Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,653

Совершенствование технологии производства биологически активных обезжиренных фосфолипидов

Лобанов А.А. Константинов Е.Н.
Наиболее актуальной проблемой, стоящей перед современным обществом, является сохранение здоровья людей. Один из способов ее решения состоит в повышении качества и биологической ценности продуктов питания путем использования пищевых биологически активных добавок (БАД). Перспективной биологически активной добавкой к продуктам питания являются обезжиренные фосфолипиды, получаемые путем экстракции масла и нежелательных примесей из фосфолипидных концентратов (ФК) селективными растворителями. Расширение потребления пищевых обезжиренных фосфолипидов в качестве БАД к продуктам питания ставит задачу повышения их качества и увеличения объемов выработки.

Учитывая сказанное, актуальным является совершенствование технологии производства пищевых БАД - обезжиренных фосфолипидов.

Наиболее распространенным способом получения пищевых обезжиренных фосфолипидов является периодическая четырехкратная экстракция масла и нежелательных примесей ацетоном из ФК [1]. Этой технологии присущи следующие недостатки, характерные для периодических процессов: высокий расход ацетона, большие энергозатраты на его регенерацию из низкоконцентрированных мисцелл и большие затраты времени на обезжиривание ФК.

На основании экспериментально полученных данных по равновесию и кинетике экстракции в системах «ФК - ацетон» и «частично обезжиренные фосфолипиды (ЧОФ) - ацетон» предложено проводить процесс обезжиривания ФК в две стадии [2, 3]. Первая - однократная экстракция масла из ФК ацетоном для получения твердой фазы ЧОФ. Вторая - противоточная экстракция масла ацетоном из ЧОФ.

Разработана математическая модель равновесия расслаивающейся трехкомпонентной смеси «фосфолипиды - масло - ацетон» для систем «ФК - ацетон» и «ЧОФ - ацетон». В связи с незначительной растворимостью фосфолипидов в мисцелле, нами выполнена декомпозиция задачи описания равновесия в этих системах на две задачи. Первая - описание растворимости фосфолипидов в наружной мисцелле. Вторая - описание  равновесия  между  поровой  мисцеллой ЧОФ и наружной мисцеллой без учета растворимости фосфолипидов в мисцелле с помощью поровой адсорбционной модели равновесия «капиллярно-пористое тело - жидкость» [4]. Произведена идентификация поровой адсорбционной модели для этих двух систем, определены ее параметры: τ12 - отражающий энергию взаимодействие молекул жидкой фазы между собой (масло-масло, масло-ацетон и ацетон-ацетон),τа - отражающий энергию взаимодействия молекул жидкой фазы с центрами взаимодействия (ацетон-фосфолипиды и масло-фосфолипиды) и а - удельную поверхность взаимодействия, т. е. поверхность, отнесенную к общей поверхности всех молекул. Оптимальными параметрами модели для системы «ФК-ацетон», являются τ12 =  4160, τ а  =0,01 и а = 0,025, а для системы  «ЧОФ-ацетон» - τ 12  = 4160,  τ а = 0,005 и а = 0,035 [5].

Учитывая данные по кинетике экстракции масла из фосфолипидного концентрата, продолжительность процесса однократной экстракции масла из ФК принята равной 15 мин, так как практически равновесное состояние система «ФК - ацетон» достигает за 10 мин [3]. Разработана и реализована в виде программы для ПЭВМ математическая модель процесса однократной экстракции масла ацетоном из ФК, учитывающая равновесие и растворимость фосфолипидов в масляно-ацетоновой мисцелле.

Установлено, что размер частиц фосфолипидов, в отличие от традиционных масличных материалов, не является постоянной величиной, а зависит от степени их обезжиривания [2]. Это исключает возможность придания фосфолипидам устойчивой структуры, необходимой для осуществления процесса противоточной экстракции (гранулирование, лепесткование). Поэтому для противоточной экстракции масла из фосфолипидов не подходит абсолютное большинство традиционных конструкций экстракторов. Для ее осуществления выбран противоточный пульсационный экстрактор типа «труба в трубе» [6].

На основании экспериментально полученных данные по кинетике экстракции в системах «ФК - ацетон» и «ЧОФ - ацетон» [3] определены коэффициенты внутреннего массообмена; установлено, что практически равновесное состояние в этих системах достигается через 10 мин.

Разработаны  и реализованы в  виде  программы для ПЭВМ математическая модель процесса противоточной экстракции масла из ЧОФ в пульсационном экстракторе типа «труба в трубе», которая учитывает как массопередачу от поровой мисцеллы фосфолипидов в наружную мисцеллу фосфолипидной суспензии, так и массопередачу от последней в экстрагент.

В результате численного эксперимента по математической модели противоточной экстракции масла из ЧОФ определены размеры противоточного экстрактора типа «труба в трубе» (диаметры труб: наружной - 45х2,5 мм, внутренней -32х2,5 мм; длина 120 м, линейная амплитуда  пульсаций  σП =6,5 ·10-4 м ) и основные технологические параметры процесса.

На основе проведенных исследований разработана технологическая схема усовершенствованного процесса получения пищевых обезжиренных фосфолипидов, включающая однократную экстракцию масла ацетоном из ФК для получения твердых ЧОФ и последующую их противоточную экстракцию в пульсационном экстракторе типа «труба в трубе».

Годовой экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии получения пищевых обезжиренных фосфолипидов составляет более 1,3 млн. руб при производительности по обезжиренным фосфолипидам 200 кг/сутки .

Литература:

  1. Пат. RU 2061382 С1 6 А 23 D 9/90 Пищевой фосфолипидный продукт и способ его получения / авторы Бутина Е.А., Герасименко Е.О., Жарко М.В., Корнена Е.П., Кривенко В.Ф.
  2. Лобанов А.А., Бутина Е.А., Черакасов В.Н., Константинов Е.Н. Особенности равновесия системы фосфолипидный концентрат ацетон // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2001. -№ 4. - С. 64-67.
  3. Лобанов А.А., Константинов Е.Н. Равновесные и кинетические закономерности процесса экстракции масла из фосфолипидного концентрата и частично обезжиренных фосфолипидов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2002. -№ 2-3. - С. 39-42.
  4. Константинов В.Е. Математическое моделирование экстрагирования из маслосодержащего сырья и равновесия в системе капиллярнопористое тело - жидкость. - Дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар: КубГТУ, 2002. - 110 с.
  5. Лобанов А.А., Константинов Е.Н., Корнена Е.П. Идентификация поровой адсорбционной модели для систем фосфолипидный концентрат - ацетон и частично обезжиренные фосфолипиды ацетон // Известия вузов. Пищевая технология. - 2003. - № 1. - С. 25-27
  6. Алиев Р.З., Алиев А.З. Установка для экстрагирования в системе «твердое тело - жидкость» и способ экстрагирования в системе «твердое тело - жидкость». А.с. СССР № 548290, В 01 D 11/12, 1976. Б.И., 1977, № 8.

Библиографическая ссылка

Лобанов А.А., Константинов Е.Н. Совершенствование технологии производства биологически активных обезжиренных фосфолипидов // Успехи современного естествознания. – 2003. – № 7. – С. 60-61;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=14632 (дата обращения: 17.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252