3.2.Екстракція зародків пшениці

Е проростків пшениці забезпечує максимальне вилучення цінних компонентів. В основі цієї Е лежить здатність цінних поживних речовин розчинятися в органічному розчиннику, у ролі якого ми обрали етиловий спирт. Е розчинником відбувається за допомогою дифузії: молекулярної і конвективної. Рушійною силою дифузії є різниця концентрації всередині подрібнених проростків пшениці та поза ними. При змішуванні екстрагованого матеріалу з розчинником відбувається змочування розчинником поверхні частинок матеріалу, заповнення усіх пір структури подрібненої сировини. При цьому розчиняється поживні речовини, що знаходяться у вільному стані на поверхні зруйнованих проростків пшениці. Далі розчинник проникає через клітинні оболонки та розчиняє поживні речовини в незруйнованих і деформованих клітинах. Утворений розчин поживних речовин у розчиннику під дією різниці концентрації рухається до поверхні екстрагованого матеріалу, виходить на його поверхню і переходить у розчинник.

Оптимальні умови екстрагування залежать від ступеня подрібнення, гідромодуля затирання проростків пшениці, температури, вологості та часу проведення даного процесу. Найбільш швидко Е поживних речовин проходить, коли проростки попередньо подрібнили, тоді як із незруйнованих клітин процес вилучення цільових компонентів проходить повільно. Тому при підготовці екстракційного матеріалу слід зруйнувати його клітинну структуру, вивільнивши при цьому поживні речовини. Для забезпечення хорошого просування розчинника через компоненти проростків необхідно, щоб розмір часток зруйнованих клітин був від 0,5 до 1 мм і була певна форма частинок – пелюстка, крупка, гранули. Гідромодуль затирання складає 1:3, тобто на 1 кг сировини береться три літри води (гр. 3.1.).

Гр.3.1. Залежність часу екстракції від гідромодуля затирання при концентрації етанолу 50 %.

Установлено, що для проростків пшениці найбільший вихід екстрактивних речовин – 60% - і найменша тривалість процесу екстрагування – 1,2 год – має місце при використанні 50%-го етанолу (гр. 3.2., 3.3.., відповідно). Процес вилучення екстрактивних речовин на дослідно-промисловій установці в активних гідродинамічних режимах протікає істотно швидше і продуктивніше порівняно з традиційним настоюванням, яке триває більше 32 діб.

Гр.3.2. Залежність ступеня виділення екстрагованих речовин від концентрації етанолу при температурі 45°С.

Гр.3.3. Залежність часу екстракції від концентрації етанолу.

Із ростом температури збільшується частка екстрактивних речовин. Так, при t = 20°С ступінь виділення вітаміну Е склав 36%, а при 45°С – 63% (гр.3.4.). Однак при збільшенні температури слід враховувати лабільність видобутих компонентів і енергетичну доцільність.

Гр. 3.4. Залежність ступеня виділення екстрагованих речовин від температури при концентрації етанолу 50 %.

Ступінь подрібнення сировини помітно впливає на вихід екстрактивних речовин і тривалість процесу екстрагування. Занадто сильне подрібнення уповільнює процес екстрагування внаслідок забивання шнеків екстрактора. Так, при l = 3 мм спостерігається найменша тривалість процесу - 3 год, а при l = 2 мм час екстрагування збільшується до 3,4 год (гр.3.5.)

Гр. 3.5. Залежність часу екстракції від ступеня подрібнення проростків пшениці при концентрації етанолу 50 % та температурі 45°С.

У процесі виробництва «Глюкорну» був використаний шнековий вертикальний екстрактор, тому детальніше розберемося із його будовою. Великий об’єм робочих зон та невеликі енерговитрати на здійснення процесу дозволяють використовувати ці апарати для переробки сировини з низькими дифузійними властивостями та великою тривалістю екстрагування – 0,5-1 3год.

Отже, шнековий вертикальний екстрактор (рис. 2.7.) складається із трьох основних частин: завантажувальної колони (1), поперечного з'єднуючого шнека (2) та екстракційної колони (3). Завантажувальна колона, у якій також протікає процес екстрагування, являє собою вертикальний циліндр із обертовим усередині нього шнековим валом. Пір'я шнека мають отвори. Горизонтальний вал служить для передачі твердого матеріалу (сировини) в екстракційну колону, яка має вигляд вертикального циліндра, всередині якого обертається шнековий вал.

Рис. 2.7. Вертикальний шнековий екстрактор.

Сировину, яка екстрагуються, постійно завантажується через люк і рухом шнека регулюється її подача вниз. Горизонтальним шнеком матеріал подається в екстракційну колону, у якій він піднімається вгору шнековим валом. У верхній частині матеріал (шрот) віджимається від надлишків екстрагента, який далі позбавлений екстрактивних речовин, виштовхується з екстрактора. У верхню частину екстракційної колони безперервно подається екстрагент, який рухається назустріч матеріалу. При цьому він постійно насичується екстрактивними речовинами та у вигляді концентрованої витяжки безперервно витікає із верхньої частини завантажувальної колони.