Тэг: й

Сверхкритический флюид в экстракции

Когда газ сжимается до достаточно высокого давления, он становится жидким. Если, с другой стороны, газ нагрет выше определенной температуры, никакое сжатие горячего газа не заставит его стать жидкостью. Эта температура называется критической температурой, а соответствующее давление пара называется критическим давлением. Эти значения температуры и давления определяют критическую точку, уникальную для данного вещества. Состояние вещества называется сверхкритическим флюидом (СКФ), когда и температура, и давление превышают значения критической точки. Эта «жидкость» теперь приобретает многие свойства, как газа, так и жидкости. Это область, где максимальная растворяющая способность и самые большие изменения свойств растворителя могут быть достигнуты при небольших изменениях температуры и давления.

Свойства

Сверхкритический флюид обладает очень привлекательными экстракционными характеристиками благодаря хорошей диффузионной способности, вязкости, поверхностному натяжению и другим физическим свойствам. Его диффузионная способность на один-два порядка выше, чем у других жидкостей, что способствует быстрому массопереносу и более быстрому завершению экстракции по сравнению с обычными жидкостями.­

Его низкая вязкость и поверхностное натяжение позволяют ему легко проникать в растительный материал, из которого необходимо извлечь активный компонент. Газоподобные характеристики СКФ обеспечивают идеальные условия для извлечения растворенных веществ, обеспечивая высокую степень извлечения за короткий период времени. Однако он также обладает превосходными растворяющими свойствами жидкого растворителя. Он также может избирательно извлекать целевые соединения из сложной смеси. Иногда целевое соединение представляет собой интересующий активный ингредиент. В других случаях это может быть нежелательный компонент, который необходимо удалить из конечного продукта. Сильная зависимость растворимости некоторых растворенных веществ в сверхкритическом флюидном растворителе от давления и температуры (или плотности) является наиболее важным явлением, используемым в сверхкритической флюидной экстракции. Многие из тех качеств, которые делают сверхкритические флюидные растворители идеальными для экстракции, также делают их хорошими кандидатами для использования в качестве превосходной среды для химических реакций, обеспечивающих повышенную скорость реакции и предпочтительную селективность преобразования. После завершения такой реакции жидкий растворитель сбрасывают для осаждения продукта реакции.

Углекислый газ (СО2)

На сегодняшний день популярным в Европе растворителем для экстракции натуральных продуктов для пищевых продуктов и лекарств является углекислый газ (СО2). Это инертный, недорогой, легкодоступный растворитель без запаха и вкуса, безвредный для окружающей среды. Кроме того, при экстракции с помощью СО2 в экстракте не остается остатков растворителя, так как в условиях окружающей среды он представляет собой газ. Кроме того, его критическая температура, близкая к температуре окружающей среды (31,1°C), делает его идеально подходящим для термолабильных натуральных продуктов. Из-за низкой скрытой теплоты парообразования для системы разделения экстрактов требуется мало энергии, что позволяет получить экстракты с наиболее естественным запахом и натуральным вкусом. Кроме того, энергия, необходимая для достижения сверхкритического (СК) состояния СО2, часто меньше энергии, связанной с перегонкой обычного органического растворителя.

Извлекаемые вещества

В целом, экстрагируемость соединений сверхкритическим СО2 зависит от наличия в этих соединениях отдельных функциональных групп, их молекулярной массы и полярности. Например, углеводороды и другие органические соединения относительно низкой полярности, например сложные эфиры, простые эфиры, альдегиды, кетоны, лактоны и эпоксиды, извлекаются в СК СО2 при более низком давлении в диапазоне от 75 до 100 бар, тогда как умеренно полярные вещества, такие как производные бензола с одной карбоксильной и двумя гидроксильными группами, умеренно растворимы. Высокополярные соединения, такие как соединения с одной карбоксильной и тремя и более гидроксильными группами, малорастворимы. Для экстракции определенного класса продуктов в СКФ CO2 часто вводят сорастворитель или азеотроп, чтобы повысить его полярность и, следовательно, его растворяющую способность: этанол, этилацетат и т.д.

Методы концентрирования

Концентрирование сока – это процесс удаления определенной части воды из фруктовых, ягодных, овощных и травяных соков. Концентрирование сока в основном осуществляется в следующих целях:

• снижение активности воды сока;
• минимизация затрат на упаковку;
• оптимизация хранения, транспортировки и обращения;
• стабилизация сока.

Методы концентрирования фруктовых соков требуют тщательного выбора и глубокого понимания соответствующих теорий или рациональности. Неправильный выбор условий процесса концентрирования может оказать неблагоприятное воздействие на органолептические и питательные свойства конечного продукта и/или привести к увеличению производственных затрат. Применяется широкий спектр методов концентрирования фруктовых соков, часто основанных на термическом испарении (выпаривании), сублимационной или вакуумно-импульсной сушке, мембранной фильтрации/дистилляции, прямом/обратном осмосе. Выбор способа концентрирования зависит исключительно от природы и состояния сока и степени концентрирования.

Выпарной котел

Это самые простые и самые старые типы испарителей, но они до сих пор часто используются для концентрирования соков, соусов, джемов и кондитерских изделий из-за их легкой установки,­  масштабируемости, технического обслуживания и меньших капитальных затрат. Эти испарители представляют собой полусферические корпуса (чаны, часто изготавливаемые из нержавеющей стали), которые нагреваются за счет пара или перегретой воды. Во время работы потоки пара движутся вокруг сосуда через пространство между внешней и внутренней чашами при несколько более высоком давлении, передавая тепло упариваемому соку. Температура фруктового сока повышается за счет теплопроводности, и вода испаряется. Концентрированные соки сбрасываются через выходное отверстие на дне чана; в противном случае его можно периодически наклонять для подачи концентрированного продукта в технологический поток. Несмотря на то, что с ними очень легко обращаться, такие испарители подходят только для выпаривания термически стабильных продуктов.­

Вакуум-выпарной аппарат

Концентрация сока кипячением в вакууме для испарения определенной части природной воды является единственным методом, пригодным для промышленного производства концентратов фруктовых соков. Выпарные аппараты с мешалкой подходят для концентрирования фруктового сока или пюре для приготовления концентрата или пасты. Эти испарители часто изготавливаются в виде цилиндра с верхней и нижней полусферическими крышками из нержавеющей стали. Такие выпарные аппараты также комплектуются якорными и лопастными мешалками. В качестве теплоносителя используется пар или горячая воды, которые находятся в паровой рубашке нижнего кожуха. Пары воды, удаляемые из продукта, конденсируются в конденсаторе. Закрытые выпарные аппараты работают под вакуумом, поэтому вода из сока испаряется в диапазоне температур около 40-70°C. Как и открытые чанные выпарные аппараты, они имеют сравнительно небольшую производительность, но отлично подходят для малых и средних современных технологичных производств пищевой, косметической и фармацевтической промышленности.

Закрытый выпарной аппарат с мешалкой, работающий под вакуумом, поставляется в составе линии для производства водно-спиртовых экстрактов из лекарственного и плодово-ягодного сырья.

Выпарная установка

Вакуумно-выпарная установка (выпарная станция) – это оборудование для термического удаления части воды из фруктовых соков в условиях вакуума при температурах, ниже температуры кипения воды при атмосферном давлении.

Выпаривание можно проводить порциями или непрерывно для получения требуемых концентрированных жидкостей, поддающихся перекачиванию.­

В однокорпусных термических испарителях теплоносителем обычно является пар или водяной пар, поэтому для испарения 1 кг/ч воды потребуется 1 кг/ч свежего пара. С другой стороны, многоступенчатые выпарные установки (испарители) используют соковые пары с предыдущей стадии в качестве теплоносителя для выпаривания воды из сока при более низкой температуре. (Эта архитектура зарубежом известна как «эффект»). Таким образом, «многоступенчатые» испарители были разработаны для эффективного использования тепловой энергии. В многокорпусном испарителе сок обрабатывается в несколько этапов, каждый из которых проходит при более низком давлении, чем предыдущий, или занимает большую площадь поверхности. Поскольку температура кипения воды уменьшается с уменьшением давления или скорость испарения увеличивается с увеличением площади поверхности, пары, выкипевшие на одной ступени, можно использовать для испарения на следующей.­­

В целом разница температур на каждый следующий «эффект» уменьшается. Следовательно, поверхности испарения подбираются и давления в отдельных «эффектах»­ регулируются для достижения требуемой скорости испарения. Поскольку фруктовые соки содержат деликатные питательные вещества, такие как термолабильные витамины и флавоноиды, испарители должны быть сконструированы таким образом, чтобы обеспечить желаемое испарение воды за счет минимальной термической обработки сока. Кипячение сока в условиях вакуума достигается при гораздо более низкой температуре, чем при нормальных атмосферных условиях.­

Рекомпрессия пара

Испарители на основе термической рекомпрессии пара являются энергоэффективными. Они откачивают пары первого «эффекта» (термокомпрессии) для повторного использования для нагревания. Эти испарители редко используются для концентрирования фруктового сока и в основном применяются для опреснения воды. Основным преимуществом парокомпрессионных испарителей является то, что они работают с более высокой экономией пара, т.е. двухступенчатый испаритель будет потреблять на 33% меньше пара, чем обычный испаритель. На практике лишь небольшая часть паров из испарителя сжимается в термокомпрессоре, а остальные конденсируются в следующем корпусе или конденсаторе. Термокомпрессор обычно применяется в однокорпусном испарителе или во время первого такта двух- или трехкорпусного испарителя для снижения расхода энергии. По сравнению с механической рекомпрессией испарители с термической рекомпрессией более применимы к жидкостям с низким повышением температуры кипения и низкими и умеренными перепадами температур в теплообменнике для минимизации степени сжатия.

Выпарной аппарат с восходящей или падающей пленкой

В пластинчатых испарителях с поднимающейся или падающей пленкой тонкие пленки фруктового сока поднимаются или спускаются по пластинами, что позволяет процессу испарения происходить быстрее при более низких температурах. Эти типы  испарителей в основном используются там, где выпариваемый фруктовый сок не может выдерживать длительное воздействие повышенных температур. Последняя форма этих испарителей состоит из трубчатого теплообменника с латерально или концентрически расположенным центробежным сепаратором. Во время работы сок подается на верхнюю часть нагревательных трубок и непрерывно распределяется тонкими пленками, падая вниз. Пленки, падающие вниз, быстро испаряются и, наконец, отделяются в центробежном каплеуловителе на дне. Следует следить за тем, чтобы все трубки были равномерно сбрызнуты соком, иначе на тонкой пленке образуются сгустки и пятна (пригары). Этот тип выпарного аппарата используется для переработки сока, где требуется малое время пребывания и температура ниже 90°C.­

Есть несколько модификаций пленочных испарителей. Например, пластинчатые испарители обеспечивают более высокую скорость испарения при более коротком времени пребывания и широко используются для термочувствительных продуктов. Скребковые испарители часто используются для концентрирования высоковязких продуктов, таких как томатное пюре.

Криоконцентрирование (криоконцентрация)

Концентрирование фруктового сока — это способ уменьшить объем сока, чтобы избежать затрат на транспортировку и хранение. Считается, что криоконцентрация является эффективным способом обезвоживания биологических материалов без нарушения их целостности. Этот метод включает удаление чистой воды в виде кристаллов льда при температуре ниже нуля и особенно подходит для концентрирования или разделения термочувствительных биологических соединений, таких как витамины, белки, антоцианы и другие полифенолы, ликопин и ароматические соединения.

Одноступенчатая установка концентрирования состоит из кристаллизатора и промывной колонны. Кристаллизатор представляет собой большой сосуд с поверхностными теплообменниками, часто заключенными в капсулу с охлаждающими змеевиками или циркулирующим хладагентом. Внешние стенки охлаждаются циркулирующим хладагентом для образования льда и роста кристаллов, происходящих внутри кристаллизатора. Обеспечивая достаточное время пребывания, кристаллы льда растут до оптимальных размеров для эффективного разделения. В промывной колонне концентрированная жидкость эффективно отделяется от кристаллов льда. Слой спрессованных кристаллов льда промывают растворяющимся льдом для удаления всех следов концентрированной жидкости. Криоконцентрация гарантирует, что в концентрате останутся все исходные характеристики исходного сырья. В отличие от термического испарения, криоконцентрация практически не влияет на вкус, аромат, цвет или питательные вещества сокосодержащих продуктов. Кроме того, уровень концентрации, который может быть достигнут при замораживании, выше, чем при обратном осмосе, но ниже, чем при кипячении в вакууме. Однако из-за очень высоких капитальных затрат, сложного контроля роста кристаллов льда в течение длительного времени (ограничение производительности), большого потребления энергии из-за безостановочного вращения скребковых лезвий и потерь твердых частиц из-за того, что сок «цепляется» за кристаллы льда, популярность криоконцентрирования мала. Этот метод обычно применяется для ценных соков или экстрактов.

Установка мембранной фильтрации

Продолжающийся в настоящее время энергетический кризис во всем мире побудил промышленников и ученых-пищевиков пересмотреть методы обезвоживания и придумать энергоэффективную технологию концентрирования, известную как технология мембранной фильтрации. Она вызывает относительно меньшую потерю питательных свойств, особенно витаминов и фитонутриентов.

Одной из многообещающих альтернатив мембранной технологии является обратный осмос, но он не может удовлетворить концентрации, обычно превышающую 25—30° по шкале Брикса. Вторым недостатком является малый срок службы мембран. Мембраны приходится часто подвергать мойке от загрязнений продуктом, из-за чего они быстро выходят из строя. Третий, самый существенный недостаток – высокая стоимость мембранных элементов.

Установка мембранной дистилляции

Мембранная дистилляция — это недавно внедренный процесс, в котором используется микропористая гидрофобная мембрана для разделения двух водных растворов, поддерживаемых при разных температурах. В этом методе поток чистой воды движется из раствора с более высокой температурой в раствор с более низкой температурой. Ключевой особенностью этого потока является то, что он протекает при атмосферном давлении и продолжается при температурах, значительно более низких, чем точки кипения обоих растворов. Мембраны обычно состоят из политетрафторэтилена, поливинилдифторида и полипропилена. Тонкие мембраны с большей пористостью, выполненные в виде спиральной намотки или полого волокна, обеспечивают более высокую скорость потока. Поскольку мембранная дистилляция происходит при обычном давлении и температуре, значительно более низких, чем при обычном выпаривании, эта методология может быть эффективно применена для концентрированных соков, чувствительных к высокой температуре и высокому осмотическому давлению. Концентрация фруктового сока, рабочая температура, скорость потока и вязкость сока влияют на поток пермеата. Использование мембран с открытой волокнистой структурой обеспечивает относительно хорошее удержание летучих ароматизаторов в сравнении с мембранами с дискретными порами.­

Концентрирование прямым осмосом

Концентрация прямым осмосом является еще одним популярным дополнением к мембранному процессу, который работает при низкой температуре и давлении и способен сохранять первоначальный вкус и органолептические характеристики фруктовых соков. При концентрировании прямым осомосом градиент осмотического давления устанавливается между фруктовым соком и раствором осмотического агента, поддерживаемого через полупроницаемую мембрану, поэтому вода перетекает из сока в гигроскопичный, нетоксичный, инертный осмотический агент (раствор высокого осмотического давления), не влияющий на вкус, цвет, или запах сока. Как правило, твердые вещества с меньшей молекулярной массой, когда они присутствуют в более высоких концентрациях, обеспечивают более высокое осмотическое давление. В этом контексте в качестве осмотических агентов часто используются хлорид натрия, тростниковая патока, кукурузный сироп, сахароза или глицерин. На практике растворы осмотических агентов должны обеспечивать осмотическое давление выше, чем концентрированный фруктовый сок. Например, кукурузный сироп на основе фруктозы/глюкозы (примерно 74° по шкале Брикса) часто используется в качестве осмотического агента для быстрого турбулентного потока без слишком большого перепада давления и поляризации концентрации, а также с относительно более длинной зоной контакта с мембраной без загрязнения.­

Повышение температуры сырья ускоряет трансмембранный поток. Технология эффективно применялся для концентрирования ананасового сока до 60°Brix при комнатной температуре.­

Концентрация обратным осмосом

Явление естественного течения растворителя из раствора с низкой концентрацией растворенного вещества в раствор с высокой концентрацией через полупроницаемую мембрану, препятствующую прохождению растворенных веществ, но позволяющую растворителю проходить сквозь нее, называется осмосом. Когда давление, действующее на раствор с высоким значением Брикса, превышает осмотическое давление, растворитель движется в обратном направлении через полупроницаемую мембрану. Точно так же, когда давление, приложенное к соку значительно превышает осмотическое давление, вода, содержащаяся в соке, движется в противоположном направлении через полупроницаемую мембрану. Удаление воды из сока приводит к концентрированию сока. С механистической точки зрения для переноса растворенных веществ и воды через мембрану обратного осмоса приняты две теории, т. е. теория преимущественной сорбции и диффузии раствора. Согласно первой теории растворенное вещество и растворитель проходят через мембрану путем диффузии, тогда как вторая теория предполагает, что растворенное вещество и растворитель сначала адсорбируются на поверхности мембраны, прежде чем пройти через мембрану. В целом, по мере удаления воды и отторжения растворенного вещества и накопления его на поверхности мембран поток воды падает из-за увеличения осмотического давления сырья и концентрационного поляризационного воздействия. Они считаются основными факторами, вызывающими ухудшение потока. Эти препятствия могут быть устранены путем изменения рабочих условий, таких как давление подачи, концентрация, температура, скорость поперечного потока, а также путем создания турбулентности, обратной промывки/промывки и импульсного потока.­­

Примеры концентрирования

Фруктовые соки, такие как яблочный и виноградный, жидкие по своей природе, и их можно концентрировать в пять-семь раз. Приблизительно из 100 кг сока прямого отжима можно получить 15–20 кг концентрированного сока. Фруктовые соки, содержащие больше пектиновых соединений и клетчатки, по своей природе вязкие, и их можно концентрировать только в два-три раза.

Яблочный сок очень чувствителен к теплу, поэтому для концентрирования сока в основном используются методы многоступенчатого выпаривания или криоконцентрации с системами извлечения эссенции. В многокорпусном испарителе яблочный сок с 10—12 °Bx выпаривают до 20—25 °Bx при температуре около 90°С и извлекают аромат методом фракционной перегонки. Концентрат с 25 °Bx далее упаривают до 40—45 °Bx, повышая температуру до 100°С. На третьем этапе концентрат с 45 °Bx доводят до 45°C и упаривают до 50—60 °Bx при пониженном давлении. Наконец, концентрат дополнительно упаривают до 70—71° по шкале Брикса, поддерживая сок при температуре 45°С. Конечный продукт охлаждают до 5°C и стандартизируют до 70° Bx перед окончательной упаковкой.­ 

Сушилка с псевдоожиженным слоем

В сушилке с псевдоожиженным слоем, являющейся модификацией ленточной сушилки, потока воздуха снизу достаточно, чтобы поднять частицы пищи и в то же время доставить их к выходному отверстию. Влажный воздух выпускается в верхней части оборудования. Процесс непрерывный, а продолжительность пребывания частиц в сушилке можно регулировать глубиной поддона и другими способами. Преимущества сушилок с псевдоожиженным слоем заключаются в простоте конструкции, тесном контакте газа с частицами и равномерном воздействии на частицы без механического перемешивания. Их использование, однако, ограничено, потому что, если скорость воздуха становится слишком большой, тогда большая часть воздуха выходит, не выполняя своей функции. При еще более высоких скоростях воздуха частицы могут выбрасываться из слоя. Таким образом, использование обычных псевдоожиженных слоев ограничивается приготовлением пищевых порошков. Их часто устанавливают в качестве вторичных сушилок для завершения процесса сушки, начатого в сушилках других типов. Минимальная скорость воздуха для создания псевдоожижения составляет 114 м/мин для яблок, нарезанные кубиками размером 9,5 мм. Первоначальная обработка горячим воздухом длится 30 минут при 100°, 90° и 80°C и, наконец, около 2 часов при 60°C. Начальная температура оказывает незначительное влияние на скорость сушки или общую продолжительность сушки. Яблочные кубики быстро высушиваются до 10% влажности за время около 2 ч. Качество получаемых сушеных овощей, ягод и фруктов ниже среднего. Чтобы получить выское качество сушеных плодов, необходимо использовать холодные сушилки. 

Центробежный псевдоожиженный слой

Технология псевдоожиженного слоя может была усовершенствована. Так появился центробежный псевдоожиженный слой, который обеспечивает высокую скорость потока воздуха 2,3-7,6 м/сек. В такой установке используется центробежная сила, превышающая силу гравитации, что приводит к увеличению кажущейся плотности частиц и обеспечивает плавное, однородное псевдоожижение при гораздо больших скоростях воздуха. Повышенная скорость воздуха обеспечивает улучшенный теплообмен, так что можно использовать умеренные температуры, тем самым устраняя проблемы подгорания или теплового повреждения поверхности, связанные с высокотемпературной сушкой. Яблочные кубики 9,5 x 9,5 x 8,0 мм уменьшаются в весе на 50% менее чем за 6 минут в сушилке с центробежным псевдоожиженным слоем, работающем при скорости воздуха 132 м/мин при 115°C.

Сушильный шкаф паровой

Сушильный шкаф похож по принципу работы на штабельную сушилку, за исключением того, что тепло для сушки подается в паровых змеевиках, расположенных между лотками. Этот тип оборудования обеспечивает некоторый контроль и равномерность температуры; таким образом, она представляет собой существенное улучшение по сравнению с системой «сушки штабеля». Однако он подходит только для небольших операций. Оборудование недорогое и очень удобное для сушки кусочков фруктов и овощей. Продолжительность цикла сушки 10-12 часов. Сушильный шкаф особенно удобен для определения характеристик сушки нового продукта перед крупномасштабным коммерческим тиражом. Из-за небольшой производительности и высоких эксплуатационных расходов сушильный шкаф экономически выгоден только для дорогостоящего сырья. Коммерчески эффективное современное оборудование для сушки пищевого, косметического и фармацевтического сырья вы найдете на сайте "Сушилка22"

Башенная сушилка

Башенная сушилка (на базе сушильных шкафов) состоит из топочного помещения, содержащего топку и нагревательные трубы, а также шкафов, в которых сушится сырье, размещенное на лотках. В типичной конструкции каждый шкаф вмещает около 12 лотков, обычно размером 0,33 м2, а сушильная камера вмещает около шести стопок лотков. Нагретый воздух из топки поднимается по лоткам с фруктами. По мере того как фрукты на нижних лотках стопки становятся сухими, их убирают и заменяют свежими лотками  из верхней части стопки. Это требуется, чтобы каждый раз, когда новый лоток входит в стопку, весь набор лотков смещался вниз.

Сушка на солнце

Сушка плодовых культур на солнце как метод сохранения пищевых продуктов до сих пор практически не изменилась с древних времен во многих частях мира, включая страны СНГ. Такой подход ограничен климатом с жарким солнцем и сухой атмосферой, а также некоторыми фруктами, такими как чернослив, виноград, финики, инжир, абрикосы и груши. Эти культуры обрабатываются в значительных количествах этим примитивным методом без особой технической помощи, просто раскладывая плоды на земле, на стеллажах, поддонах или крышах и выставляя их на солнце до тех пор, пока они не высохнут.

Эта простая процедура требует лишь небольших капиталовложений. Поскольку сушка на солнце зависит от неконтролируемых факторов, производство однородной и высококачественной продукции не ожидается. Обычно допускается некоторое пересушивание и загрязнение пылью, грязью и насекомыми готового продукта. Наиболее очевидным недостатком сушки на солнце является ее полная зависимость от погоды. Это медленный процесс, непригодный для производства высококачественной продукции. Поскольку продукты, высушенные на солнце, как правило, имеют уровень влажности не ниже 15-20%, они имеют ограниченный срок хранения.

Воздушный солнечный коллектор

В последние годы значительный интерес был сосредоточен на использовании солнечной энергии для осушки из-за быстрого роста стоимости топлива. В коммерческих целях солнечная энергия используется отдельно или может быть дополнена вспомогательным источником энергии, включая геотермальную энергию, отходы и биомассу.

Простой способ ускорить сушку фруктов на лотках — покрасить лотки в черный цвет; это приводит к тому, что большая часть падающей солнечной радиации поглощается и передается сушащимся фруктам. Половинки абрикосов, высушенных на солнце в черных лотках, теряют на 16% больше влаги за 1 день сушки, чем плоды, высушенные на неокрашенных деревянных лотках.

Существуют специальные солнечные желоба, в которых фрукты нагревают прямым падающим излучением и непрямым отраженным излучением. Эта система требует на 40% меньше времени для сушки абрикосов при влажности 24%, чем традиционный метод сушки на лотках. Солнечные желоба можно использовать для снижения влажности фруктов до 50%, после чего фрукты можно сушить на воздухе в бункерах до желаемого уровня влажности. В другом типе осушителей прямого действия используются зеркала для увеличения солнечной энергии. В двухэтапной процедуре сушки первый этап зависит от прямого и отраженного солнечного излучения, за которым следует обдув плодов нагретым воздухом, когда солнечного излучения недостаточно для сушки. В непрямых солнечных осушителях солнечная энергия собирается солнечным коллектором, который, в свою очередь, нагревает воздух, обдуваемый им, прежде чем направить его в камеру осушки. Среди различных конструкций коллекторов наибольший интерес вызывают плоские коллекторы. Этот солнечный осушитель состоит из 22 000 футов2 (2044 м2) плоских солнечных коллекторов с одинарным остеклением, 700-тонной каменной системы накопления тепла и колеса рекуперации тепла. Все они соединены в один туннель обезвоживания. Природный газ используется для обеспечения дополнительного тепла, когда это необходимо. Колесо рекуперации тепла отводит тепло от выхлопных газов, обеспечивая эффективность нагрева более 80%.

Отходы производства яблочного сока

Производство яблочного сока относится к отраслям промышленности, производящим большое количество отходов по отношению к исходному количеству перерабатываемых плодов, оцениваемое примерно в 25%. Некоторые побочные продукты переработки яблок рассматриваются как наиболее важные: яблочная выжимка, яблочная кожура и яблочное семя.

Яблочный жмых

Яблочный жмых – важнейший побочный продукт переработки яблочных плодов. Яблочные выжимки составляют примерно 25% сырого веса яблока, что остается после переработки яблок на разные продукты. Общее мировое производство яблочных выжимок уже превысило 3600 тыс. тонн в год.

Яблочные выжимки в основном состоят из кожуры и мякоти (95%), семян (2–4%) и стеблей (1%). Яблочная выжимка содержит 9,0 % влаги, 2,27 % жира, 2,37 % белка, 1,6 % золы, 84,7 % углеводов, 5,6 % крахмала и 54,2 % общего сахара, а также большое количество кальция, калия и магния. Яблочные выжимки содержат примерно 10-15% пектина в пересчете на сухую массу. Таким образом, яблочный жмых представляет собой очень важный материал для производства пектина. Помимо пектина, яблочные выжимки также считаются хорошим источником питательных веществ, поскольку они богаты углеводами, сырой клетчаткой и минералами. Общий выход клетчатки в промышленной яблочной выжимке составляет 74%. В яблочной выжимке также обнаружены некоторые другие биологически активные соединения, это полифенолы и силоглюкан. В образцах яблочных выжимок (сорта Гала и Фуджи) было идентифицировано 16 фенольных кислот. Содержание свободных фенольных кислот в яблочных выжимках сорта Гала составило 29,11 мг/г, при этом были идентифицированы следующие кислоты: салициловая, протокатехиновая, хинная, п-кумаровая, галловая, пропилгаллатная и синапиновая. Содержание свободных фенольных кислот в выжимках яблок сорта Фуджи составило 16,03 мг/г, при этом были идентифицированы следующие кислоты: салициловая, протокатехиновая, галловая, феруловая, синапиновая. Преобладающей свободной фенольной кислотой, обнаруженной в обоих сортах, была салициловая кислота, состоящая из 91,67% и 63,57% свободных фенольных кислот в сортах Гала и Фуджи, соответственно. Хлорогеновая кислота (1,147 мг/г) обнаружена только в яблочных выжимках сорта Фуджи. Преобладающая этерифицированная фенольная кислота в выжимках сорта Гала является производной салициловой кислоты (52,76 мг/г). Кислоты, полученные из галловой кислоты (0,175 мг/г), пропилгаллатной кислоты (0,198 мг/г), феруловой кислоты (0,159 мг/г). ) и синапикоцид (0,140 мг/г) обнаружены также у сорта Гала. Что касается жмыха сорта Фуджи, то основная обнаруженная этерифицированная фенольная кислота также является производным салициловой кислоты (47,42 мг/г), за которой следуют галловая кислота (0,270 мг/г), бензойная кислота (0,194 мг/г) и синапиновая кислота (0,115 мг/г). грамм).

Яблочная кожура

Яблочная кожура представляет одну из частей яблочного жмыха, но она также иногда образуется отдельно при производстве яблочного пюре, сушеных яблок и консервированных яблок. Количество полученной кожуры составляет около 13% от исходного сырья. Яблочная кожура обычно использовалась для неценных целей. Их вместе с сердцевиной часто прессуют для получения сока или уксуса, прессуют в жмых для кормления скота или используют в качестве удобрения. Иногда их использовали как источник пектина. Сегодня яблочная кожура является интересным побочным продуктом переработки яблок из-за высокой концентрации фенольных соединений. По данным ряда авторов, концентрация общих фенольных соединений в кожуре яблок значительно выше, чем в мякоти яблока. Природа и распределение этих фитохимических веществ между мякотью и кожурой яблока различны. Среди прочего, мякоть содержит катехины, процианидины, флоридзин, гликозиды флоретина, кофейную кислоту и хлорогеновую кислоту; кожура содержит все эти соединения и дополнительные флавоноиды, отсутствующие в мякоти, такие как гликозиды кверцетина и гликозиды цианидина. Ученые неоднократно сообщали о более высоком соотношении хлорогеновой кислоты по сравнению с кофейной кислотой в яблочной кожуре и мякоти. В результате исследования восьми сортов яблок: Golden Delicious, Red Delicious, McIntosh, Empire, Ida Red, Northern Spy, Mutsu и Cortland было идентифицировано 16 полифенольных соединений, принадлежащих ко всем пяти основным полифенольным группам, из восьми популярных сортов яблок. В мякоти общие концентрации полифенолов, определенные с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), были значительно ниже, чем в кожуре. Среди пяти основных групп процианидины преобладали как в кожуре (59,7%), так и в мякоти (55,7%). В том же исследовании из кожуры и мякоти яблока были идентифицированы два мономера, катехин и эпикатехин, и два димера, процианидины В1 и В2. Чтобы сохранить все полезные вещества яблочных выжимок, применяется технология холодной сушки. Ознакомиться с технологией холодной сушки можно здесь.

Семена яблок и другие продукты переработки яблок

Яблочное семя, как и яблочная кожура, представляет собой одну из частей яблочного жома. Доля семян в яблоках зависит от сорта и может достигать 0,7% свежих плодов. Семена яблока могут быть получены путем просеивания яблочных выжимок, и их количество составляет около 4–7% в расчете на выжимки. Семена яблок богаты маслом и белком, от 27,5% до 28% и от 33,8% до 34,5% соответственно. ГХ-анализ яблочного масла показал высокий уровень линолевой кислоты (около 49%), а другими доминирующими жирными кислотами являются олеиновая, пальмитиновая и стеариновая кислоты. Выход масла из сухих семян яблок колеблется от 10% до 35%. В яблочных семенах содержится значительное количество серосодержащих аминокислот. Семена яблок также содержат значительное количество фосфора, калия, магния, кальция и железа, порядка 720, 650, 510, 210 и 110 мг/100 г соответственно. Передовым оборудованием для извлечения масла из яблочных семян считается установка для сверхкритической СО2-экстракции. Ее использование позволяет извлекать до 99% масла, содержащегося в яблочных семенах и других масличных материалах. Более подробно ознакомиться с технологией сверхкритической СО2-экстракции можно здесь.

Заказать оборудование для переработки яблок: +7-906-968-1922

Женьшень и его экстракты

Женьшень — это растение. Различные разновидности корня женьшеня веками использовались для лечения в Азии и Северной Америке. Женьшень является одним из самых популярных растительных лекарственных средств в мире.

Польза женьшеня для здоровья

Существует два основных вида женьшеня: азиатский или корейский женьшень (Panax ginseng) и американский женьшень (Panax quinquefolius). Исследования показали, что разные типы имеют разные преимущества. В традиционной китайской медицине американский женьшень считается менее стимулирующим, чем азиатский. Поэтому азиатский женьшень считается лучшим выбором. 

Хотя многие другие травы, такие как элеутерококк или сибирский женьшень, называются женьшенем, они не содержат активного ингредиента гинзенозидов.

Женьшень традиционно используется для лечения ряда заболеваний.

Укрепление иммунитета. Некоторые исследования показали, что женьшень может укрепить вашу иммунную систему. Есть некоторые доказательства того, что один конкретный вид экстракта американского женьшеня может уменьшить количество и тяжесть простудных заболеваний у взрослых.

Регулирование уровня сахара в крови. Несколько исследований на людях также показали, что женьшень может снизить уровень сахара в крови.

Улучшение внимания. Есть некоторые ранние доказательства того, что женьшень может дать небольшое кратковременное повышение концентрации и когнитивных способностей. В некоторых исследованиях умственной деятельности женьшень комбинировали с экстрактом листьев дерева гинкго — еще одним традиционным средством, которое помогает при слабоумии. Результаты вдохновляют, но нужно больше исследований.

Женьшень также изучался как средство для улучшения настроения и повышения выносливости, а также для лечения рака, заболеваний сердца, усталости, эректильной дисфункции, гепатита С, высокого кровяного давления, симптомов менопаузы и т.д.

Дозировка женьшеня

Стандартные дозы женьшеня не установлены ни для одного заболевания. Качество и активные ингредиенты в добавках могут сильно различаться от производителя к производителю. Это затрудняет установление стандартной дозы.

Всегда покупайте женьшень в надежной компании. Поскольку это дорогой корень, существует риск того, что производители с сомнительной репутацией могут продавать женьшень с другими добавками и содержать биологически активных веществ меньше, чем чем указано на упаковке.

Использование женьшеня

Вы можете получить женьшень в качестве пищевой добавки в виде чая, сухих трав, порошка экстракта или капсул.

Женьшень в еде

Натуральных пищевых источников женьшеня не существует. Женьшень иногда добавляют в энергетические напитки и продукты питания.

Риски употребления женьшеня

Побочные эффекты. Побочные эффекты женьшеня, как правило, легкие. Известно, что он иногда вызывает нервозность и бессонницу. Длительное употребление или высокие дозы женьшеня могут привести к головным болям, головокружению, расстройству желудка и другим симптомам. Женщины, которые регулярно употребляют женьшень, могут испытывать менструальные изменения. Также были сообщения об аллергических реакциях на женьшень.

Взаимодействие экстракта женьшеня с другими веществами

Не принимайте женьшень без консультации с врачом, в том числе если вы принимаете какие-либо лекарства. Особенно, если вы принимаете лекарства от диабета, потому что женьшень может влиять на уровень сахара в крови. Он также может взаимодействовать с варфарином и некоторыми лекарствами от депрессии. Кофеин может усиливать стимулирующее действие женьшеня.

Чтобы избежать побочных эффектов от женьшеня, некоторые эксперты советуют не использовать его более 3 месяцев, а иногда и несколько недель за один раз.

Оборудование для получения экстракта женьшеня

Для производства густого и сухого экстракта женьшеня используют линии экстракции, концентрирования и сушки. Возможные экстрагенты для производства экстрактов женьшеня: вода, спирт, глицерин, пропиленгликоль.

Выход экстракта женьшеня можно посмотреть здесь.

Купить оборудование для экстракции БАВ женьшеня: +7-906-968-1922

Этапы производства яблочного сока: центрифугирование, термическая обработка сока, осветление и фильтрация

Сок, полученный после отжима, содержит много взвешенных частиц и механических примесей, поэтому перед дальнейшей переработкой и хранением его необходимо грубо осветлить. Взвешенные частицы удаляются из сока с помощью центробежной силы. В промышленности для такого грубого осветления соков обычно применяют центробежные сепараторы - центрифуги, с автоматической разгрузкой.

После центрифугирования сок пастеризуют кратковременным нагреванием в течение нескольких секунд при температуре около 90°С. Этот кратковременный нагрев уменьшает количество микроорганизмов, инактивирует пектолитические ферменты, способствует депектинизации сока и коагулирует белки в соке, что облегчает последующие операции осветления и фильтрации. Воздействие высокой температуры должно быть кратковременным из-за деградации цвета плодов и осаждения белка.

Сок пастеризуют в пластинчатых или трубчатых теплообменниках. Пластинчатый теплообменник состоит из прямоугольных нержавеющих рельефных пластин. Между пластинами есть узкое пространство, через которое протекает среда, с отверстиями на каждом углу для входа и выхода сока. Большая поверхность пластин и тонкий слой, через который стекает сок, позволяют быстро его нагревать до необходимой температуры. Пластинчатые теплообменники, используемые в производстве фруктовых соков, имеют три секции: подогрева, поддержания температуры и охлаждения. Для более экономичной работы в секции предварительного нагрева сок нагревается термически обработанным соком, который одновременно охлаждается. В зависимости от необходимости каждую секцию можно увеличить, уменьшить или полностью отключить, добавив или убрав пластины. В качестве наиболее подходящего теплоносителя используется горячая вода или перегретый водяной пар

Яблочный сок обычно мутный из-за присутствия нерастворимых в воде растительных остатков (целлюлоза, гемицеллюлоза, протопектин, крахмал и жиры) и коллоидных макромолекул (пектин, белок, растворимые фрагменты крахмала, некоторые полифенолы и их окисленные или конденсированные производные). При производстве чистых соков эти дисперсные вещества необходимо частично или полностью удалять во избежание последующего помутнения и выпадения осадка, а также для повышения органолептических характеристик (вкуса, запаха, цвета). Но, по некоторым данным, антиоксидантная активность и содержание фенольных соединений в конечном сокосодержащем продукте значительно ухудшаются в процессе осветления при производстве яблочного сока.

Фруктовый сок можно осветлить физико-химическими и механическими методами или их комбинацией. При осветлении образуются сложные агрегаты макромолекул, которые в дальнейшем удаляются путем осаждения. Оптимальная температура для качественного осветления сока 48°С, время осветления 1 час. Более высокие и более низкие температуры не дают удовлетворительных результатов осветления ни в плане сокращения времени осветления, ни требуемого количества осветляющих препаратов.

В процессе осветления фруктовых соков должны разлагаться так называемые защитные коллоиды (пектины, крахмал, арабаны, белки), так как они препятствуют образованию агрегатов дисперсных частиц и их осаждению. При гидролизе эти макромолекулы теряют свойство защитных коллоидов; тем самым обеспечивается осаждение дисперсных частиц. В дополнение к этой основной цели депектинизация оказывает и другие положительные эффекты на производство сока. Ингредиенты, образующиеся в результате гидролиза пектина, такие как галактуроновая кислота, остаются в соке, что способствует приданию соку большей «полноты». Гидролиз пектина снижает вязкость сока и выпадает меньшее количество осадка, что облегчает последующую операцию фильтрования. Необходимое количество ферментных препаратов, необходимых для этой фазы процесса, зависит от содержания пектиновых веществ. Необходимое количество пектолитического препарата точно определяется испытанием в лаборатории, причем для каждой части сока отдельно. Осветление этими препаратами продолжается 1—2 ч при температуре около 50°С. При производстве прозрачного яблочного сока особое внимание необходимо уделять гидролизу крахмала и арабана.

В процессе осветления используются желатин и танин. Взвешенные частицы после проведения гидролиза осаждаются при добавлении желатина. Желатин с танином образует комплекс «танин — желатин». Нейтральный танин — желатин комплекс перестает быть стабильной фазой и медленно выпадает в осадок, нарушая баланс всей системы. Выпадая в осадок, этот комплекс слипается с другими частицами, что облегчает осветление. Чтобы избежать потери вкуса сока из-за удаления дубильных веществ, которые связываются с желатином, перед осветлением можно добавить немного дубильной кислоты. Требуемое количество желатина и танина определяется лабораторным путем. На практике необходимое количество желатина колеблется от 0,02% до 0,03%. В случае, когда желатин остается свободным, осветлить сок будет очень трудно; фильтрация будет затруднена, а в дальнейшем может произойти помутнение сока.

Наряду с желатином для более полного и быстрого осаждения на практике обычно применяют также бентонит. Эта комбинация дает очень хорошие результаты. Бентонит (кларол) отрицательно электризуется и при контакте с положительно электризованными катионами металлов теряет наэлектризованные катионы и быстро выпадает в осадок, оставляя после себя кристально чистый сок. Эту реакцию нейтрализации электрического разряда бентонита можно провести и с желатином. Бентонит суспендируют в воде или прозрачном соке и добавляют суспензию при интенсивном перемешивании. Чаще всего требуется 700—1500 г/т сока. При производстве прозрачного яблочного сока поливинилполипирролидон также можно использовать для осаждения полифенолов или для удаления темного цвета яблочного сока в процессе ферментативной обработки яблочного сусла.

После процесса осветления фруктового сока все частицы, которые делают сок мутным и не отделились в осадок при осветлении, удаляются в процессе фильтрации. Если осветление и фильтрация проведены правильно, то в последующем при хранении сока не происходит выпадения осадка или появления опалесценции. Для фильтрации фруктовых соков чаще всего используются рукавные фильтры, грубые сетки, фильтры-отстойники или песочные фильтры. В последнее время этот классический очистительный процесс осветления все чаще заменяется мембранными методами: микрофильтрацией и ультрафильтрацией. Эти методы позволяют одновременно проводить осветление и фильтрацию. Для продления действия мембран сок перед фильтрацией обычно обрабатывают ферментами. В ультрафильтрационных установках мембранный процесс разделения суспензии осуществляется на мембранах с пористостью от 1 до 20 нм при давлении около 10 бар, где в качестве предфильтра используется микропористая мембрана. На сегодняшний день все современные линии по производству сока и концентратов из яблок отдают приоритет ультрафильтрационному оборудованию, так как было показано, что оно значительно влияет на сохранение питательных и органолептических характеристик получаемого сока.

О прессовании яблок при производстве яблочного сока можно узнать здесь.

Заказать оборудование для вакуумной сушки яблок и яблочного жмыха, отжима и осветления яблочного сока: +7-906-968-1922

Эффективность применения астрагала

Астрагал перепончатый – важное растение в народной медицине.  Астрагал перепончатый широко известен, поэтому был неоднократно исследован на предмет его кардиозащитного, противовоспалительного и продляющего жизнь действия. Хотя и было показано, что добавка астрагала перепончатого снижает метаболические и физические осложнения старения, в настоящее время нет исследований, которые показывают фактическое увеличение продолжительности жизни. Содержание флавоноидов в астрагале перепончатом также может способствовать его кардиозащитному действию. Полисахариды, входящие в его состав, также защищают сердце. Астрагал является мощным противовоспалительным средством и способен снижать уровень холестерина. Основной механизм Astragalus membranaceus является результатом его активных ингредиентов. Одним из основных активных компонентов является астрагалозид IV, который был экстрагирован, выделен и запатентован под названием ТА-65 и продается как ингредиент долголетия. К сожалению, астрагалозид IV имеет низкую биодоступность, что означает, что он плохо усваивается организмом человека после приема внутрь. Это означает, что он может присутствовать в организме только в низких концентрациях. Тем не менее, низкие концентрации астрагалозида IV могут оказывать кардиозащитное действие.

В дополнение к астрагалозиду IV многие другие соединения вносят вклад в биологическую активность астрагала перепончатого, включая полисахариды (возможно, также один из основных факторов, влияющих на его биологическую активность), флавоноиды и другие соединения.

Биологически активные добавки на основе экстракта астрагала могут обеспечить множество преимуществ для здоровья.

Как еще называют астрагал?

Обратите внимание, что астрагал также известен как:

• Хуанци;
• Кошачий горох;
• Danggui Buxue Tang (DBT);
• Корень вики перепончатой;
• Оги;
• Хуан Ци;
• ТА-65;
• ТАТ2;
• Астрагал перепончатый.

Astragalus membranaceus и Angelicae Sinensis сильно синергичны, что означает, что они более эффективны, когда взяты вместе. Эта комбинация в китайской медицине традиционно называется Dang-gui buxue tang .

Отправной точкой для приготовления Dang-gui buxue tang в традиционной китайской медицине является 30 г корня Astragalus membranaceus в паре с 6 г Angelicae sinensis. Соотношение 5:1 идеально подходит для извлечения биоактивных ингредиентов из растений.

Astragalus membranaceus также можно дополнить экстрактом корня. Из-за возможных различий в качестве/эффективности процесса экстракции у разных коммерческих производителей следует следовать рекомендациям по дозировке, указанным на этикетке продукта, и перед приемом следует проконсультироваться с фармацевтом или личным врачом. 

Основным биологически активным соединением в Astragalus membranaceus является астрагалозид IV.

Выход экстракта астрагала можно узнать здесь.

Заказать оборудование для производства экстракта астрагала и экстрактов других лекарственных растений: +7-906-968-1922

Ориентировочный выход густых (65%) пастообразных и сухих (94%) порошкообразных экстрактов из лекарственного растительного сырья (лекарственных трав, лекарственных растений).

Выход экстракта при прочих равных условиях сильно зависит от качества сырья (погодные условия роста, место сбора, время сбора, способ сушки, срок хранения и т.д.).

При стандартизации густых и сухих экстрактов по действующим веществам производится их разбавление инертным наполнителем в 1,5-3 раза, что пропорционально увеличивает выход готовых продуктов. 

Заказать производственные линии и/или оборудование для производства густых, сухих водных и спиртовых, а также сверхкритических СО2-экстрактов из лекарственных растений (лекарственных трав, лекарственного сырья): 

+7-906-968-1922