Совершенствование технологии переработки плодов кориандра способом паровой перегонки с использованием физико-химических методов

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертационной работы

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 05.18.06 - Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов

Совершенствование технологии переработки плодов кориандра способом паровой перегонки с использованием физико-химических методов

Бондаренко Елизавета Юрьевна

Краснодар - 2010

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время, значительно повышается потребность в натуральных душистых веществах, пищевых и ароматических добавках. Кориандровое эфирное масло является исходным сырьем для получения целого ряда душистых веществ, составляющих основу современной косметики и парфюмерии, кроме того, оно широко используется в пищевой промышленности при изготовлении кондитерских изделий, консервов, ароматических эссенций и других продуктов, в медицине и ароматерапии.

Кориандровое эфирное масло традиционно получают способом перегонки с водяным паром из зрелых плодов кориандра. Существующая технология предусматривает очистку плодов от сорных примесей, измельчение сырья, методом раздавливания и разрезания, извлечение эфирного масла паровой перегонки, а затем извлечение жирного масла экстракцией и дальнейшее использование каждого продукта отдельно. Сложность переработки плодов кориандра состоит в том, что необходимо вскрыть эфирномасличные вместилища, чтобы эфирное масло оказалось на поверхности. В технологии всегда стояла задача снижения потерь, увеличения выхода и улучшения качества, получаемого эфирного масла. Для получения эфирного масла с высоким содержанием линалоола необходима повторная перегонка - ректификация, что требует дополнительных затрат и оборудования. Но даже ректификацией невозможно удалить из масла труднолетучие фракции, такие как камфара, которая снижает парфюмерную оценку масла, выход и качество ароматических веществ, получаемых при его переработке. Длительное время модернизация и совершенствование как технологии переработки плодов кориандра, так и применяемого оборудования по различным причинам, не осуществлялась. Учитывая это, совершенствование технологии переработки плодов кориандра способом паровой перегонки с использованием физико-химических методов интенсификации процесса, является актуальной задачей.

Цель работы. Основной целью диссертационной работы является совершенствование технологии переработки плодов кориандра с использованием физико-химических методов интенсификации процесса, обеспечивающее снижение потерь эфирного масла при измельчении, увеличение выхода и улучшения качественного состава эфирного масла.

Основные задачи исследования:

изучение и анализ научно-технической литературы и патентной информации по вопросу технологии переработки плодов кориандра;

разработка методики определения массовой доли эфирного масла в эфирномасличном сырье;

исследование влияния условий подготовки плодов кориандра, на процесс измельчения;

оптимизация параметров процесса увлажнения плодов кориандра, электроактивированными жидкостями, перед измельчением;

оптимизация условий подготовки измельченных плодов кориандра увлажнением электроактивированными жидкостями перед извлечением эфирного масла;

исследование влияния подготовки плодов кориандра увлажнением электроактивированными жидкостями на кинетику процесса извлечения эфирного масла;

исследование влияния подготовки сырья увлажнением электроактивированными жидкостями на сорбционные силы твердой фазы;

исследование влияния предварительной подготовки плодов кориандра увлажнением электроактивированными жидкостями на компонентный состав и качество эфирного масла;

разработка технологии переработки плодов кориандра способом паровой перегонки с использованием физико-химических методов интенсификации процесса;

разработка комплекта технической документации: технических условий на кориандровое эфирное масло и технологических инструкций на его производство непрерывным и периодическим способом;

оценка экономической эффективности от внедрения усовершенствованной технологии переработки плодов кориандра.

Научная новизна. Впервые предложено использование подготовки плодов кориандра увлажнением перед измельчением и повторным увлажнением перед извлечением эфирного масла способом паровой перегонки.

Впервые предложено использовать электроактивированные жидкости, полученные путем электролиза водного раствора NaCl, для увлажнения плодов кориандра на стадиях подготовки его к переработке.

Впервые выявлено и доказано положительное влияние увлажнения плодов кориандра электроактивированной жидкостью с рН>7 перед измельчением на степень измельчения и потери эфирного масла при измельчении.

Впервые доказано положительное влияние увлажнения электроактивированной жидкость с рН<7 измельченного сырья перед извлечением эфирного масла на выход и качественный состав эфирного масла.

Доказано, что увлажнение электроактивированными жидкостями измельченных плодов кориандра перед гонкой позволяет воздействовать на сорбционные силы твердой фазы, удерживающие эфирное масло на поверхности и внутри сырья, в результате чего выход эфирного масла увеличивается.

Доказано положительное влияние подготовки плодов кориандра электроактивированными жидкостями на компонентный состав получаемого эфирного масла.

Новизна работы защищена двумя патентами РФ на изобретение, тремя патентами РФ на полезную модель.

Практическая значимость. Выполненные исследования позволили:

- усовершенствовать технологию переработки плодов кориандра непрерывным и периодическим способом;

- обеспечить увеличение выхода эфирного масла на 9 %, вследствие уменьшения потерь при измельчении и увеличения глубины съема эфирного масла на стадии дистилляции;

- увеличить производительность оборудования за счет сокращения времени пребывания сырья в аппарате;

- изменить компонентный состав получаемого эфирного масла в сторону увеличения основного компонента - линалоола.

В ходе работы разработана методика определения массовой доли эфирного масла в сырье, которая позволяет получить истинное значение величины массовой доли эфирного масла в сырье с точностью до ±0, 05 при р=0, 95. Методика основана на оригинальной конструкции перегонного аппарата.

Разработана технология получения электроактивированных жидкостей с заданными значениями величины рН, это обеспечивается за счет того, что на электролиз подается водный раствор NaCl в аппарат для получения электроактивированных жидкостей, который имеет уникальную конструкцию.

Разработан способ подготовки плодов кориандра к измельчению, который обеспечивает снижение прочности оболочки плодов кориандра, за счет воздействия на структуру клетчатки, делая ее более пластичной и мягкой. Вследствие этого снижаются потери эфирного масла при измельчении, и обеспечивается оптимальная степень помола.

Разработан способ получения эфирного масла из зернового эфирномасличного сырья, который позволяет увеличить полноту отгонки эфирного масла, повысить долю высоко кипящих кислородсодержащих компонентов в составе эфирного масла, снизить унос из аппарата частиц измельченного сырья током водяного пара.

Разработан комплект технической документации: технические условия на кориандровое эфирное масло и технологическая инструкция на производство кориандрового эфирного масла периодическим способом.

Реализация результатов исследования. Усовершенствованная технология переработки плодов кориандра проверена в условиях учебно-научной лаборатории КубГТУ. Разработанная технология переработки плодов кориандра периодическим способом внедрена в производство в феврале 2010 г. на ООО «ФОРТ», г. Краснодар, ожидаемый годовой экономический эффект составит 6880, 00 тыс. руб. при производительности 20 т эфирного масла. Разработанная методика для определения массовой доли эфирного масла в сырье внедрена в ноябре 2009 г. на ООО Фирма «Явента», г. Краснодар и в феврале 2009 г. на ООО «Компания караван» п. Белозерный, Краснодарского края. Способ получения кориандрового эфирного масла внедрен в феврале 2010 г. на ЗАО «АнимаФарм», г. Москва.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 8-ой, 9-ой, 10-ой Международной конференции «Масложировая индустрия», октябрь 2008, 2009, 2010 гг., г. Санкт-Петербург; на XIII и XIV Международной научно-практической конференции «Косметические средства и сырье: безопасность и эффективность», г. Москва, октябрь 2008, 2009 гг.; на I Всероссийской студенческой научной конференции «Молодежная наука - пищевой промышленности России» г. Ставрополь 2009 г.; на Международной научно-практической конференции «Теория и практика суб- и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйственного сырья» сентябрь 2009 г., г. Краснодар; на Всероссийской конференции с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности» сентябрь 2009 г., г. Самара; на Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» сентябрь 2009 г., г. Краснодар; на конкурсе «У.М.Н.И.К.», проводимого в рамках научно-практической конференции молодых ученых Краснодарского края, февраль 2010 г., г. Краснодар.

Публикации. По материалам выполненных исследований оубликовано 10 научных работ, в том числе 2 научных статьи в журнале, рекомендованном ВАК, получено 3 патента РФ на полезную модель, 2 патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части, технологической части, содержащей разработку технологических решений для усовершенствования технологии переработки плодов кориандра непрерывным и периодическим способами, экономической части, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и 4 приложений. Основная часть работы выполнена на 143 страницах печатного текста, содержит 38 таблиц, 31 рисунок. Список литературы включает 105 наименований, в том числе 30 на иностранных языках.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

кориандр эфирный масло плод

Объект и методы исследования. Объектом исследования являлись фракции целых плодов кориандра диаметром 1, 5-3 мм, выделенные из образцов сырья промышленной сорта смеси урожая 2007-2010 гг., выращенного на полях Усть-Лабинского фермерского хозяйства Краснодарского края.

Таблица 1 - Характеристика сырья плодов кориандра

Наименование показателя	Значение показателя
	Год исследования
	2007	2008	2009	2010
Влажность, %	6, 35	5, 89	6, 78	5, 21
Массовая доля, %: - эфирного масла	1, 78	1, 85	1, 94	1, 72
- оболочки в массе плодов - ядра в массе плодов	33, 2 66, 8	31, 5 68, 5	30, 6 69, 4	31, 8 68, 2
- жирного масла - белковых веществ	21, 4 14, 3	25, 3 14, 8	19, 6 15, 1	24, 2 14, 2

Как видно из таблицы качество сырья плодов кориандра зависит от климатических условий года выращивания.

Определение показателей качества плодов кориандра осуществляли в соответствии с методами, приведенными в ГОСТ 17082-88.

В процессе исследования были использованы лабораторные методы анализа измельчения и увлажнения сырья. Для увлажнения плодов кориандра перед измельчением использовали электроактивированную жидкость с рН>7, а для повторного увлажнения измельченного сырья непосредственно перед извлечением эфирного масла применяли электроактивированную жидкость с рН<7. Электроактивированные жидкости получали путем электролиза водного раствора NaCl. Схема технологии получения электроактивированных жидкостей представлена на рисунке 1.



Рисунок 1 - Технология получения электроактивированных жидкостей 1, 5 - емкость для сбора электроактивированной жидкости;2 - емкость для концентрированного р-ра NaCl; 3 - емкость для приготовления 10 % р-ра NaCl; 4 - емкость для деминерализованной воды; 6 - аппарат для приготовления электроактивированной жидкости; 7, 8 - ресивер

Данная технология обеспечивает получение электроактивированных жидкостей с заданными показателями рН и минимальным содержанием молекулярного хлора, водорода и газообразных оксидантов. Минимальное содержание газообразной фазы достигается за счет уникальной конструкции самого аппарата для получения электроактивированных жидкостей. Аппарат содержит три стержневых электрода для более полного и эффективного электролиза и оснащен двумя диафрагмами, которые делят межэлектродное пространство на три электродные камеры. Это делает возможным отвод ионов натрия, хлора и оксидантов из камеры между диафрагмами через переливную трубу, которая поддерживает необходимый уровень жидкости в аппарате. Конструкция обеспечивает свободное удаление газовой фазы через выполненные в верхней части аппарата штуцеры. Для получения электроактивированной жидкости с заданными значениями рН в электродные камеры подается водный раствор хлорида натрия и регулируется время пребывания жидкости в катодной и анодной зонах. При подаче 10%-ного раствора хлорида натрия, силе тока 0, 5-0, 6 А, напряжении 36 В и скорости потока жидкостей (католита и анолита) 5-10 см³/ч получают электроактивированные жидкости со следующими показателями:

Таблица 2 - Показатели электролитов

Наименование показателя	Значение показателя
	Католит	Анолит	Водопроводная вода
	при скорости потока жидкости
	min	max	min	max	min	max
рН	8, 5	13, 5	2, 5	6, 5	7	8
Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) (относительно хлорсеребрянорго электрода сравнения), мВ	-400	-700	-400	-700	-290	-290
Массовая доля NaCl, %	3	5	3	5	отсутствует

Аппарат и установка для получения электроактивированных жидкостей защищены патентами РФ на полезную модель № 76920 и № 86952 соответственно.

Одним из важнейших показателей качества эфирномасличного сырья является массовая доля эфирного масла. В настоящее время не существует универсальной методики, определяющей данный показатель качества. Для каждого вида сырья применяются различные методики, которые отличаются способом и точностью определения. Поэтому в ходе исследования была разработана методика определения массовой доли эфирного масла в эфирномасличном сырье, установка представлена на рисунке 2. В ходе исследования извлечение эфирного масла из сырья плодов кориандра и определение выхода проводили на данной установке.



Рисунок 2 - Установка для определения массовой доли эфирного масла 1 - парогенератор; 2 - перегонный аппарат; 3 - холодильник; 4 - градуированный приемник-маслоотделитель; 5 - приемник дистилляционных вод; 8, 9, 10 - зажим; 12, 13 - емкость для сбора конденсата; 14 - катетометр

Для выявления точности определения массовой доли эфирного масла и воспроизводимости получаемых результатов разработанной методики был проведен ряд экспериментов. Экспериментальные данные обработаны с помощью статистической обработки и получены следующие значения: среднее отклонение d=0, 0604; стандартное отклонение s=0, 0738; относительное стандартное отклонение b=6, 4%; точность определения массовой доли эфирного масла в сырье ± 0, 05 при р=0, 95.

Получаемые результаты достигаются за счет уникальной конструкции перегонного аппарата, который представляет собой цельный сосуд, без разъемных частей, что позволяет избежать потерь эфирного масла в процессе гонки. Также аппарат оснащен рубашкой для обогрева, то есть пар подается уже в нагретое сырье, это предотвращает образование конденсата и способствует проникновению пара по всему объему, без затруднений, и более полному извлечению эфирного масла из сырья.

Аппарат для определения массовой доли эфирного масла в сырье защищен патентом РФ на полезную модель № 76824.

Физико-химические показатели качества эфирного масла: кислотное число, эфирное число и др. анализировали на соответствие требованиям по стандартным методикам. Содержание общего, белкового и небелкового азота в обезэфиренных отходах плодов кориандра определяли методом Кьельдаля. Компонентный состав эфирного масла устанавливали при помощи метода газожидкостной хроматографии. Определение оптимальных параметров, процесса подготовки плодов кориандра к переработке, и оптимизацию технологических режимов осуществляли методом математического планирования эксперимента. Оценка достоверности экспериментальных данных подтверждена статистическими методами анализа.

Исследование влияния предварительной подготовки плодов кориандра электроактивированными жидкостями на процесс измельчения. Основной подготовительной стадией плодов кориандра к переработке является измельчение. Цель измельчения - вскрытие эфирномасличных вместилищ. Степень помола (размер частиц) существенно влияет на потери эфирного масла, скорость его извлечения, выход и качество. А основной показатель, характеризующий степень помола - количество масличной пыли, который не должен превышать 5 %. Существенным недостатком процесса измельчения являются значительные потери эфирного масла при измельчении. Сухой сырьевой материал имеет большое сопротивление при перетирании на вальцевом станке, в результате чего сырье разогревается и эфирное масло испаряется. Исходя из этого, основной задачей при измельчении является снижение сил трения и обеспечение оптимальной степени измельчения, а параметры, которые необходимо контролировать - массовая доля эфирного масла, по которой судят о потерях при измельчении, и непосредственно степень измельчения.

Известно, что плодовая оболочка кориандра образована целлюлозой. Целлюлоза - полисахарид второго порядка, является основным компонентом клеточных стенок. В щелочной среде образуется так называемая щелочная целлюлоза, этот процесс сопровождается сильным набуханием целлюлозы, в результате чего она становится более мягкой и пластичной. Данное свойство целлюлозы было использовано при подготовке плодов кориандра к измельчению с целью снижения прочности плодовой оболочки кориандра, путем увлажнения сырья электроактивированной жидкостью с рН>7.

В качестве независимых переменных (факторов) принимали количество вводимой жидкости (W, %); величина рН жидкости (рН); время воздействия(ф, ч). Функциями отклика при этом явились степень измельчения (Y₁) и массовая доля эфирного масла (Y₂). Уровни варьирования факторов подготовки плодов кориандра к измельчению представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Условия эксперимента

Уровни варьирования факторов в кодированных единицах	Факторы в натуральных величинах
	W, %	Т, ч	рН
основной уровень z0j интервал варьирования Дzj: +1 -1 +б -б	11 17 6 20 5	8 24 2 28 1	10 12 8 13 7

Для оптимизации условий подготовки плодов кориандра к измельчению применяли метод планирования эксперимента Бокса-Уилсона.

Оптимизация велась поочередно по двум факторам, поэтому третий фактор был постоянным и принимал значение, равное нулю (в кодированных величинах), т.е. количество вводимой электроактивированной жидкости - 11, время воздействия - 8, величина рН жидкости - 10.

По результатам эксперимента рассчитаны уравнения регрессии для степени измельчения и потерь эфирного масла и построены поверхности функций отклика, анализ которых позволил определить оптимальные условия подготовки плодов кориандра к измельчению: количество вводимой электроактивированной жидкости - 13-15% от массы сырья; время воздействия - 4 часа; величина рН электроактивированной жидкости - 9-11.

Исследование процесса извлечения эфирного масла из плодов кориандра. Извлечение эфирного масла из плодов кориандра осуществляют способом перегонки с водяным паром из измельченного сырья. В процессе измельчения плодов кориандра эфирномасличные вместилища разрушаются, и высвобожденное эфирное масло растекается по поверхности твердой фазы. Слой измельченного сырья представляет собой капиллярно-пористое тело, которое удерживает часть эфирного масла в капиллярах и сорбционными силами на поверхности раздела фаз. Сам процесс извлечения эфирного масла характеризуется двумя периодами. Первый период - извлечение свободного эфирного масла с поверхности твердой фазы, протекает достаточно быстро и подчиняется закону конвективной диффузии. Второй период - извлечение связанного капиллярными, сорбционными и молекулярными силами эфирного масла, именно он определяет длительность процесса перегонки и глубину извлечения эфирного масла. Он зависит от массопроводности твердой фазы и подчиняется закону молекулярной диффузии. Для изменения соотношения свободного и связанного твердой фазой эфирного масла, в сторону увеличения свободного, необходимо воздействовать на формы связи эфирного масла и твердой фазы. Введение влаги в измельченное сырье позволит обеспечить капиллярное вытеснение части эфирного масла на поверхность, а использование в качестве увлажнителя активированной жидкости, повлечет частичный разрыв связей в молекулах материала, соответственно изменение его сорбционных свойств.

Основным показателем, характеризующим увеличение количества свободного эфирного масла, является выход эфирного масла, а факторами, влияющими на выход - количество вводимой электроактивированной жидкости (W, %) и значение ее рН (рН). Для изучения влияния различных условий подготовки плодов кориандра на выход эфирного масла использовали математическое планирование на полном факторном эксперименте с расширением. Условия эксперимента приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Уровни варьирования факторов

Уровни варьирования факторов в кодированных единицах	Факторы в натуральных величинах
	W, %	рН
Основной уровень z0j Интервал варьирования Дzj: +1 -1 +б -б	3 5 2 6 1	3 2 5 1 6

Обработка результатов планирования эксперимента, нахождение зависимости функций отклика от входящих факторов и получение математической модели процесса экстракции проводилась при помощи компьютерной программы. Анализ результатов расчетов экспериментальных данных позволил определить оптимальные условия подготовки измельченного сырья к извлечению эфирного масла: количество вводимой жидкости 2-4 % от массы сырья и значение рН 1, 5-3.

Исследование влияния подготовки плодов кориандра увлажнением на кинетику процесса извлечения эфирного масла. Кривые извлечения эфирного масла из плодов кориандра без обработки и с обработкой электроактивированными жидкостями представлены на рисунке 3. Кривые характеризуются двумя периодами: извлечением свободного эфирного масла и связанного. Как видно из графиков соотношение свободного и связанного эфирного масла в сырье прошедшем обработку увлажнением увеличивается, по сравнению с сырьем плодов кориандра, не прошедшим обработку. Это подтверждается так же уменьшением времени отгонки эфирного масла, которое характеризуется углом наклона касательной к кривой извлечения эфирного масла. Отсюда следует, что подготовка плодов кориандра электроактивированными жидкостями положительно влияет на кинетику процесса: эфирное масло извлекается более полно из сырья, при этом время гонки уменьшается, что благоприятно сказывается на его качестве.

Рисунок 3 - Кинетика извлечения эфирного масла из плодов кориандра: С₀ - начальная концентрация эфирного масла в сырье; Сф - изменение концентрации эфирного масла в сырье в процессе гонки; G₁ и G₂ - количество поверхностного эфирного масла в сырье плодов кориандра без обработки и с обработкой электроактивированными жидкостями соответственно; б₁ и б₂ - угол наклона касательной, проведенной к кривой описывающей извлечение поверхностного эфирного масла 1 - без обработки; 2 - с обработкой

Изучение сорбционных сил твердой фазы в зависимости от условий подготовки плодов кориандра. Твердая фаза плодов кориандра представлена плодовой оболочкой на 30-34 % и семянкой на 66-70 %. Структурную основу плодовой оболочки образует целлюлоза, а основу семянки - белок. Как известно и целлюлоза и белки обладают сорбционными свойствами. Это способствует удержанию эфирного масла на поверхности измельченного сырья. Отсюда следует, что эфирное масло удерживается на поверхности твердой фазы в основном за счет сорбции белковых семянок. Молекула белка очень лабильна и подвержена изменениям под действием химических агентов, механического или энергетического воздействия, что влечет за собой частичную или полную денатурацию с потерей физических и механических свойств, в том числе и сорбционных. При подготовке плодов кориандра к переработке увлажнением электроактивированными жидкостями происходят нарушения ион-ионного взаимодействия в белковых молекулах твердой фазы: -СОО - группы белка переходят в -СООН, а -NН₃⁺ в -NН₂. Соответственно сорбционные свойства белка могут характеризоваться количеством высвобожденного небелкового азота в результате воздействия электроактивированных жидкостей. Анализ влияния подготовки измельченного сырья увлажнением электроактивированными жидкостями на силы сорбции проводили путем определения содержания общего, белкового и небелкового азота в обезэфиренных образцах сырья без обработки и с обработкой по методу Кьельдаля, результаты представлены на рисунке 4.

Из диаграммы на рисунке видно, что в сырье с обработкой электроактивированными жидкостями происходит перераспределение части белкового азота в небелковый. Это объясняется частичной денатурацией с разрывом связей в молекулах белка, и подтверждает изменение сорбционных свойств твердой фазы.

Исследование влияния условий подготовки на компонентный состав эфирного масла. Качество эфирного масла определяется количеством входящих компонентов. Были исследованы фракции эфирных масел, отобранные в процессе отгонки через 5, 10, 20 и 35 минут, из материала без обработки и материала, прошедшего обработку увлажнением, результаты представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Фракционный состав эфирных масел

Наименование компонента	Массовая доля компонента в эфирном масле, %
	без обработки	с обработкой
	5 мин	10 мин	20 мин	35 мин	5 мин	10 мин	20 мин	35 мин
б-пинен	14, 80	14, 4	4, 16	1, 94	9, 26	4, 00	4, 48	-
в-пинен	0, 92	1, 01	0, 41	-	0, 74	041	0, 38	-
Мирцен	0, 55	0, 60	0, 25	-	0, 46	0, 26	0, 22	-
Парацимен	1, 91	2, 23	1, 03	0, 50	1, 82	1, 14	0, 92	-
Лимонен	3, 98	4, 80	2, 78	1, 53	4, 20	3, 15	2, 37	-
г-терпинен	4, 23	5, 47	3, 47	2, 13	4, 98	4, 33	3, 14	-
Линалоол	57, 93	53, 43	66, 21	64, 81	59, 78	68, 1	69, 35	90, 21
Камфора	3, 19	3, 17	3, 70	3, 41	2, 89	3, 21	3, 36	-
Гераниол	2, 29	1, 84	3, 03	5, 37	2, 63	4, 15	5, 92	9, 79
Геранилацетат	0, 98	0, 83	1, 07	1, 42	0, 91	1, 03	1, 2	-

Как видно из данных в таблице, компоненты эфирного масла извлекаются по-разному, это объясняется воздействием электроактивированных жидкостей на формы связи эфирного масла и твердой фазы.

На рисунке 5 представлены графики изменения содержания основных компонентов во времени в эфирных маслах из плодов кориандра, полученных известным и предлагаемым способами.

Из графиков видно, что в эфирном масле, полученном из сырья кориандра, прошедшего обработку, содержание основного компонента линалоола увеличивается в процессе гонки, а содержание нежелательной камфоры снижается.

Образцы эфирных масел, полученных традиционно и с увлажнением электроактивированными жидкостями, были исследованы на компонентный состав. Результаты хроматографического анализа представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Компонентный состав кориандрового эфирного масла

Наименование основного компонента	Массовая доля компонента в эфирном масле плодов кориандра, %
	без обработки	с обработкой
Линалоол	66, 23	69, 58
б-пинен	6, 57	5, 62
Мирцен	0, 52	0, 42
Лимонен	3, 71	3, 79
г-терпинен	2, 33	2, 32
Камфора	4, 51	3, 20
б-терпинеол	0, 73	0, 96
Гераниол	0, 74	0, 78
Геранилацетат	1, 96	2, 84

Из полученных данных видно, что компонентный состав эфирных масел отличается. В эфирном масле, полученном способом с подготовкой электроактивированными жидкостями, снижается содержание кислородсодержащих легко летучих компонентов (б-пинен, мирцен) и нежелательных, тяжелолетучих компонентов (камфора). При этом содержание основных компонентов эфирного масла, таких как линалоола, гераниола и геранилацетата - увеличивается.

Совершенствование технологии переработки плодов кориандра с использованием физико-химических методов активации процесса. В результате проведенных исследований была усовершенствована технология переработки плодов кориандра. Структурная схема получения кориандрового эфирного масла представлена на рисунке 6.



Рисунок 6 - Структурная схема получения кориандрового эфирного масла

Основные этапы усовершенствованной технологии переработки плодов кориандра не отличаются от традиционной. Добавление подготовительных стадий: увлажнение аналитом, выдерживание и повторное увлажнение измельченного сырья католитом, непосредственно перед отгонкой эфирного масла, обеспечивает увеличение выхода эфирного масла и улучшение его качественного состава.

Технологические режимы усовершенствованной технологии переработки плодов кориандра представлены в таблице 7.

Таблица 7 - Технологические режимы

Наименование технологической стадии и режима	Значение параметра технологического режима
	Разработанная технология	Традиционная технология
Увлажнение плодов кориандра электроактивированной жидкостью перед измельчением: - количество жидкости, % к массе сырья - время выдерживания, ч - рН жидкости	13-15 4 9-11	Не предусмотрено - - -
2. Увлажнение электроактивированной жидкостью перед дистилляцией: -количество жидкости, % от массы сырья -рН жидкости - время выдерживания, мин	4-5 2, 5-3, 5 5	Не предусмотрено - - -
Дистилляция эфирного масла: - температура, єС - расход пара, кг/кг	99, 1 9, 19	99, 1 13, 44
Выход эфирного масла	1, 92	1, 75

Усовершенствованная технология переработки плодов кориандра позволяет увеличить выход эфирного масла до 9 %.

Органолептические и физико-химические показатели качества эфирных масел, полученных по известной и по разработанной технологиям, представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Органолептические и физико-химические показатели качества эфирных масел из плодов кориандра

Наименование показателя качества	Значение показателя качества эфирного масла, полученного
	разработанной технологией	традиционной технологией
Внешний вид и цвет	Легкоподвижная, прозрачная, бледно-желтого цвета жидкость
Запах	Соответствует запаху
Относительная плотность при 20 єС	0, 869	0, 865
Показатель преломления при 20 єС	1, 462	1, 467
Кислотное число, мг КОН/г	0, 91	1, 41
Эфирное число, мг КОН/г	12, 34	15, 63
Массовая доля линалоола, %	66, 23	69, 58
Растворимость в 70 %-ном этиловом спирте	полная	полная

Анализ образцов эфирных масел, полученных по различным технологиям, подтверждает перспективность подготовки плодов кориандра увлажнением электроактивированными жидкостями на стадиях перед измельчением и непосредственно перед извлечением эфирного масла.

Испытания усовершенствованной технологии переработки плодов кориандра периодическим способом. Учитывая эффективность подготовки плодов кориандра увлажнением электроактивированными жидкостями на стадии измельчения, и повторного увлажнения на стадии перед извлечением эфирного масла, нами предложена усовершенствованная линия переработки плодов кориандра периодическим способом, которая представлена на рисунке 7. Промышленные испытания усовершенствованной технологии переработки плодов кориандра периодическим способом проводили в опытных условиях на ООО «ФОРТ». Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии при производительности 20 тонн кориандрового эфирного масла в год составит 6880, 00 тыс. руб.



ВЫВОДЫ

Выполненный комплекс исследований позволил усовершенствовать технологию переработки плодов кориандра способом паровой перегонки с использованием физико-химических методов с уменьшением потерь, увеличением выхода и улучшением качества эфирного масла, а так же повышением производительности оборудования.

Разработана методика определения массовой доли эфирного масла в эфирномасличном сырье, позволяющая получать значение определяемой величины с точностью до ±0, 05.

Разработана технология получения электроактивированных жидкостей с заданными значениями рН и минимальным содержанием газовой фазы.

Выявлено положительное влияние увлажнения плодов кориандра электроактивированными жидкостями при измельчении, и повторного увлажнения, непосредственно перед перегонкой, при извлечения эфирного масла.

Определены и оптимизированы основные параметры условий подготовки плодов кориандра к измельчению и последующей перегонке:

- увлажнение перед измельчением: количество вводимой электроактивированной жидкости 13-15%к массе сырья, время воздействия 4 часа, величина рН 9-11;

- увлажнение перед извлечением эфирного масла: количество вводимой электроактивированной жидкости 3, 5-4, 5 %к массе сырья, величина рН 2, 5-3, 5, время воздействия 5 мин.

Доказано влияние электроактивированной жидкости на процесс извлечения эфирного масла, позволяющее снизить время перегонки.

Доказано влияние электроактивированных жидкостей на формы связи твердой фазы и эфирного масла, что способствует увеличению глубины съема эфирного масла.

Выявлено положительное влияние предварительной подготовки плодов кориандра увлажнением, на компонентный и качественный состав получаемого эфирного масла: увеличение фракции линалоола, гераниола, геранилацетата и уменьшение фракции парцимена, камфоры.

Усовершенствована технология переработки плодов кориандра и предложены технологические схемы, позволяющие перерабатывать кориандр непрерывным и периодическим способом. Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии переработки плодов кориандра периодическим способом при годовой производительности 20 000 кг эфирного масла составит 6880, 00 тыс. руб.

ЛИТЕРАТУРА

Бондаренко Е.Ю. Методика определения массовой доли эфирного масла в сырье / Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е. // Масложировая промышленность, 2009 №3. - С. 38-39.

Бондаренко Е.Ю. Влияние обработки плодов кориандра электроактивированными жидкостями на выход и качественный состав эфирного масла / Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е. // Известия вузов. Пищевая технология. - 2011. № 1.

Бондаренко Е.Ю. Аппарат для определения массовой доли эфирного масла в сырье / Патент РФ на полезную модель № 76824 от 10.10.2008 // Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е., Мельникова А.Ю.

Бондаренко Е.Ю. Аппарат для получения электроактивированных жидкостей / Патент РФ на полезную модель № 76920 от 10.10.2008 // Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е., Каленичина Е.В., Бороданкова И.В.

Бондаренко Е.Ю. Способ получения эфирного масла из зернового эфирномасличного сырья в перегонных аппаратах периодического жействия/ Патент РФ на изобретение №2361906 от 20.07.2009 // Бондаренко Е.Ю., Усов А.П., Карпова А.А.

Бондаренко Е.Ю. Аппарат для получения электроактивированных жидкостей / Патент РФ на полезную модель №86952 от 20.09.2009 // Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е., Ниценко Н.А., Бороданкова И.В.

Бондаренко Е.Ю. Способ подготовки плодов кориандра к измельчению / патент РФ на изобретение № 2398815 от 10.09.2010 // Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е., Мельникова А.Ю.

Бондаренко Е.Ю. Совершенствование технологии переработки плодов кориандра способом паровой перегонки с использованием физико-химических методов интенсификации процесса / Тарасов В.Е., Мельникова А.Ю. // Материалы 8-ой международной конференции «Масложировая индустрия-2008», Санкт-Петербург 2008. - С. 93-94.

Бондаренко Е.Ю. Совершенствование технологии получения кориандрового эфирного масла / Мельникова А.Ю.// Материалы I всероссийской студенческой конференции «Молодежная наука пищевой промышленности России», Ставрополь 2009. - С. 89.

Бондаренко Е.Ю. Способ получения кориандрового эфирного масла / Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е. // Материалы международной научно-практической конференции «Теория и практика суб- и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйственного сырья», Краснодар 2009. С. 186-188.

Бондаренко Е.Ю. Анализ кориандрового эфирного масла, полученного с использованием физико-химических методов интенсификации процесса / Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е., Браславец Д.С. //Материалы 9-ой международной научно-практической конференции «Масложировая индустрия-2009», Санкт-Петербург 2009. - С. 64-66.

Бондаренко Е.Ю. Плоды кориандра и продукты его переработки в производстве хлебобулочных и кондитерских изделий / Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е. // Материалы международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века», Краснодар 2009. - С. 169.

Бондаренко Е.Ю. Анализ качества эфирного масла, полученного из плодов кориандра / Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е. // Материалы всероссийской конференции с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности», Самара 2009. - С. 29-30.

Бондаренко Е.Ю. Теоретические основы совершенствования технологии получения кориандрового эфирного масла на основе физико-химических методов интенсификации процесса / Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е. // Материалы международной научно-практической конференции «Косметические средства и сырье: безопасность и эффективность», Москва, 2009. - С. 62.

Бондаренко Е.Ю. Влияние условий подготовки плодов кориандра на кинетику извлечения эфирного масла / Бондаренко Е.Ю., Тарасов В.Е. // Материалы международной научно-практической конференции «Масложировая индустрия - 2010», Санкт-Петербург 2010. - С. 134-136.

Размещено на Allbest.ru

...