Чорний В. М. Обґрунтування та апаратурне оформлення періодичного віброекстрагування цільових компонентів з бурштину

Дисертаційна робота присвячена дослідженню масообміну в системі рідина – тверде тіло при періодичному вібраційному екстрагуванні бурштину, вибору найефективніших конструкцій віброперемішуючих пристроїв та створення удосконалених екстракторів періодичної дії, що забезпечують раціональну переробку бурштину. Встановлено вплив режимних та технологічних параметрів на процес екстрагування бурштину. Одержані математичні моделі дозволяють прогнозувати якісні характеристики екстрактів та оптимізувати періодичне віброекстрагування цільових компонентів з бурштину. Розроблені нові конструкції екстракторів періодичної дії з віброперемішувальними пристроями, що забезпечують поглиблену переробку сировини за рахунок створення ефективних гідродинамічних умов проведення процесу. Актуальність проблеми дослідження зумовлена відсутністю способів переробки викопних смол та відповідної екстракційної апаратури для використання в харчовій, косметичній, парфумерній, фармацевтичній та інших галузях промисловості, що вимагає їх розробку з подальшим науковим обґрунтуванням. Перспективним шляхом такої переробки може бути застосування екстрагування на основі пульсаційних ефектів з метою отримання екстрактів, що мають в своєму складі цільові компоненти перероблюваної сировини. Тому дослідження і розроблення нової екстракційної апаратури, що працює на основі низькочастотних механічних коливань з активними гідродинамічними режимами з метою раціональної та поглибленої переробки сировини є актуальною та перспективною тематикою. Сформовано висновки дисертаційного дослідження та визначено перспективні напрямки подальших технічних розробок. Наукова новизна одержаних результатів полягає в розвитку теорії періодичного екстрагування цільових компонентів з бурштину, що базується на уявленнях дифузійних властивостей сировини та масооміну на всіх масштабних рівнях, а саме: - вперше досліджено дифузійні властивості викопного бурштину. Результати узагальнені рівняннями регресії, які встановлюють зв’язок виходу цільових компонентів сировини від фракційного складу сировини, температури, гідромодуля, тривалості, що дозволило визначити оптимальні режимні параметри процесу: частота коливань віброперемішувального пристрою 2–9 Гц, амплітуда 10–20 мм, гідромодуль 4–10:1, температура 55–75 °С та середньої крупності частинок сировини 1–3 мм; - виходячи з умов взаємодії малополярних розчинників та сировини при віброекстрагуванні досліджено зовнішній масообмін під час використання віброперемішувальних дисків з різною перфорацією з використанням модельної сировини. Результати узагальнені математичним описом, що встановлює зв'язок інтенсивності масообміну з гідродинамічними умовами; - вперше встановлено мікроелементний склад, склад летких речовин та антиоксидантні властивості екстрактів бурштину, в яких 81 – 93 % від загального досліджуваного вмісту мікроелементів є Цинк та Алюміній та рівень їх токсичних доз в отриманих екстрактах; - експериментально встановлено, що електроіскрова обробка бурштину перед його екстрагуванням 250 розрядами з напругою 50 кВт та енергією 15,6 кДж кожен, суттєво інтенсифікує внутрішнє та зовнішнє масоперенесення та підвищує якість екстракту за рахунок збільшення поверхні контакту фаз та розриву полімерних ланцюгів бурштину. Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному: - експериментально обґрунтовано ефективність та доцільність застосування етанолу як екстагента при віброекстрагуванні з бурштину; - встановлено, що попереднє плавлення бурштину перед екстрагуванням етанолом дозволяє в 1,5 – 2 рази збільшити вихід сухих речовин; - розроблено експрес методику визначення вмісту органічних кислот в екстрактах бурштину, що відзначається своєю простотою та може використовуватися в технохімічному контролі процесу виробництва екстрактів; - виконано ескізні проекти нових конструкцій віброекстракторів та віброперемішуючих пристроїв, здатних забезпечувати поглиблену переробку бурштину, а також ескізний проект віброекстрактора з надвисокочастотною камерою з проміжною обробкою сировини в полі мікрохвильового випромінення. Технічна новизна апаратів підтверджена патентами України; - обґрунтовано та розроблено способи та апаратурно-технологічну схему поглибленої переробки бурштину із застосуванням періодичного віброекстрагування. Технічна новизна підтверджена патентом України; - результати дисертаційної роботи впроваджуються у навчальний процес при підготовці фахівців напряму «Харчові технології» та «Хімічні технології» при вивчені дисциплін «Процеси і апарати харчових виробництв» та «Процеси і апарати хімічних виробництв», а також використані ТОВ «Мігма», м. Київ під час проєктування виробництва питної води з екстрактом бурштину, що підтверджено відповідним актом впровадження.