворению и экстрагированию большого количества компонентов; индифферентность; широкая распространенность; низкая стоимость; пожаро- и взрывобезопасность. Как уже было отмечено, в ликеро-водочной промышленности умягченную воду широко используют как парный растворитель, входящий в состав водно-спиртовых растворов при экстрагировании ароматических веществ из растительного сырья. Умягченная вода должна удовлетворять требованиям ГОСТ 2874—82, спирт ректификованный высшей очистки — ГОСТ 5962—67. Крепость (концентрация) водно-спиртового раствора при экстрагировании берется (в зависимости от вида сырья) по технологической инструкции ликеро-водочного производства.
61 ВИНОГРАД И ЕГО СОСТАВ |
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 248. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |