RU2090593C1

RU2090593C1 - Method for extraction of vegetable oils

Info

Publication number: RU2090593C1
Application number: RU95110356A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков; А.Ю. Ратников; Д.Н. Юрьев; В.Г. Андреев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Ратюр"
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-09-20
Also published as: RU95110356A

Abstract

FIELD: production of oils and fats; extraction of food fats and ether oils of vegetable raw materials. SUBSTANCE: method involves mixing of vegetable raw materials and nonpolar extragent which takes place in continuous flow; treatment of extraction mixture with ionization irradiation (its dose being 300-800 krad per 1 kg of raw materials) at condensation of steam of extragent in it; separation of micelle and grist; removement of steam of extragent of micelle to prepare desired product; bubbling thus separated steams of extragent into extraction mixture for their condensation. EFFECT: improved efficiency.

Description

Изобретение относится к технологии выделения пищевых жиров и эфирных масел из растительного сырья. The invention relates to a technology for the isolation of edible fats and essential oils from plant materials.

Известен способ извлечения растительных масел, включающий непрерывное смешивание растительного сырья с неполярным экстрагентом, обработку экстракционной смеси электромагнитным микроволновым излучением в процессе озвучивания при конденсации в ней паров экстрагента, отделение мисцеллы от шрота, удаление паров экстрагента из мисцеллы с получением целевого продукта и барботаж отделенных паров экстрагента в экстракционную смесь для их конденсации [1]
Недостатком этого способа является термодеструкция отдельных компонентов масел.A known method for the extraction of vegetable oils, including continuous mixing of plant materials with non-polar extractant, processing the extraction mixture with electromagnetic microwave radiation during sounding during condensation of the extractant vapor in it, separating the miscella from the meal, removing the extractant vapor from the miscella to obtain the target product and bubbling the separated extractant vapor into the extraction mixture for condensation [1]
The disadvantage of this method is the thermal degradation of individual oil components.

Задачей изобретения является исключение термодеструкции компонентов масел. The objective of the invention is the elimination of thermal degradation of oil components.

Поставленная задача решается тем, что в способе извлечения растительных масел, включающем непрерывное смешивание растительного сырья с неполярным экстрагентом, обработку экстракционной смеси излучением в процессе озвучивания при конденсации в ней паров экстрагента, отделение мисцеллы от шрота, удаление паров экстрагента из мисцеллы с получением целевого продукта и барботаж отделенных паров экстрагента в экстракционную смесь для их конденсации, согласно изобретению, для обработки экстракционной смеси используют ионизирующее излучение дозой от 300 до 800 крад на 1 кг сырья. The problem is solved in that in a method for extracting vegetable oils, including continuous mixing of plant materials with a non-polar extractant, processing the extraction mixture with radiation during sonication when the extractant vapor is condensed in it, separating the miscella from the meal, removing the extractant vapor from the miscella to obtain the target product and bubbling of the separated vapors of the extractant into the extraction mixture for their condensation, according to the invention, ionizing radiation is used to process the extraction mixture dose from 300 to 800 krad per 1 kg of raw material.

Это позволяет при сохранении высокой производительности сократить тепловое воздействие на извлекаемые масла и предотвратить термодеструкцию их лабильных компонентов. This allows, while maintaining high performance, to reduce the thermal effect on recoverable oils and prevent thermal degradation of their labile components.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Маслосодержащее растительное сырье смешивают с неполярным экстрагентом, предпочтительно выбранным из ряда сжиженных инертных газов, азота, закиси азота, двуокиси углерода и их смесей. Смешивание осуществляют в непрерывном потоке компонентов. Полученную таким образом экстракционную смесь подвергают воздействию ионизирующего излучения, мощность которого выбирают таким образом чтобы на 1 кг содержащегося в экстракционной смеси сырья приходилась доза от 300 до 800 крад. Одновременно в экстракционную смесь барботируют пары экстрагента. Барботаж осуществляют таким образом, чтобы обеспечить конденсацию паров экстрагентов в экстракционной смеси. При конденсации каждого пузырька экстрагента происходит схлопывание кавитационной полости в экстракционной смеси. Множественность конденсирующихся в экстракционной смеси пузырьков паров экстрагента позволяет создать в экстракционной смеси колебания давления акустических частот. Параметры барботажа предпочтительно выбирают такими, чтобы частота генерируемых в экстракционной смеси колебаний давления находилась в ультразвуковом диапазоне, а пузырьки паров экстрагента достаточно равномерно распределялись по сечению потока экстракционной смеси. В результате сочетания воздействия на растительное сырье тепловой энергии фазового перехода паров экстрагента, механических колебаний давления высокой энергоемкости и акустических частот и ионизирующего излучения указанной выше дозы происходит разрушение клеточных мембран и межклеточных связей обрабатываемого растительного сырья. Происходит диспергирование частиц растительных тканей и резкое падение диффузионного сопротивления разрушающихся клеточных мембран. В результате перемещения пузырьков паров экстрагента в экстракционной смеси происходит турбулизация ее течения. В итоге многократно увеличивается поверхность контакта фаз в экстракционной смеси, резко возрастает коэффициент диффузии, увеличивается скорость обновления поверхности контакта фаз и уменьшается толщина пограничного ламинарного слоя. Процесс экстрагирования протекает при условиях, когда критерий Био стремится к бесконечности, значения чисел Рейнольдса составляют 100-1000, а чисел Шервуда 50-100. Эти значения полностью соответствуют условиям массообмена в способе-прототипе, но в отличие от него в данном случае температура в растительном сырье оказывается практически одинаковой, что исключает термодеструкцию лабильных компонентов экстрагируемых масел. Доза ионизирующего излучения ниже нижнего предела, составляющего 300 крад на 1 кг сырья в экстракционной смеси, не позволяет достичь морфологических изменений в клеточных тканях растительного сырья, которые позволили бы облегчить их разрушение в поле акустических колебаний, что снижает производительность и выход масел. При облучении растительного сырья дозами более 800 крад на 1 кг сырья, находящегося в экстракционной смеси, приводит к изменению химического состава экстрагируемых масел. В этом случае происходит деструкция эфирных масел, аналогичная термодеструкции под воздействием микроволнового электромагнитного излучения, а в пищевых жирах появляется горький привкус и посторонние тона в аромате. The oily plant material is mixed with a non-polar extractant, preferably selected from a number of liquefied inert gases, nitrogen, nitrous oxide, carbon dioxide, and mixtures thereof. Mixing is carried out in a continuous stream of components. The extraction mixture obtained in this way is subjected to ionizing radiation, the power of which is selected so that a dose of 300 to 800 krad falls per 1 kg of raw material contained in the extraction mixture. At the same time, vapors of the extractant are bubbled into the extraction mixture. Sparging is carried out in such a way as to ensure condensation of the vapors of the extractants in the extraction mixture. During condensation of each extractant bubble, the cavitation cavity collapses in the extraction mixture. The multiplicity of extractant vapor bubbles condensing in the extraction mixture allows creating pressure fluctuations of acoustic frequencies in the extraction mixture. The bubbling parameters are preferably chosen such that the frequency of the pressure fluctuations generated in the extraction mixture is in the ultrasonic range and the vapor bubbles of the extractant are fairly evenly distributed over the cross section of the stream of the extraction mixture. As a result of the combination of the effect of the phase transition of the extractant vapor on mechanical raw materials, mechanical pressure fluctuations of high energy intensity and acoustic frequencies and ionizing radiation of the above dose, cell membranes and intercellular bonds of the processed plant material are destroyed. Dispersion of particles of plant tissues and a sharp drop in the diffusion resistance of collapsing cell membranes occur. As a result of the movement of the vapor bubbles of the extractant in the extraction mixture, its flow is turbulized. As a result, the phase contact surface in the extraction mixture increases many times, the diffusion coefficient sharply increases, the update rate of the phase contact surface increases, and the thickness of the boundary laminar layer decreases. The extraction process proceeds under conditions when the Biot criterion tends to infinity, the values of Reynolds numbers are 100-1000, and Sherwood numbers 50-100. These values are fully consistent with the conditions of mass transfer in the prototype method, but in contrast to it, in this case, the temperature in the plant material is almost the same, which eliminates the thermal degradation of labile components of the extracted oils. The dose of ionizing radiation below the lower limit of 300 krad per 1 kg of raw material in the extraction mixture does not allow to achieve morphological changes in the cellular tissues of plant materials, which would facilitate their destruction in the field of acoustic vibrations, which reduces the performance and yield of oils. When plant materials are irradiated with doses of more than 800 krad per 1 kg of raw material in the extraction mixture, the chemical composition of the extracted oils changes. In this case, the destruction of essential oils occurs, similar to thermal destruction under the influence of microwave electromagnetic radiation, and a bitter aftertaste and extraneous tones in the aroma appear in edible fats.

Полученную при экстрагировании мисцеллу отделяют от твердой фазы шрота и направляют на выделение целевого продукта. Для этого из мисцеллы при повышении температуры отгоняют пары экстрагента, которые направляют на барботаж в экстракционную смесь, а целевой продукт фасуют или направляют на дальнейшую переработку. The miscella obtained by extraction is separated from the solid phase of the meal and is directed to the isolation of the target product. For this purpose, extractant vapors are distilled off from miscella with increasing temperature, which are sent for bubbling into the extraction mixture, and the target product is packed up or sent for further processing.

Пример 1. Example 1

Прессовые остатки семян томатов смешивают с закисью азота при температуре 20^oC и давлении 5,8 МПа при соотношении расходов компонентов 1:4 и подают в экстрактор, в котором на экстракционную смесь воздействуют ионизирующим излучением с мощностью, обеспечивающей получение дозы в 300 крад каждым 1 кг сырья, и одновременно механическими акустическими колебаниями с частотой 16,5 кГц при удельной мощности 450 кДж на 1 кг сырья, создаваемыми при барботировании в экстракционную смесь и конденсации в ней паров закиси азота, подаваемых через сверхзвуковые сопла. Обработанную таким образом экстракционную смесь разделяют на центрифуге на шрот и мисцеллу. Последнюю выпаривают при температуре 60^oC с получением паров закиси азота, подаваемых на барботирование в экстрактор, и масла в качестве целевого продукта. Полученное масло по сравнению с маслом, полученным из того же сырья по способу-прототипу, имеет йодное число на 0,5 единицы выше, кислотное число на 0,2 единицы меньше, перекисное число, отличающееся на величину, находящуюся в пределах погрешности измерений.Press residues of tomato seeds are mixed with nitrous oxide at a temperature of 20 ^o C and a pressure of 5.8 MPa with a ratio of the components 1: 4 and fed to the extractor, in which the extraction mixture is exposed to ionizing radiation with a power providing a dose of 300 krad every 1 kg of raw materials, and at the same time mechanical acoustic vibrations with a frequency of 16.5 kHz at a specific power of 450 kJ per 1 kg of raw materials created by sparging the extraction mixture and condensing nitrous oxide vapors through supersonic nozzles. The extraction mixture thus treated is separated in a centrifuge into meal and miscella. The latter is evaporated at a temperature of 60 ^o C to obtain nitrous oxide vapors supplied for sparging into the extractor, and oil as the target product. The oil obtained in comparison with oil obtained from the same raw materials according to the prototype method has an iodine number of 0.5 units higher, an acid number of 0.2 units less, a peroxide number that differs by a value that is within the measurement error.

Пример 2. Example 2

Семена тмина после измельчения смешивают с двуокисью углерода при температуре 18^oC и давлении 6,2 МПа при соотношении расходов 1:5. Полученную таким образом экстракционную смесь обрабатывают ионизирующим излучением дозой 800 крад на 1 кг сырья и механическими акустическими колебаниями с частотой 22 кГц и удельной мощностью 502 кДж на 1 кг сырья, создаваемыми аналогично примеру 1. Целевой продукт выделяют аналогично примеру 1, но при температуре 40^oC. Полученное масло по данным хроматографического анализа содержит тимола на 5,5% больше, чем масло, полученное по способу-прототипу из того же сырья.After grinding, caraway seeds are mixed with carbon dioxide at a temperature of 18 ^o C and a pressure of 6.2 MPa with a flow ratio of 1: 5. Thus obtained extraction mixture is treated with ionizing radiation at a dose of 800 crad per 1 kg of raw material and mechanical acoustic vibrations with a frequency of 22 kHz and a specific power of 502 kJ per 1 kg of raw material created analogously to example 1. The target product is isolated analogously to example 1, but at a temperature of 40 ^o C. The obtained oil according to chromatographic analysis contains thymol 5.5% more than the oil obtained by the prototype method from the same raw materials.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить тепловую нагрузку на получаемые масла и уменьшить термодеструкцию их лабильных компонентов в процессе выделения. Thus, the proposed method allows to reduce the heat load on the resulting oil and to reduce the thermal degradation of their labile components during the selection process.

Claims

A method of extracting vegetable oils, including continuous mixing of plant materials with a non-polar extractant, irradiating the extraction mixture, separating the miscella from the meal, removing the extractant vapor from the miscella to obtain the target product and bubbling the separated vapor into the extraction mixture with condensation under conditions of creating acoustic pressure pressure fluctuations , characterized in that for processing the extraction mixture using ionizing radiation with a dose of 300 800 steal per 1 kg of raw material.