Исследование процесса экстрагирования производных хлорофилла из петрушки кудрявой
Автор: Усатюк С.И., Пелехова Л.С., Усатюк Е.М.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Техника и технологии
Статья в выпуске: 1 (106), 2015 года.
Бесплатный доступ
Статья посвящена исследованию влияния таких параметров, как температура, продолжительность и гидромодуль, на процесс экстрагирования производных хлорофилла с петрушки кудрявой рафинированным подсолнечным маслом. Представлена математическая модель зависимости содержания производных хлорофилла от гидромодуля (Г = 10…25), температуры (t = 25…45ºС) и продолжительности (τ = 2... 10 час) процесса экстрагирования. Представленные результаты исследований могут быть использованы при разработке технологий растительных масел, обогащенных биологически активными веществами пряно-ароматического сырья.
Подсолнечное масло, производные хлорофилла, петрушка кудрявая, биологически активные вещества
Короткий адрес: https://sciup.org/140204769
IDR: 140204769
Текст научной статьи Исследование процесса экстрагирования производных хлорофилла из петрушки кудрявой
Одним из актуальных направлений развития пищевой промышленности является разработка высококачественных пищевых продуктов, обогащенных биологически активными веществами растительного сырья, которые в случае их ежедневного потребления способствуют ликвидации или предупреждению дефицита эссенциальных нутриентов. На рынке растительных масел популярность приобретают масла с улучшенными органолептическими показателями, полученные с использованием пряно-ароматического сырья [1-5]. Распространенным и доступным способом производства таких масел является экстрагирование, поэтому важно исследовать кинетику экстрагирования в системе подсолнечное масло: растительное сырье с установлением оптимальных параметров процесса.
Объекты и методы исследований
Целью научных исследований было установление влияния температуры, продолжительности и гидромодуля на процесс экстрагирования производных хлорофилла из петрушки кудрявой сушеной рафинированным подсолнечным маслом. Для реализации цели исследования был использован метод полного факторного эксперимента.
Масляные экстракты были получены по технологии, которая включает следующие этапы: подготовка растительного сырья (измельчение, настаивание спиртово-водным раствором), обработка подсолнечного масла подготовленным сырьем при разрежении с перемешиванием, отделение масла от растительного сырья фильтрацией [6]. В качестве растительного сырья использовали петрушку кудрявую сушеную как ценный источник БАВ природного происхождения.
Результаты и их обсуждение
Нами были определены параметры, которые влияют на процесс экстрагирования: температура (t), продолжительность (т), гидромодуль (Г, соотношение жидкой и твердой фаз). Разрежение и скорость перемешивания во время эксперимента являются постоянными величинами и составляют 3 мм.рт.с и 129 об/мин соответственно. За критерий оптимальности в готовом экстракте было принято количественное содержание производных хлорофилла (C хл , мг / 100 г). Таким образом, функция имеет вид:
С хл = / ( t Т Г) (1)
Зависимость исходной функции от входных параметров определено в виде полинома второго порядка и составлено уравнение регрессии:
Y = β 0 + β 1 X 1 + β 2 X 12 +β 3 X 2 + β 4 X 22 + β 5 X 3 + β 6 X 32 + β 12 X 1 X 2 + β 14 X 1 X 22
+ β 23 X 12 X 2 + β 15 X 1 X 3 + β 16 X 1 X 32 + β 25 X 12 X 3 +β 35 X 2 X 3 +β 36 X 2 X 32 +
β 45 X 22 X 3 + β 45 X 22 X 3 + β 46 X 22 X 32 (2)
где: β 0 , β 1 , β 2 , β 3 , β 5 , β 6 , β 12 , β 14 , β 23 , β 15 , β 16 , β 25 , β 35 , β 36 , β 45 , β 46 - коэффициенты уравнения регрессии.
Для проведения испытаний был составлен план эксперимента с указанным количеством опытов и пределами изменения факторов. Количество опытов определено по формуле:
N = 3 n = 3 3 = 27 (3) где n — количество входных факторов.
Исходное уравнение регрессии было нормализировано, превращены переменные Хi в безразмерные zi:
i
X X
где: Хі - значение фактора на верхнем «+» или нижнем «-» уровне; Х0 - значение фактора на 0-м уровне; ΔХі - шаг варьирования. После нормализации уравнение регрессии имеет вид:
Y = β 0 + β 1 Z 1 + β 2 Z 12 +β 3 Z 2 + β 4 Z 22 + β 5 Z 3 + β 6 Z 32 + β 12 Z 1 Z 2 + β 14 Z 1 Z 22 + β 23 Z 12 Z 2 + β 15 Z 1 Z 3 + β 16 Z 1 Z 32 + β 25 Z 12 Z 3 +β 35 Z 2 Z 3 +β 36 Z 2 Z 32 +
β 45 Z 22 Z 3 + β 45 Z 22 X 3 + β 46 Z 22 Z 32 (5)
Уровни и шаги варьирования влиятельных факторов приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Уровни и шаги варьирования факторов
Фактор |
Единицы измерения |
0-й уровень |
Шаг варьирования |
Верхний уровень «+» |
Нижний уровень «-» |
Х 1 (t) |
°С |
35 |
10 |
45 |
25 |
Х 2 (τ) |
час |
6 |
4 |
10 |
2 |
Х 3 (Г) |
17,5 |
7,5 |
25 |
10 |
Следующий шаг — построение матрицы полного трифакторного эксперимента, которая представлена в таблице 2.
Таблица 2 - Матрица полного трифакторного эксперимента
№ исследования |
z 0 |
z 1 |
z 2 |
z 3 |
y |
1 |
+ |
+ |
+ |
+ |
10,15 |
2 |
+ |
+ |
+ |
0 |
16,8 |
3 |
+ |
+ |
+ |
- |
20,6 |
4 |
+ |
+ |
0 |
+ |
8,71 |
5 |
+ |
+ |
0 |
0 |
13,72 |
6 |
+ |
+ |
0 |
- |
20,31 |
7 |
+ |
+ |
- |
+ |
7,2 |
8 |
+ |
+ |
- |
0 |
11,2 |
9 |
+ |
+ |
- |
- |
12,6 |
10 |
+ |
0 |
+ |
+ |
4,4 |
11 |
+ |
0 |
+ |
0 |
15,1 |
12 |
+ |
0 |
+ |
- |
21,2 |
13 |
+ |
0 |
0 |
+ |
3,97 |
14 |
+ |
0 |
0 |
0 |
7,6 |
15 |
+ |
0 |
0 |
- |
16,34 |
16 |
+ |
0 |
- |
+ |
3,1 |
17 |
+ |
0 |
- |
0 |
5,8 |
18 |
+ |
0 |
- |
- |
7,6 |
19 |
+ |
- |
+ |
+ |
3,675 |
20 |
+ |
- |
+ |
0 |
9,3 |
21 |
+ |
- |
+ |
- |
11,15 |
22 |
+ |
- |
0 |
+ |
2,72 |
23 |
+ |
- |
0 |
0 |
5,7 |
24 |
+ |
- |
0 |
- |
10,82 |
25 |
+ |
- |
- |
+ |
2,25 |
26 |
+ |
- |
- |
0 |
3,11 |
27 |
+ |
- |
- |
- |
6,7 |
Обработка данных, построение матема- кого пакета Statistica. Полученное уравнение тической модели и ее поверхностей отклика математической модели имеет вид:
были осуществлены с помощью статистичес-
Сфл = - 14,848 + 0,125 1 + 0,002 1 2 + 9,506 т- 1,281 т 2 + 2,331 Г- 0,002 Г 2 + + 0,147 t т + 0,019 t т 2 - 0,002 t 2 т - 0,065 1 Г - 0,001 t Г 2 + 0,001 t 2 Г -
- 1,164 тГ + 0,026 тГ 2 + 0,104 т 2 Г - 0,003 т 2 Г 2
Поверхности отклика полной математической модели второго порядка зависимости содержания производных хлорофилла от продолжительности процесса, температуры и гидромодуля приведены на рис. 1–3.

Рисунок 1 - Поверхность зависимости содержания производных хлорофилла от продолжительности и температуры при гидромодуле 17,5.

Рисунок 2 - Поверхность зависимости содержания производных хлорофилла от температуры и гидромодуля при продолжительности экстрагирования 6 час.
Рисунок 3

- Поверхность зависимости
содержания производных хлорофилла от продолжительности и
гидромодуля при температуре 35 ° С.
Выводы
Список литературы Исследование процесса экстрагирования производных хлорофилла из петрушки кудрявой
- Патент на полезную модель № 7569, МПК (2006) A23D 9/00. Салатное масло, обогащенное биологически активными веществами/М. М. Ржонцов. -№ u200502977; заявл. 31.03.2005; опубл. 15.06.2005, Бюл. № 6.
- Патент на изобретение № 50980, МПК (2006) A23D 9/00. Салатное масло с пряно-ароматическими веществами (варианты)/А. М. Василенко, Л. В. Миркушова, З. П. Федякина; заявитель -ЗАО «Харьковский жировой комби-нат». -№ 2001117447; заявл. 01.11.2001; опубл. 15.07.2004, Бюл. № 7.
- Патент на изобретение № 59932, МПК (2006) A23D 9/00. Масло салатное (варианты)/А. М. Василенко, З. П. Федякина, И. М. Демидов; заявитель -ЗАО «Харьковский жировой ком-бинат». -№ 2002129821; заявл. 09.12.2002; опубл. 16.05.2005, Бюл. № 5.
- Патент на полезную модель № 84909, МПК (2013.01) A23D 9/00. Витаминизированное облипихово-подсолнечное масло с функциональны-ми свойствами/А. А. Наторина, Н. А. Криковцева; заявитель -Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского. -№ u201303463; заявл. 21.03.2013; опубл. 11.11.2013, Бюл. № 21.
- Хаззаа И. Х. Экстрагирование липофиль-ных БАВ из травы зверобоя водно-масляными эмульсиями/И. Х. Хаззаа, В. А. Вайнштейн, Т. Х. Чибиляев//Химико-фармацевтический журнал. -2003. -Т 37. -№7. -С. 20-23.
- Усатюк С. И. Технология получения подсолнечного масла с повышенной биологи-ческой ценностью/С. И. Усатюк, Л. С. Пелехова//Прогрессивные техника и технологии пищевых производств ресторанного хозяйства и торговли. -2012. -Вип. 2 (16). -С. 25-28.