DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.30426

The research of the kinetics of sunflower cake extraction by ethyl alcohol

Павло Федорович Петік, Валерій Васильович Гірман, Олена Валеріївна Мазур

Abstract


The present paper deals with theoretical and experimental substantiation of the basic process laws of the sunflower cake extraction by unconventional solvent - ethyl alcohol. Industrial samples of sunflower cake in the form of granules and grits, for which the porosity parameters (porosity and filtration ratios) were defined, were subjected to the test. Physical model of the 8-step extractor, operating by the countercurrent irrigation principle was developed using a specially designed laboratory setup. The influence of some technological factors (duty of water, extraction time and oilseed material structure) on the sunflower oil extraction kinetics (original cake oil content variation in time) and miscella concentration at each extraction stage was experimentally found. Based on the experimental results, internal diffusion coefficient for ethanolic extraction of sunflower cake, depending on the porosity and filtration indicators was calculated using MathCad and MicrosoftExsel application package. It was shown that improved ethyl alcohol percolation in the granule is confirmed by the higher value of the coefficient of internal diffusion in the granule. The latter is about 2 times higher than that for the hexane extraction. New scientific data for the formulation of the values of process parameters for future technology were obtained.


Keywords


ethanolic extraction; sunflower cake; kinetics; internal diffusion; oil content; miscella concentration

References


Mkhtyriants, L. A., Kornena, E. P., Martovshchuk, E. V., Mustafaev, S. K. (2009). Tekhnologyia otrasly (Proyzvodstvo rastytelnykh masel). SPb : HYORD, 352.

Оseiko, M. I. (2006). Теkhnologiya roslynnykh olii. Кiev: Vаrtа, 280.

GRAS Notification for Ethanol. (2004).United Statesfood and drug administration, Frito Lay, Inc. Washington : FDA, № 151. Available at: http://www.accessdata.fda.gov/scripts/fen/gras_notice/grn0151.pdf

Ostroushko, V. L., Papchenko, V. Yu. (2012). Теkhnologichni aspekty protsesu еkstraktsii roslynnykh olii, Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universitetu «KhPI», 34, 117–120.

Petik, P. F. (2014). Vykorystannia alternatyvnykh rozchynnykiv dlia ekstraktsii roslynnykh olii, Intehrovani tekhnologii ta energozberezhennia, 2, 77–85.

Prohramma razvytyia spyrtovoi, lykero-vodochnoi y vynodelcheskoi otrasley na 2003–2007 h.h., zatv. Postanovou Kabminu Ukrainy vid 01 kvitnia 2013 h., 451.

Demydov, Y. N. (2008). Novye tekhnologycheskye protsessy v maslozhyrovoi promyshlennosty, Zbirtyk prats UkrNDIOZh UААN, 2, 14–17.

Hron, R., Koltun, S., Cruci, A. (1982). Bio-Renewable Solvents for Vegetable Oil Extraction, Journal of the American Oil Chemists Society, 59 (9), 674–678. doi: 10.1007/bf02636034

Regitanodarce, M. A. B.,Lima,U.D.(1986). Sunflower-seed oil extraction with ethanol, Journal of the American Oil Chemists Society, 63 (4), 428–430.

Sinciro, F., Domingner, H., Nunez, M. F., Lema, F. M. (1998). Ethanol extraction of sunflower oil in a pulsing extractor, Journal of the American Oil Chemists Society, 75 (6), 753–754. doi: 10.1007/s11746-998-0220-7

Маtiuhov, D. V. (2013). Rafynatsyonnyi effect etylovoho sryrta v dobyvaniyy y pererabotke podsolnechnoho masla, Sbornyk nauchnykh trudov SWorld. Materyaly mezhdynarodnoi nauchno-praktycheskoi konferentsyy «Sovremennye napravlenyia teoretycheskykh y prykladnykh yssledovanyi 2013», 1 (4), 63–68.

Маtiuhov, D. V. (2013).Vlyianye pryrody rastvorytelia na protsess ekstraktsyy zhmykhov podsolnechnyka. Sbornyk nauchnykh trudov SWorld. Materyaly mezhdynarodnoi nauchno-praktycheskoi konferentsyy «Sovremennye napravlenyia teoretycheskykh y prykladnykh yssledovanyi 2013», 1 (4), 18–24.

Маtiuhov, D. V. (2013). Кіnetyka ekstrahuvannia etanol rozchynnykh rechovyn makykhovoi krypky soniashnyku, Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universitetu «KhPI», 55, 11–21.

Маtiuhov, D. V., Hladkyi, F. F. (2013). Vplyv tekhnologichnykh parametriv na rezultat ekstraktsii makuhy soniashnyku etylovym spyrtom, Prohresyvni tekhnika ta takhnologii kharchovykh vyrobnytstv restorannoho hospodarstva i torhivli, 2 (18), 132–138.

Маtiuhov, D. V. (2013). Vplyv umov etanolnoi ekstraktsii rechovyn makukhy soniashnyku na dunamiku protsessu. Sbornyk nauchnykh trudov SWorld. Materyaly mezhdynarodnoi nauchno-praktycheskoi konferentsyy «Sovremennye napravlenyia teoretycheskykh y prykladnykh yssledovanyi 2014», 1 (11), 51–55.

Маtiuhov, D. V. (2013). Poshuk ta vykorystannia matematychnoi modeli rozchunnosti soniashnykovoi olii v etylovomu srurti, Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universitetu «KhPI», 38, 152–155.

Spyrt etylovyi rektyfikovanyi. Теkhnichni umovy. (2007). DSTU 4221 [Chynnyi vid 2003-10-14]. Кyiv: Derzhspozhyvstandart Ukrainy, 47.

Zhmykhy y shroty. Оpredelenye vlahy, zhyra y proteyna metodom spektroskopyy v blyzhnei ynfrakrasnoi oblasty (1996). :HOST 30131 [Chynnyi vid 1997-01-01]. Мynsk : Standartynform, 19.

Rzhekhyn, V. P., Serheev, A. H. (1964). Rukovodstvo po metodam yssledovanyia, takhnokhymycheskomu kontrolu y uchetu proyzvodstva v maslozhyrovoi promyshlennosty. Lviv: NPO «Maslozhyrprom», 2, 408.

Mazur, O. V., Evtushenko, S. L., Katasonova, N. H., Lytvynenko, O. A. (2013). Меtodyka opredelenyia porystosty y udelnoi poverkhnosry zhmykha maslychnykh kultur, Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universitetu «KhPI», 16 (989), 146–150.

Belobrodov, V. V. (1966). Оsnovnye protsessy proyzvodstva rastytelnykh masel. Мoscow: Pushchevaia promyshlennost, 478.

Lysnianskyi, V. M., Akselryd H. A. (1974). Ekstrahyrovanye v systeme tverdoe telo-zhydkost. Lviv: Khymyia, 256.

Lykov, A. V., Mykhailov Yu. A. (1959). Теоryia perenosa enerhyy y vashestva. Мynsk : Yzd-vо АNBSSR, 330.

Mazur, O. V. (2013). Udoskonalennia tekhnologii pidhotovky soniashnykovoi makukh do vydobuvannia olii. Tekhnologiia zhyriv, efirnukh masel y parfumerno-kosmetychnykh produktiv, 160


GOST Style Citations


1. Мхитарьянц, Л. А. Технология отрасли (Производство растительных масел) [Текст] / Л. А. Мхитарьянц, Е. П. Корнена, Е. В. Мартовщук, С. К.Мустафаев; под общ. ред. Е. П. Корненой. – СПб : ГИОРД, 2009. – 352 с.

2. Осейко, М. І. Технологія рослинних олій: Підручник [Текст] / М.І. Осейко. – К. : Варта. – 2006. – 280 с.

3. GRAS Notification for Ethanol [Electronic resource] / United States food and drug administration, Frito Lay, Inc. –Washington: FDA, 2004. – № 151.– Available at: http://www.accessdata.fda.gov/scripts/fen/gras_notice/grn0151.pdf

4. Остроушко, В. Л. Технологічні аспекти процессу екстракції рослинних олій [Текст] / В. Л. Остроушко, В. Ю. Папченко // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – 2012. – № 34. – С. 117–120.

5. Петік, П. Ф. Використання альтернативних розчинників для екстракції рослинних олій [Текст] / П. Ф. Петік // Інтегровані технології та енергозбереження. – 2014. – № 2. – С. 77–85.

6. Программа развития спиртовой, ликеро-водочной и винодельческой отраслей на 2003–2007 г. [Текст] / затв. Постановою Кабміну України від 01 квітня 2013 р. – № 451.

7. Демидов, И. Н. Новые технологические процессы в масложировой промышленности [Текст] / И. Н. Демидов // Збірник праць УкрНДІОЖ УААН. –2008. – Вип. 2. – С. 14–17.

8. Hron, R. Bio-Renewable Solvents for Vegetable Oil Extraction [Text] / R. Hron, S. Koltun, A. Cruci // Journal of the American Oil Chemists Society. – 1982. – Vol. 59, Issue 9. – P. 674–678. doi: 10.1007/bf02636034 

9. Regitanodarce, M. A. B. Sunflower-seed oil extraction with ethanol [Text] / M. A. B. Regitanodarce, U. D. Lima // Journal of the American Oil Chemists Society. – 1986. – Vol. 63, Issue 4. – P. 428–430.

10. Sineiro, F. Ethanol extraction of sunflower oil in a pulsing extractor [Text] / F. Sinciro, H. Domingner, M. F. Nunez, F. M. Lema // Journal of the American Oil Chemists Society. – 1998. –Vol. 75, Issue 6. – P. 753–754. doi: 10.1007/s11746-998-0220-7 

11. Матюхов, Д. В. Рафинационный эффект этилового спирта в добывании и переработке подсолнечного масла [Текст] / Д. В. Матюхов // Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2013». – Выпуск 1. Том 4. – Одесса : КУПРИЕНКО, 2013. ЦИТ : 11-0878. – С. 63–68.

12. Матюхов, Д. В. Влияние природы растворителя на процесс экстракции жмыхов подсолнечника [Текст] : матер. межд. науч.-прак. конф. / Д. В. Матюхов // Сборник научных трудов SWorld «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2013». – 2013. – Т. 4, Вып. 1. – С. 18–24.

13. Матюхов, Д. В. Кінетика екстрагування етанол розчинних речовин макухової крупки соняшнику [Текст] / Д. В. Матюхов // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – 2013. – № 55. – С. 11–21.

14. Матюхов, Д. В. Вплив технологічних параметрів на результат екстракції макухи соняшнику етиловим спиртом [Текст] / Д. В. Матюхов, Ф. Ф. Гладкий // Прогресивні техніка та технології харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі. – 2013. – № 2 (18). – С. 132–138.

15. Матюхов, Д. В. Вплив умов етанольної екстракції речовин макухи соняшнику на динаміку процессу [Текст] : матер. межд. науч.-прак. конф. / Д. В. Матюхов // Сборник научных трудов SWorld «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2014». – 2014. – Т. 11, Вып. 1. –С. 51–55.

16. Матюхов, Д. В. Пошук та використання математичної моделі розчинності соняшникової олії в етиловому спирті [Текст] / Д. В. Матюхов // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – 2013. – № 38. – С. 152–155.

17. Спирт етиловий ректифікований. Технічні умови: ДСТУ 4221 [Текст] / Чинний від 2003-10-14. – Київ: Держспоживстандарт України, 2007. – 47 с.

18. Жмыхи и шроты. Определение влаги, жира и протеина методом спектроскопии в ближней инфракрасной области : ГОСТ 30131 [Текст] / Чинний від 1997-01-01. – Минск : Стандартинформ, 1996. – 19 с.

19. Руководство по методам исследования, технохимическому контролю и учету производства в масложировой промышленности. Т. 2. [Текст] / под ред. В. П. Ржехина, А. Г. Сергеева. – Л. : НПО «Масложирпром», 1964. – 408 с.

20. Мазур, О. В. Методика определения пористости и удельной поверхности жмыха масличных культур [Текст] / О. В. Мазур, С. Л. Евтушенко, Н. Г. Катасонова, О. А. Литвиненко // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – 2013. – № 16 (989). – С. 146–150.

21. Белобродов, В. В. Основные процессы производства растительных масел [Текст] / В. В. Белобродов. – М. : Пищевая промышленность, 1966. – 478 с.

22. Лиснянский, В. М. Экстрагирование в системе твердое тело-жидкость [Текст] / В. М. Лиснянский, Г. А. Аксельруд. – Л. : Химия, 1974. – 256 с.

23. Лыков, А. В. Теория переноса энергии и вещества [Текст] / А. В. Лыков, Ю. А. Михайлов. – Минск : Изд-во АНБССР, 1959. – 330 с.

24. Мазур, О. В. Удосконалення технології підготовки соняшникової макухи до видобування олії [Текст] : дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.18.06 О. В. Мазур. – Технологія жирів, ефірних масел і парфумерно-косметичних продуктів. – Харків, 2013. –160 с.







Copyright (c) 2014 Павло Федорович Петік, Валерій Васильович Гірман, Олена Валеріївна Мазур

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN (print) 1729-3774, ISSN (on-line) 1729-4061