agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2025.26.4.816-826agronauka-2152Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИОRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: STORAGE AND PROCESSING OF AGRICULTURAL PRODUCTIONМоделирование процесса экстрагирования масла из продуктов переработки облепихиModeling of oil extraction process from sea buckthorn productshttps://orcid.org/0000-0003-2801-4642ЗиатдиноваД. Ф.ZiatdinovaD. F.

Зиатдинова Диляра Фариловна, доктор техн. наук, профессор кафедры «Переработка древесных материалов»,

ул. Карла Маркса, д. 68, г. Казань, Республика Татарстан, 420015

Dilyara F. Ziatdinova, PhD in Engineering, professor at the Department of Wood Materials,

st. Karl Marx, 68, Kazan, Republic of Tatarstan, 420015

office@kstu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5790-4532СафинР. Г.SafinR. G.

Сафин Рушан Гареевич, доктор техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Переработка древесных материалов»,

ул. Карла Маркса, 68, г. Казань, Республика Татарстан, 420015

Rushan G. Safin, PhD in Engineering, professor, Head of the Department of Wood Materials,

st. Karl Marx, 68, Kazan, Republic of Tatarstan, 420015

office@kstu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4794-9796СоловьеваЕ. Н.SolovevaE. N.

Соловьева Елена Ниязовна, ассистент кафедры «Переработка древесных материалов»,

ул. Карла Маркса, 68, г. Казань, Республика Татарстан, 420015,

soloveva_elenaa@mail.ru

Elena N. Soloveva, teaching assistant, the Department of Wood Materials,

st. Karl Marx, 68, Kazan, Republic of Tatarstan, 420015

office@kstu.ruФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»РоссияKazan National Research Technological UniversityRussian Federation202505092025264816826Copyright © Зиатдинова Д.Ф., Сафин Р.Г., Соловьева Е.Н., 20252025Зиатдинова Д.Ф., Сафин Р.Г., Соловьева Е.Н.Ziatdinova D.F., Safin R.G., Soloveva E.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/2152

В работе представлены результаты переработки плодовой части облепихи, на первом этапе которой извлекали водорастворимые компоненты ягоды (сок), на втором – жирорастворимые компоненты (масло). Рассмотрены два последовательных способа извлечения масла из плодовой части облепихи: прессование и экстракция сырья. Прессованием получены маслá холодного отжима из мякоти и семян, отпрессованные пластины жома мякоти и семян. Проведено извлечение остаточного масла из отпрессованных пластин экстрагированием гексаном. В процессе экстрагирования получены кинетические зависимости концентрации облепихового масла в жоме мякоти и семян. По аналогии с методом регулярного режима для исследования тепловых процессов предложен метод определения коэффициента массопроводности, который апробирован математическим и физическим моделированием. Методом темпа регулярного режима массопереноса из кинетических зависимостей концентрации облепихового масла в жоме определены коэффициенты массопроводности: при экстрагировании гексаном отпрессованных пластин жома мякоти 1,09·10-8 м2/с и жома семян – 5,65·10-9 м2/с. Наибольшее значение коэффициента массопроводности получили в жоме мякоти облепихи, характеризующейся высокой пористостью. Результаты математического моделирования получены с использованием языковой среды программирования Python. Определены расчетные значения кинетических кривых концентрации облепихового масла в жоме. Решением дифференциальных уравнений тепломассопереноса при заданных граничных условиях построены динамические кривые. Статистическая обработка результатов моделирования с применением критерия Фишера показала адекватность математической модели процесса экстрагирования облепихового масла из продуктов переработки облепихи. Полученные данные могут быть использованы для последующего математического моделирования и оптимизации режимных параметров процесса экстракции плодовой части облепихи.

The paper presents the results of sea buckthorn fruit processing, at the first stage of which there have been extracted water-soluble components of the berry (juice), at the second stage – fat-soluble components (oil). Two successive methods of oil extraction from the fruit part of sea buckthorn are considered: pressing and extraction of raw materials. Cold-pressed oils from flesh and seeds and pressed plates of flesh and seed pulp were obtained by pressing. Extraction of residual oil from the pressed plates was carried out by extraction with hexane. In the process of extraction kinetic dependences of sea buckthorn oil concentration in flesh and seed pulp were obtained. By analogy with the method of regular mode for the study of thermal processes, a method of determining the mass-conductivity coefficient was proposed, which was tested by mathematical and physical modeling. The mass conductivity coefficients were determined from the kinetic dependences of sea buckthorn oil concentration in pulp by the method of regular mass transfer rate: at extraction of pressed pulp plates with hexane – 1.09·10-8 m2/s and seed pulp – 5.65·10-9 m2/s. The highest value of the mass conductivity coefficient is observed in the flesh pulp of sea buckthorn, characterized by high porosity. The results of mathematical modeling were obtained using the Python programming language environment. The calculated values of kinetic curves of sea buckthorn oil concentration in the pulp were determined. By solving the differential equations of heat and mass transfer under the given boundary conditions, dynamic curves were constructed. Statistical processing of modelling results using Fisher’s criterion testified the adequacy of the mathematical model of the process of sea buckthorn oil extraction from sea buckthorn products. The obtained data can be used for further mathematical modeling and optimization of regime parameters of the extraction process of sea buckthorn fruit part.

коэффициент массопроводностиоблепиховое маслоэкстракцияmass conductivity coefficientsea buckthorn oilextractionReferencesКасьянов Г. И., Мустафаева К. К., Редько М. Г. Совершенствование технологии комплексной переработки плодов облепихи. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2014;(1):77–79. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=21303228 EDN: RYEQNFKasyanov G. I., Mustafaeva K. K., Redko M. G. Improvement of complex processing technology of sea-buckthorn fruits. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Pishchevaya tekhnologiya = Izvestiya vuzov. Food Technology. 2014;(1):77–79. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=21303228Мезенова О. Я., Мерзель Й. Т., Воронцов С. А., Воронцов П. А. Оценка биопотенциала дикорастущей облепихи и перспектив ее комплексного использования. Вестник Международной академии холода. 2020;(3):44–51. DOI: https://doi.org/10.17586/1606-4313-2020-19-3-44-51 EDN: LGSSZQMezenova O. Ya., Mörzel Y. T., Vorontsov S. A., Vorontsov P. A. Assessment of the biopotential of wild buckthorn and prospects of its integrated use. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda = Journal International Academy of Refrigeration. 2020;(3):44–51. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.17586/1606-4313-2020-19-3-44-51Семин А. Н., Евтушенко Н. С., Карпухин М. Ю., Кирсанов Ю. А., Зырянов С. Б. Способ переработки ягод облепихи: пат. № 2262864 Российская Федерация. № 2003114278/13: заявл. 14.05.2003; опубл. 27.10.2005. Бюл. 30. 8 с. Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servletSemin A. N., Evtushenko N. S., Karpukhin M. Yu., Kirsanov Yu. A., Zyryanov S. B. Sea buckthorn berry processing method: Patent RF, no. 2262864 2005. URL: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servletVilas-Franquesa A., Juan B., Saldo J. Targeted analysis of sea buckthorn oil extracted by accelerated solvent extraction technique using green and conventional solvents. LWT. 2022;164:113643. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643822005783Vilas-Franquesa A., Juan B., Saldo J. Targeted analysis of sea buckthorn oil extracted by accelerated solvent extraction technique using green and conventional solvents. LWT. 2022;164:113643. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643822005783Мехтиев Н. Х., Азизов Ф. Ш., Саламов А. А. Способ получения масла и сока из ягод облепихи: авт. св-во №914619 Российская Федерация. №2851193/28-13: заявл. 25.02.1980; опубл. 25.03.1982. Бюл. № 11. Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servletMekhtiev N. Kh., Azizov F. Sh., Salamov A. A. The method of obtaining oil and juice from sea buckthorn berries: Patent RF, no.914619. 1982. URL: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servletНижегородцев Ю. М. Облепиховое масло: пат. № 2093174 Российская Федерация. № 96108335/14: заявл. 07.05.1996: опубл. 20.10.1997. 7 с. Режим доступа: https://patents.s3.yandex.net/RU2093174C1_19971020.pdfNizhegorodtsev Yu. M. Sea buckthorn oil: Patent RF, no. 2093174, 1997. URL: https://patents.s3.yandex.net/RU2093174C1_19971020.pdfМатафонов И. И. Облепиха: (Влияние на организм животного). Новосибирск: Наука: Сиб. отд-ние, 1983. 165 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01001151566?ysclid=m4l1a5wd1w369977954Matafonov I. I. Sea buckthorn: (Effect on the animal's body). Novosibirsk: Nauka: Sib. otd-nie, 1983. 165 p. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01001151566?ysclid=m4l1a5wd1w369977954Терещук Л. В., Павлов С. С. Способ производства облепихового масла: пат. № 2176268 Российская Федерация. № 99109366/13: заявл. 29.04.1999: опубл. 27.11.2001. Бюл. №33. 6 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_37878937_40037667.pdfTereshchuk L. V., Pavlov S. S. Sea buckthorn oil production method: Patent RF, no. 2176268. 2001. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_37878937_40037667.pdfТерещук Л. В., Котик О. А., Королькова Н. В., Гладнева А. А. Об изучении жирнокислотного состава облепихи. Вестник РАСХН. 2007;(4):94–95.Tereshchuk L. V., Kotik O. A., Korol'kova N. V., Gladneva A. A. On the study of fat acid composition in sea buckthorn. Vestnik RASKhN. 2007;(4):94–95. (In Russ.).Михеев С. Г., Михеев А. Г. Способ получения масла и сока из ягод облепихи: пат. № 2144061 Российская Федерация. № 98110045/13: заявл. 27.05.1998; опубл. 10.01.2000. Бюл. №1. 6 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_37845943_36493203.pdfMikheev S. G., Mikheev A. G. The method of obtaining oil and juice from sea buckthorn berries: Patent RF, no. 2144061, 2000. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_37845943_36493203.pdfСветлов А. К., Виноградова Л. А., Сеит-Аблаева С. К, Цехина Н. Н., Орехова С. В., Пирогова Н. А., Хасьянова Н. Г. Способ получения облепихового масла из жома: пат. № 2021996 Российская Федерация. № 4933534/13: заявл. 29.03.1991; опубл. 30.10.1994. Режим доступа: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0002021996_19941030_C1_RU/?ysclid=m4l3ey6rmf939468894Svetlov A. K., Vinogradova L. A., Seit-Ablaeva S. K, Tsekhina N. N., Orekhova S. V., Pirogova N. A., Khasyanova N. G. Method for producing sea buckthorn oil from pulp: Patent RF, no. 2021996. 1994. URL: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0002021996_19941030_C1_RU/?ysclid=m4l3ey6rmf939468894Сафина А. В., Ахметханова Е. Н., Сафин Р. Р., Исмаилов Л. Ю., Байгильдеева Е. И. Программное моделирование процесса экстракции ценных компонентов из растительного сырья. Деревообрабатывающая промышленность. 2022;(3):42–50.Safina A. V., Akhmetkhanova E. N., Safin R. R., Ismailov L. Yu., Baygildeeva E. I. Software modeling of the process of extraction of valuable components from plant raw materials. Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost' = Woodworking industry. 2022;(3):42–50. (In Russ.).Сафин Р. Г., Ахметханова Е. Н., Арсланова Г. Р., Сафина А. В., Зиатдинова Д. Ф., Валеев К. В. Обзор существующих способов получения ценных компонентов из облепихи крушиновидной и разработка комплексной схемы ее переработки. Деревообрабатывающая промышленность. 2022;(2):70–82.Safin R. G., Akhmetkhanova E. N., Arslanova G. R., Safina A. V., Ziatdinova D. F., Valeev K. V. Review of existing methods for obtaining valuable components from sea buckthorn and the development of a comprehensive scheme for its processing. Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost' = Woodworking industry. 2022;(2):70–82. (In Russ.).Сафин Р. Г., Ахметханова Е. Н., Сафина А. В., Зиатдинова Д. Ф., Тимербаева А. Р., Валеев К. В. Обзор исследований по производству облепихового сока. Системы. Методы. Технологии. 2022;(3(55)):116–122. DOI: https://doi.org/10.18324/2077-5415-2022-3-116-122 EDN: JWSVVJSafin R. G., Akhmetkhanova E. N., Safina A. V., Ziatdinova D. F., Timerbaeva A. R., Valeev K. V. Overview of research on sea buckthorn juice production. Sistemy. Metody. Tekhnologii = Systems. Methods. Technologies. 2022;(3(55)):116–122. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.18324/2077-5415-2022-3-116-122Сафин Р. Г., Соловьева Е. Н. Комплексная переработка облепихи. Казань: ООО «Редакционно-издательский центр «Школа», 2023. 87 с.Safin R. G., Solovyeva E. N. Complex processing of sea buckthorn. Kazan: OOO «Redaktsionno-izdatel'skiy tsentr «Shkola», 2023. 87 p.Тепляков Ю. А., Рудобашта С. П., Нечаев В. М., Климов А. М. Расчет кинетики процессов экстрагирования из твердых материалов с различной структурой. Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2009;15(3):553–560. Режим доступа: http://vestnik.tstu.ru/rus/t_15/pdf/15_3_011.pdfTeplyakov Yu. A., Rudobashta S. P., Nechaev V. M., Klimov A. M. Calculation of extraction kinetics of solid materials with different structure. Vestnik Tambovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Transactions of the TGTU. 2009;15(3):553–560. (In Russ.). URL: http://vestnik.tstu.ru/rus/t_15/pdf/15_3_011.pdfАтаманов А. А., Фролов И. А. Исследование различных вариантов извлечения биологически активных веществ из плодов Sorbus Aucuparia. Решетневские чтения: мат-лы XXIV Международ. научн.-практ. конф., посвящ. памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Решетнева: в 2 частях, Красноярск, 10–13 ноября 2020 года. Т. Часть 2. Красноярск: ФГБОУ ВО Сибирский ГУ науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева, 2020. С. 85–86. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=rscuch EDN: RSCUCHAtamanov A. A., Frolov I. A.Iinvestigation of various options for extracting biologically active substances from Sorbus Aucuparia fruits. |Reshetnev Readings: Proceedings of the XXIV International Scientific and Practical Conf., dedicated to the memory of the General Designer of Rocket and Space Systems, Academician M. F. Reshetnev: in 2 parts, Krasnoyarsk, November 10–13, 2020. Vol. Part 2. Krasnoyarsk: FGBOU VO Sibirskiy GU nauki i tekhnologiy imeni akademika M. F. Reshetneva, 2020. pp. 85–86. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=rscuchМакаревич Н. А., Богданович Н. И., Третьяков С. И., Коптелова Е. Н., Кутакова Н. А. Кинетическая модель извлечения экстрактивных веществ из растительного сырья. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. 2014;(2):98–107. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23685799 EDN: TYIFQRMakarevich N. A., Bogdanovich N. I., Tretiakov S. I., Koptelova E. N., Kutakova N. A. Kinetic model for extraction of extractive substances from vegetable raw materials. Izvestiya Natsional'noy akademii nauk Belarusi. Seriya khimicheskikh nauk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series. 2014;(2):98–107. (In Belarus). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23685799Камалиев Т. С., Елизаров Д. В., Елизаров В. В. Кинетика массопереноса в пограничном слое на внутренней поверхности капли в процессе жидкостной экстракции. Вестник Казанского технологического университета. 2013;16(12):182–186. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19141310 EDN: QCWPMHKamaliev T. S., Elizarov D. V., Elizarov V. V. Kinetics of mass transfer in the boundary location on the inner surface of droplets during liquid extraction. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2013;16(12):182–186. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19141310Сафин Р. Г., Ахметханова Е. Н., Родионов А. С., Зиатдинова Д. Ф., Сафина А. В., Хайруллин И. Ф. Способ отделения семян ягод от мякоти: пат. № 2797550 Российская Федерация. № 2022112081: заявл. 05.05.2022; опубл. 07.06.2023. Бюл. № 16. 9 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54055375Safin R. G., Akhmetkhanova E. N., Rodionov A. S., Ziatdinova D. F., Safina A. V., Khayrullin I. F. The method of separating berry seeds from the pulp: Patent RF, no. 2797550. 2023. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54055375Ковальногов В. Н., Карпухина Т. В., Федоров Р. В., Корныльев М. Г., Золотов А. Н. Способ определения коэффициента диффузии жидкости в капиллярно-пористом теле при воздействии ультразвуком: пат. № 2649082 Российская Федерация. № 2016150288: заявл. 20.12.2016; опубл. 29.03.2018. Бюл. № 10. 5 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_38150526_44002358.PDFKovalnogov V. N., Karpukhina T. V., Fedorov R. V., Kornylev M. G., Zolotov A. N. A method for determining the diffusion coefficient of a liquid in a capillary-porous body when exposed to ultrasound: Patent RF, no. 2649082. 2018. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_38150526_44002358.PDFТепляков Ю. А., Рудобашта С. П., Нечаев В. М., Климов А. М. Кинетический расчет процесса экстрагирования для непористых гранулированных материалов. Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2009;15(2):330–336. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12228478 EDN: KHPMQTTeplyakov Yu. A., Rudobashta S. P., Nechaev V. M., Klimov A. M. Kinetic calculation of extraction process for porosity-free granular materials. Vestnik Tambovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Transactions of the TGTU. 2009;15(2):330–336. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12228478Рудобашта С. П. Массопроводность при сушке строительных материалов. Умные композиты в строительстве. 2021;2(2):16–25. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46423345 EDN: IJYYPRRudobashta S. P. Mass conductivity during drying of building materials. Umnye kompozity v stroitel'stve = Smart composite in construction. 2021;2(2):16–25. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46423345

The authors declare that there are no conflicts of interest present.