Новый способ паровой дистилляции плодов кориандра

В настоящее время кориандр является основной эфиромасличной культурой, возделываемой и перерабатываемой в России. Ежегодно в России производится от 120 до 180 тонн кориандрового эфирного масла, которое полностью экспортируется.

До распада СССР кориандр перерабатывался на двух крупных эфиромаслоэкстракционных комбинатах Алексеевском (Белгородская область) и Усть-Лабинском (Краснодарский край) с использованием аппаратов непрерывного действия большой (до 320 тонн в сутки) единичной мощности, которые по всем технологическим показателям (степень извлечения, качество получаемого эфирного масла,  энерго- и трудозатратам) превосходили аппараты периодического действия.

После распада СССР произошла децентрализация переработки, и перерабатывающие предприятия перешли на контейнерную технологию, которая вследствие особенности осуществления процесса и специфики оборудования оказалась регрессивной. По нашим расчетам степень извлечения кориандрового эфирного масла при использовании контейнерной технологии переработки не превышает 75 % от его содержания в исходном сырье, а расход пара и воды в 3-4 раза больше, чем при использовании непрерывно-действующего оборудования.

Все это приводит к ежегодным потерям кориандрового эфирного масла в размере 25-30 тонн на сумму не менее 110 млн. руб.

В этой связи совершенствование технологии переработки кориандра является чрезвычайно актуальной проблемой.

В качестве основы разработки нового способа переработки плодов кориандра паровой дистилляцией был принят один из наиболее прогрессивных способов осуществления гетерогенных технологических процессов с твердой фазой: псевдоожижение[1].

 Гидравлическое сопротивление слоя измельченного кориандра с эквивалентным диаметром 1,2 мм определяли на специальной установке, используя в качестве рабочего агента воздух, поскольку работа с водяным паром связана с определенными техническими трудностями.

Скорость начала псевдоожижения при использовании водяного пара определяли расчетным путем, исходя из равенства в обоих случаях критерия Рейнольдса (Re):

W_п = W_в·  ,                        (1)

где W – скорость начала псевдоожижения, м/с

γ – масса 1 м³ рабочего агента, кг/м³

µ - динамическая вязкость, пас·с

в и п – индексы, соответственно для воздуха и водяного пара

Опыты проводили при высоте слоя кориандра 50 – 300 мм и скорости воздуха 0,120 – 0,592 м/с. Полученные данные показали, что переход в псевдоожиженное состояние осуществляется для слоев разной высоты в интервале скоростей водяного пара равным 0,6 – 0,8 м/с.

Однозначное значение скорости перехода слоя в псевдоожиженное состояние получаем при использовании   зависимости:

Re_кр =  ,                          (2)

где  Ar – критерий Архимеда

В условиях наших опытов рассчитанная по уравнению (2) скорость начала псевдокипения составила 0,76 м/с.

Основные характеристики слоя плодов кориандра приведены в табл.1.

Таблица 1.

Основные характеристики  слоя плодов кориандра

Исследования кинетики извлечения эфирного масла из измельченных плодов кориандра показали (табл.2), что использование способа псевдоожижения позволяет существенно интенсифицировать извлечение за счет уменьшения (исчезновения) блокировки поверхности массообмена, неизбежной при неподвижном слое материала и уменьшения внешнедифузионного сопротивления при массообмене.

Таблица 2.

Кинетика извлечения эфирного масла из плодов кориандра

Несмотря на существенную интенсификацию процесса извлечения эфирного масла из измельченных плодов кориандра при использовании кипящего слоя проведенные исследования позволяют сделать вывод, что  практическое использование псевдосжижения, в его классическом варианте, для паровой дистилляции плодов кориандра неприемлемо из-за полидисперсности материала по размерам и структуре, приводящее, вследствии различных аэродинамических свойств, к сепарации частей измельченного сырья, а так же из – за большого  расхода водяного пара, необходимого для осуществления такого способа.

К основным недостаткам способа следует также отнести невозможность организации противотока и, следовательно, невозможность осуществления процесса массообмена при максимальной движущей силе.

Идея предложенного нами [2] способа организации близкого к псевдокипению слоя сырья заключается в том, что в аппарате непрерывного действия для паровой дистилляции измельченный материал перемещается разновеликими по размерам лопастями, расположенными на осевом валу по винтовой линии наклонно к вертикальной оси, в направлении противоположном его гравитационному движению.

Стендовая проверка новой технологи переработки плодов кориандра показала,что при скорости водяного пара равной 0.46 м/с ( 0.6W_пс) и порозности слоя 0.52 степень извлечения эфирного масла составила 93% при времени дистилляции равным 25 мин.

Физико-химические показатели кориандрового эфирного масла, полученного с использованием нового способа переработки полностью соответствуют НТД, причем содержание основного компонента эфирного масла-линалоола составила 77.2%, что на 5% больше, чем при дистилляции в неподвижном слое сырья.

Проведенные исследования позволили разработать аппарат непрерывного действия для переработки плодов кориандра основные технологические характеристики которого приведены в табл. 3.

Экономический эффект от внедрения нового способа переработки плодов кориандра составит не менее 8 тыс. руб. на каждую тонну переработанного сырья.