БІЛИЙ Д. В. ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ОБЛАДНАННЯ З ПЕРЕРОБКИ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ ЕКСТРАКЦІЄЮ ЗРІДЖЕНИМИ ГАЗАМИ І КРІОСУБЛІМАЦІЙНИМ ФРАКЦІОНУВАННЯМ

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0826U002953

Облікова картка дисертації

0826U002953.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 181 - Харчові технології

01-07-2026

Спеціалізована вчена рада

PhD 13335

Державний біотехнологічний університет

Анотація

Дисертаційна робота присвячена вирішенню наукової задачі щодо вдосконалення технологій та обладнання комплексної переробки рослинної сировини методами кріосублімаційного фракціонування та екстрагування зрідженими хладонами. Актуальність дослідження зумовлена потребою у створенні ресурсоефективних і екологічно безпечних низькотемпературних технологій, які забезпечують максимальне збереження біологічно активних речовин. Кріосублімаційне фракціонування дозволяє отримувати сублімовану тверду фракцію та кріосублімат — рідинну фракцію, збагачену вітамінами, мікроелементами, амінокислотами та молекулярними комплексами. Екстрагування зрідженими хладонами характеризується високою селективністю, низькими температурами процесу, легким розділенням екстракту й розчинника, мінімальним залишком екстрагенту, хімічною інертністю, негорючістю та низькою токсичністю. Отримані продукти можуть використовуватися як натуральні смакові й ароматоутворювальні добавки, компоненти лікувально-профілактичних препаратів і косметичних засобів. Метою дослідження є вдосконалення технології та обладнання для отримання екстрактів із рослинної сировини методами екстракції у зріджених газах і кріосублімаційного фракціонування. Для досягнення мети проаналізовано сучасні методи екстрагування, визначено їх переваги й недоліки; обґрунтовано вибір рослинної сировини; доведено перспективність застосування зріджених хладонів для вилучення ліпідних фракцій; проведено експериментальні дослідження кріосублімації та хладонового екстрагування; визначено хімічний склад і показники якості отриманих фракцій та екстрактів; запропоновано модель кінетики екстрагування і шляхи вдосконалення екстракційної установки. У першому розділі проведено порівняльний огляд традиційних і сучасних методів екстрагування рослинної сировини, визначено їх технологічні особливості, переваги та обмеження. Обґрунтовано вибір хладонової екстракції як ефективного способу вилучення ліпідних фракцій, що забезпечує збереження кольору, аромату, смакових властивостей, відсутність мікробіологічного забруднення та повне видалення розчинника. Проаналізовано характеристики хладонів як екстрагентів, конструкції обладнання, а також доцільність застосування сублімаційного сушіння і кріосублімаційного фракціонування. У другому розділі охарактеризовано об’єкти дослідження: петрушку кучеряву, топінамбур, лавр благородний, кмин чорний, календулу лікарську та амарант. Описано методики підготовки сировини до комплексної переробки, зокрема кріоподрібнення та сублімаційне сушіння, а також обладнання для проведення експериментів. Наведено методики аналізу фізико-хімічних показників хладонових екстрактів, сублімованих твердих і рідинних фракцій із використанням газової хроматографії, спектрофотометрії, визначення сухих речовин і числа аромату. У третьому розділі експериментально досліджено процес екстрагування ліпідних фракцій із біологічної сировини зрідженими хладонами на установці з триступеневою кріогенною системою рекуперації розчинників. Встановлено вплив температури й тиску на вихід екстракту, визначено енергію активації процесу, досліджено склад ліпідних фракцій та ідентифіковано близько 75 % компонентів хладонових екстрактів. Підтверджено здатність методу вилучати широкий спектр неполярних речовин і доведено працездатність кріосублімаційного фракціонування для виділення фракцій із молекулярною масою до 300 а. о. м. У четвертому розділі запропоновано модель кінетики екстрагування у вигляді системи двох диференціальних рівнянь, яка враховує змінну концентрацію на міжфазній поверхні та в об’ємі розчинника. Отримано аналітичний розв’язок рівняння кінетики для цільового компонента у твердій і рідинній фазах з урахуванням масообмінних чисел подібності, геометрії частинки сировини, співвідношення об’ємів екстрагенту й сировини та константи фазової рівноваги. Експериментально підтверджено оптимальний режим екстрагування. У п’ятому розділі наведено показники безпеки, органолептичні та фізико-хімічні властивості хладонових екстрактів і кріосубліматів. Розроблено технологічну блок-схему комплексної кріопереробки рослинної сировини. Запропоновано вдосконалення установки хладонової екстракції шляхом упровадження азотного уловлювача, що підвищує ефективність процесу та знижує енерговитрати. Проведено розрахунок економічної ефективності й підтверджено доцільність використання технології. Результати дослідження впроваджено у навчальний процес ДБТУ та виробництво на підприємствах ТОВ «М’ясний Цех» і ТОВ «Кул Фекторі».

Читати повністю

Публікації

1. V. Evlach, V. Potapov, I. Piliugina, G. Vlasenko, D. Bilyi. Analysis of chlorodieluoromethane extract of bay leaf by gas chromatography with different kinds of detection // Journal of Chemistry and Technologies, 2021, 29(2). – Р. 321-330

2. O.I. Osetskyi, S.S. Sevastianov, V.V. Yevlash, V.O. Potapov, I.S. Piliugina, D.V. Bilyi. Low-Temperature Extraction of Lipid Fractions from Vegetable Raw Materials Using Lique fied Freons // Problems of Cryobiology and Cryomedicine. Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv, 2023. – Р. 38-49 (Scopus)

3. Bilyi D. Influence of the drying process of Jerusalem artichoke by cryosublimation fractionationon inulin content/V.Yevlash, V. Potapov, I. Piliugina, О. Petrenko, D. Bilyi, O. Osetskyi, S. Sevastianov // Journal of Chemistry and Technologies. – Dnipro: DNU, 2024. – Vol.32(4). – Р. 1063-1072 (Scopus).

1. Potapov V.O., Belyi D.V. Prospects for the Application of Chladone Extraction in the Food Industry // Kazakhstan-Refrigeration 2023: Proceeding of the Conference. – Алматы: АТУ, 2023. - Р. 78-80.

2. Potapov V.O., Belyi D.V. Implementation of a cryogenic refrigerant vapor trap in a liquefied gas extraction plant // Kazakhstan-Refrigeration: Proceeding of the Conference. 12 – Алматы: АТУ, 2025. - Р. 59-64

6. Потапов, В.О., Цуркан, М. М., Білий, Д.В. Аналітична модель кінетики екстракції зрідженими газами // Scientific Works / ОНТУ. Одеса: ОНАХТ, 2025, 89 (1), С. 27-34.

1. Потапов В. О., Білий Д. В. Особливості технологічного процесу кріосумблімаційного сушіння рослинної сировини // Нові технології і обладнання харчових та переробних виробництв: матеріали І Всеукр. наук.-практ. інтернет- конференції (Полтава, 19-20 квітня 2023 р.) / ПДАУ. С.62-68.

2. Потапов В.О., Білий Д.В. Теоретичний аналіз процесу кріосублімаційного фракціонування біоматеріалів // Сучасні проблеми холодильної техніки та технології. XІV Всеукр. науково-техн. конф. (21-22 вересня 2023 р.) Одеса, Україна: ОНТУ. С. 12-15.

3. Потапов В.О., Білий Д.В. Особливості процесу сумблімаційного сушіння рослинної сировини // Стан, досягнення і перспективи холодильної техніки і технології: Всеукр. науково-техн. конф. асп. та здоб. вищ. осв., (Одеса, 19-20 квітня 2023р.) / ОНТУ. С. 12-14.

4. Потапов В.О., Білий Д. В., Штепа Р. В. Перспективи застосування хладонової екстракції в харчовій промисловості // Молодь і Індустрія 4.0 в xxi столітті: матеріали ХІХ міжнародного форуму молоді, 6-7 квітня 2023р.; Держ. біотехнол. ун-т.: ДБТУ, 2023. С. 80.

5. Потапов Д.В., Білий Д. В. Технологія кріосублімаційного фракціонування рослинної сировини // Електроенергетика, електромеханіка та технології в АПК: Міжнар. науково-практ. конф., 6 листопада 2024р.; Держ. біотехнол. ун-т.: ДБТУ, 13 2024. С. 285-286.

6. Потапов В.О., Білий Д.В. Експериментальне вивчення даних процесу хладонової екстракції рослинної сировини // Актуальні проблеми енергетики та екології: Всеукр. науково-техн. конф., (Одеса, 3-4 жовтня 2024р.) / ОНТУ. С. 17-18.

7 Потапов В. О., Білий Д. В. Перспективи використання кріоподрібнювача на етапі підготовки рослінної сировини до комплексної переробки // Нові технології і обладнання харчових та переробних виробництв: Матеріали Всеукраїнського науково-практичного інтернет-семінару (Полтава, 24 квітня 2025 р.) / ПДАУ, 2025. С.39-42.

8. Потапов В.О., Білий Д.В. Технологія комплексної переробки рослінної сировини з використанням кріогенних методів підготовки та вилучення ліпофільних фракцій // Стан, досягнення і перспективи холодильної техніки і технології: Всеукр. науково-техн. конф. мол. вч. та здоб. вищ. осв., (Одеса, 14-15 квітня 2025р.) / ОНТУ, 2025. С. 26-28

9. Потапов В.О., Білий Д.В. Порівняння кінетичних моделей екстракції зрідженими хладонами // Сучасні проблеми холодильної техніки та технології: XV Всеукр. науково-техн. конф., (Одеса, 23-25 жовтня 2025р.) / ОНТУ, 2025. С. 28-30.

10. Білий Д. В., П’ятаков П.А. Застосування кріоподрібнювача для переробки рослінної сировини // Молодь і Індустрія 4.0 в xxi столітті: матеріали ХХІ міжнародного форуму молоді, 10-11 квітня 2025р.; Держ. біотехнол. ун-т. : ДБТУ, 2025. С. 350.

11. Потапов В.О., Білий Д.В. Аналітична модель кінетики екстракції зрідженими газами // Електроенергетика, електромеханіка та технології в апк: матеріали Міжнар. науково-практ.конф., (Харків, 5 листопада 2025р.) / Держ. біотехнол. ун-т. : ДБТУ, 2025. С. 261-262.

12. Victoria Evlach, Vladimir Potapov, Inna Piliugina, Dmytro Bilyi. Quantitative determination of substances that determine the aroma of the extract of a laurel leaf // 2ND International scientific conference “Chemical technology and engineering”, June 24-28, 2019 / Lviv, 2019. Lviv Polytechnic National University.

13. Потапов В.А., Белый Д.В. Экспериментальное изучение процесса 14 хладоновой экстракции лаврового листа // Холод в біології та медицині – 2019: 43-а щорічна конференція молодих вчених, 27-29 травня 2019 р.: [тези доп.] / Харків: ІПКІК НАН Украіни, кафедра UNESCO з кріобіології, 2019. – С. 31.

14. Потапов В.О., Якушенко Є.М., Білий Д.В. Хладонова екстракція лаврового листа // Розвиток харчових виробництв, ресторанного та готельного господарств і торгівлі: проблеми, перспективи, ефективність : Міжнародна науково-практична конференція, 15 травня 2019 р. : [тези у 2-х ч.] / редкол. : О. І. Черевко [та ін.]. – Харків : ХДУХТ, 2019. – Ч. 1. – С. 243

Патент на корисну модель №141093 Україна: C11B1/10, B01D11/02, A61K36/00. Спосіб отримання однорідних ліпофільних комплексів з рослинної сировини / В. О. Потапов, Д. В. Білий, П. В. Іванніков. № u 2019 08259; заявл. 15.07.2019; опубл. 25.03.2020, Бюл. № 6/2020. 6 с.

Читати повністю

Файли

autoreferat-Анотація_Білий_без_змісту (1).pdf

bilyi-dys.pdf

Схожі дисертації

0826U002903

Божко Анастасія Юріївна

Удосконалення технології заварних тістечок з додаванням порошку керобу та розроблення критеріїв їх ідентифікації

0826U002268

Ларін Віталій Володимирович

Удосконалення технології червоних столових сухих вин в умовах зміни клімату

0826U002283

Городецький Едуард Робертович

Удосконалення технології червоних вин з використанням екзогенних фенольних компонентів

0826U002284

Алексович Вікторія Василівна

Удосконалення технології столових вин за допомогою використання дубової альтернативи

0826U002151

Клименко Оксана Григорівна

Розроблення технологій сирів сулугуні з термопластифікацією сирної маси, збагачених пробіотиками та насінням.