Моделирование процесса экстрагирования масла из продуктов переработки облепихи

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.

1. Касьянов 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: RYEQNF

2. Мезенова 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: LGSSZQ

3. Семин 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_servlet

4. Vilas-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/S0023643822005783

5. Мехтиев 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_servlet

6. Нижегородцев 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.pdf

7. Матафонов 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=m4l1a5wd1w369977954

8. Терещук 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.pdf

9. Терещук Л. В., Котик О. А., Королькова Н. В., Гладнева А. А. Об изучении жирнокислотного состава облепихи. Вестник РАСХН. 2007;(4):94–95.

10. 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.pdf

11. Светлов 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=m4l3ey6rmf939468894

12. Сафина 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.

13. 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.

14. 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: JWSVVJ

15. Сафин Р. Г., Соловьева Е. Н. Комплексная переработка облепихи. Казань: ООО «Редакционно-издательский центр «Школа», 2023. 87 с.

16. 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.pdf

17. Атаманов 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: RSCUCH

18. Макаревич 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: TYIFQR

19. Камалиев 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: QCWPMH

20. Сафин 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=54055375

21. Ковальногов 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.PDF

22. Тепляков 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: KHPMQT

23. Рудобашта 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: IJYYPR