Способ экстракции растительного сырья

 

Использование: в пищевой промышленности и парфюмерии при экстракции пряного и эфиромасличного сырья. Сущность изобретения: способ предусматривает смешивание растительного сырья с растворителем в виде сжиженного газа, создание пленочного режима течения смеси в поле центробежных сил, обработку неодинаковым с первым газообразным растворителем при его пропускании через пленку смеси в пульсирующем режиме, разделение фаз и выделение экстрактов из мисцелл.

Изобретение относится к технологии экстракции растительного сырья и может быть использовано при получении пряных растений или при раздельном выделении ароматных и жирных масел из эфиромасличного сырья.

Известен способ экстракции растительного сырья, включающий его смешивание с растворителем в виде сжиженного газа, разделение фаз, обработку твердой фазы газообразным растворителем, повторное разделение фаз и выделение экстрактов из мисцелл, полученных на стадиях разделения фаз.

Недостатками этого способа являются низкая производительность и экстенсивность экстракции.

Задачей изобретения является увеличение производительности путем сокращения удельных временных затрат и интенсификация процесса экстракции за счет улучшения условий контакта фаз.

Поставленная задача решается тем, что в способе экстракции растительного сырья, включающем его смешивание с растворителем в виде сжиженного газа обработку газообразным растворителем, разделение фаз и выделение экстрактов из мисцелл, согласно изобретению, обработку сырья газообразным растворителем осуществляют путем его пропускания в пульсирующем режиме через смесь сырья со сжиженным газом при пленочном режиме течения смеси в поле центробежных сил, при этом используют неодинаковые растворители.

Способ заключается в следующем.

При экстракции пряных или эфиромасличных растений подготовленное сырье загружают в смеситель и суспендируют в первом растворителе в виде сжиженного газа и подают полученную суспензию в поле центробежных сил, создаваемое, например, вращением экстракционной емкости или тангенциальным введением суспензии с высокой линейной скоростью в экстракционную емкость, выполненную по форме тела вращения. В поле центробежных сил суспензия распределяется по стенке экстракционной емкости в виде пленки. Далее в пленку суспензии осуществляют пульсирующую подачу газообразного растворителя, который выбирают таким образом, что при температуре и давлении жидкого растворителя он сохранял бы газовое фазовое состояние, обеспечивая селективность экстракции и исключение расслаивания реакционной смеси при фазовом переходе газообразного растворителя. При пульсирующей подаче газообразного растворителя в суспензию на выходе из подающих каналов происходит турбулентный срыв струи газовой фазы с образованием и схлопыванием кавитационных полостей. В результате этого происходит генерирование в суспензии механических колебаний ультразвуковых частот. Под действием ультразвука происходит ускорение диффузии первого и второго растворителя в растительное сырье, что интенсифицирует процесс экстракции. Кроме того, под действием ультразвука происходит изменение клеточных мембран, которые теряют диффузионное сопротивление. Это также интенсифицирует процесс экстракции. При достаточной энергоемкости генерируемых газовой фазой в суспензии ультразвуковых колебаний происходит разрушение межклеточных связей и нарушение сплошности клеточных мембран обрабатываемого сырья. Это приводит к увеличению поверхности контакта фаз и резкому падению диффузионного сопротивления сырья, то есть при соответствующем подборе параметров пульсации возможна дополнительная интенсификация процесса экстракции. Образовавшиеся при турбулентном срыве пузырьки газообразного растворителя всплывают в пленке суспензии под действием архимедовой силы выталкивания при противодействии центробежных сил. В процессе всплытия в таких условиях в пузырьках газообразного растворителя возникают тороидальные токи и пульсации объема в поле ультразвуковых колебаний. Это увеличивает скорость обновления поверхности контакта фаз и интенсифицирует экстракцию газообразным растворителем. Одновременно всплытие пузырьков газовой фазы приводит к турбулизации течения пленки суспензии с увеличением скорости обновления поверхности контакта твердой и жидкой фаз, интенсифицируя экстракцию сжиженным газом. При характерных для такого способа обработки числах Рейнольдса, равных 100-1000, осредненные по времени числа Нуссельта имеют значения 20-30, т.е. при полном разрушении клеточной структуры сырья и протекании массообмена в соответствии с законом Фика, концентрация экстрактивных веществ в фазах выходит на равновесное значение, и извлечение экстрактивных веществ выходит на теоретически возможное значение для выбранных соотношений фаз. После завершения процесса экстракции фазы разделяют. Из полученных мисцелл выделяют экстракты. При переработке пряного сырья экстракты купажируют для воссоздания полного букета вкуса и аромата пряности. При обработке эфиромасличного сырья выделенную жирную и ароматную части не смешивают, а используют раздельно.

П р и м е р 1. Молотый черный перец загружают в смеситель, заливают жидкой двуокисью углерода при 5^оС и давлении 5,8 МПа, подают тангенциально со скоростью 15 м/с в цилиндрическую экстракционную емкость и барботируют в полученную пленку суспензии аргон при 70^оСи давлении 6,5 МПа с частотой пульсаций 16 кГц, разделяют фазы, выделяют экстракты из мисцелл и купажируют их. По сравнению со способом-прототипом удельные временные затраты снижены в 26 раз. Полученный экстракт по всем показателям соответствует требования ТУ 9169-023-04782324-93.

П р и м е р 2. Дробленые семена фенхеля смешивают с жидкой закисью азота при 3^оС и давлении 7,1 МПа с получением суспензии, которую подают во вращаемый со скоростью 1500 об./мин экстрактор с диаметром экстракционной емкости 0,33 м. В образовывающуюся пленку суспензии барботируют азот при 65^оС и давлении 7,5 МПа с частотой пульсацией 18 кГц, разделяют фазы и выделяют экстракт жирных масел из азота, который используют в пищевой промышленности в качестве дезодорированного растительного масла, и экстракт эфирных масел из закиси азота, который используют в парфюмерии. По сравнению со способом-прототипом удельные временные затраты снижены в 31 раз. Экстракт эфирных масел в отличиe от контрольного образца при растворении в спирте не образует опалесценции.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить производительность экстракции за счет сокращения удельных временных затрат при попарном совмещении четырех технологических операций и интенсификации процесса экстракции, происходящей за счет улучшения условий контакта фаз.

Формула изобретения

СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, включающий смешивание его с растворителем в виде сжиженного газа, обработку газообразным растворителем, разведение фаз и выделение экстрактов из мисцелл, отличающийся тем, что обработку сырья газообразным растворителем осуществляют путем его пропускания в пульсирующем режиме через смесь сырья со сжиженным газом при пленочном режиме течения смеси в поле центробежных сил, при этом используют неодинаковые растворители.