Дмитрий Петрович Иовлев, заместитель директора по инновациям
ул. Шаляпина, д. 14/83, г. Казань, 420049тел.: 8 (843) 570 23 18
Dmitry P. Iovlev, deputy director for Innovation
14/83 Shalyapin str., Kazan, 420049tel.: 8 (843) 570 23 18
Мансур Инсафович Фарахов, директор, доктор технических наук
ул. Шаляпина, д. 14/83, г. Казань, 420049тел.: 8 (843) 570 23 18
Mansur I. Farakhov, director, Doctor of Technical Sciences
14/83 Shalyapin str., Kazan, 420049tel.: 8 (843) 570 23 18
Роальд Рифкатович Акберов, научный консультант, старший научный сотрудник Лаборатории высокопроизводительных вычислений, медицинской кибернетики и машинного зрения Казанского (Приволжского) федерального университета, кандидат технических наук
ул. Шаляпина, д. 14/83, г. Казань, 420049тел.: 8 (843) 570 23 18
Roald R. Akberov, a scientific consultant, a senior researcher at the Laboratory of High-Performance Computing, Medical Cybernetics and Machine Vision, Kazan (the Volga Region) Federal University, Candidate of Technical Sciences
14/83 Shalyapin str., Kazan, 420049tel.: 8 (843) 570 23 18
Ильдар Равильевич Стекольщиков, инженер
ул. Шаляпина, д. 14/83, г. Казань, 420049тел.: 8 (843) 570 23 18
Ildar R. Stekolshchikov, an engineer
14/83 Shalyapin str., Kazan, 420049tel.: 8 (843) 570 23 18
Артем Владимирович Ахмеров, доцент кафедры «Энергообеспечение предприятий, строительство зданий и сооружений», кандидат химических наук
ул. Красносельская, д. 51, г. Казань, 420066
Artem V. Akhmerov, an associate professor of the Department of Energy Supply of Enterprises, Construction of Buildings and Structures, Candidate of Chemical Sciences
51 Krasnoselskaya str., Kazan, 420066
Корнеплоды цикория – ценный источник инулина и других полезных питательных веществ. Наиболее распространенное направление переработки – получение быстрорастворимого порошка цикория. Определяющим процессом при промышленной переработке является экстрагирование. Традиционные методы экстрагирования – мацерация, перколяция и экстрагирование в шнековом экстракторе – обладают рядом существенных недостатков, включая высокие капитальные и эксплуатационные затраты, низкое качество получаемого экстракта, сложность ремонта оборудования, малый межремонтный срок эксплуатации и др. Целью данного исследования является оценка технической возможности повышения эффективности процесса экстрагирования посредством применения пульсационных экстракторов непрерывного действия (ПЭНД) разработки ИВЦ «Инжехим», в которых заложен нестационарный противоточный режим взаимодействия сырья с экстрагентом. Отработка технических решений для ПЭНД проводилась на пилотной пульсационной установке (ППУ). Для экстрагирования использовался обжаренный дробленый (5–20 мм) цикорий с одного из действующих цикорных заводов. Соотношение цикорий : вода при экстрагировании составляло 1 : 4,5, что в 1,5–2,5 раза ниже, чем в традиционных экстракторах. Более низкая температура экстрагирования (до 85°С) в сочетании с меньшим временем экстрагирования (до 1 часа) способствует сохранению большего количества инулина и других питательных веществ по сравнению с традиционными способами. Результаты исследования в ППУ при указанных условиях подтвердили высокий выход водорастворимых сухих веществ (до 98%) без дополнительного измельчения. Предложена схема модернизации цикорного завода с наиболее распространенным перколяционным способом экстрагирования производительностью по сырью 400 кг/ч за счет применения ПЭНД. Показаны 3-D схемы предлагаемой модернизации. Приведена сравнительная оценка энергозатрат на проведение экстрагирования для разных способов. Результаты исследования свидетельствуют о работоспособности и высокой эффективности ПЭНД для экстрагирования цикория, что подтверждается снижением до 3,6 раз общих удельных энергозатрат на получение 1 кг растворимого порошка цикория по сравнению с традиционными экстракторами. Низкие капитальные и эксплуатационные затраты определяют перспективность использования ПЭНД для модернизации действующих цикорных заводов или создания новых энергоэффективных производств.
Chicory roots are a valuable source of inulin and other healthy nutrients. The most common direction of their industrial processing is instant chicory powder production. Extraction is the main process in the production. Conventional extraction methods, which include maceration, percolation and extraction in a screw extractor, have a number of significant drawbacks, including high capital and operating costs, low quality of the resulting extract, complexity in repairing equipment, short overhaul life, etc. The purpose of the present study was to assess the technical feasibility of increasing extraction process efficiency through using continuous pulsating extractors (CPE) developed by the Ingehim company, in which a non-stationary, countercurrent mode of interaction of raw materials with the extractant is incorporated. Testing of engineering solutions implemented in CPE was carried out at a pilot pulsating unit (PPU). For extraction, roasted and crushed (5–20 mm) chicory roots from one of the operating chicory factories were used. The ratio chicory : water during extraction was 1 : 4.5, which is 1.5–2.5 times lower than in conventional extractors. A lower extraction temperature (up to 85°C) combined with a shorter extraction time (up to 1 hour) may help retain more inulin and other nutrients as compared to conventional methods. The results of the study at the PPU under these conditions confirmed the high yield of water-soluble solids (up to 98%) without additional grinding. A scheme for the modernization of a chicory factory equipped with the most common percolation extraction equipment having a feed capacity of 400 kg/h is proposed through using CPE. 3D images of the proposed modernization are shown. A comparative assessment of energy consumption for extraction using different methods is given. The results of the study indicate the capability and high efficiency of CPE for extracting chicory, which is confirmed by a decrease of up to 3.6 times in the total specific energy consumption for obtaining 1 kg of instant chicory powder compared to conventional extractors. Low capital and operating costs determine the prospects for using CPE for the modernization of existing chicory factories or the creation of new energy-efficient factories.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.