Способ производства красителя из шелухи лука

 

Использование: в пищевой и текстильной промышленности, в частности, при производстве красителя из растительного сырья. Сущность изобретения: шелуху лука экстрагируют жидким аммиаком при давлении выше атмосферного, экстракт отделяют и концентрируют повышением температуры и/или снижением давления. 6 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии производства красителя из растительного сырья и может быть использовано в пищевой и текстильной промышленности.

Известен способ производства красителя из шелухи лука, включающий экстракцию шелухи водным раствором щелочи, отделение экстракта и его концентрирование с отгонкой паров экстрагента (Ветчинкин А.Р. Естественные органические красящие вещества. Саратов: Приволжское книжное издательство, 1966, с. 111).

Недостатками этого способа являются большое количество балластных веществ в экстракте и высокая энергоемкость его концентрирования.

В предлагаемом способе производства красителя из шелухи лука, включающем экстракцию шелухи щелочным экстрагентом, отделение экстракта и его концентрирование с отгонкой паров экстрагента, согласно изобретению в качестве экстрагента используют жидкий аммиак при давлении выше атмосферного, а концентрирование осуществляют повышением температуры и/или снижением давления.

Это позволяет исключить переход в экстракт большой части водорастворимых балластных веществ, а также снизить энергоемкость концентрирования за счет использования экстрагента с меньшей удельной теплоемкостью.

В предпочтительном варианте перед экстракцией шелуху обрабатывают потоком двуокиси углерода в сверхкритическом состоянии для удаления поверхностного гидрофобного кутикулярного слоя, не растворимого в аммиаке, и облегчения диффузии аммиака в шелуху лука.

В другом предпочтительном варианте экстракцию осуществляют в непрерывном потоке экстрагента.

Это снижает концентрацию экстракта на поверхности контакта фаз и ускоряет ее обновление, что интенсифицирует процесс экстракции.

В этом случае для снижения расхода экстрагента его пары со стадии концентрирования экстракта конденсируют с последующим возвратом на стадию экстракции.

В этом случае желательно осуществлять конденсацию по меньшей мере части паров экстрагента непосредственно в экстракционной смеси при барботировании.

Этот позволяет перемешивать сырье и экстрагент пузырьками паров экстрагента, ускоряя обновление поверхности контакта фаз, а также генерировать ударную волну акустической частоты, во фронте которой при схлопывании пузырьков газовой фазы экстрагента в жидкой фазе происходит кавитационное изменение давления, разрушающее клеточную структуру сырья, нарушающее целостность его клеточных оболочек, что увеличивает поверхность контакта фаз и снижает диффузионное сопротивление, интенсифицирующее массообменные процессы.

В этом случае желательно перед барботированием подвергать пары экстрагента адиабатному расширению.

Это позволят снизить потенциальную энергию паров экстрагента, увеличив кинетическую, что увеличивает путь проскока пузырьков пара экстрагента до конденсации, увеличивая скорость обновления поверхности контакта фаз при усилении перемешивания, и снизить энергоемкость их конденсации, за счет чего увеличить расход паров, подвергаемых конденсации в экстракционной смеси, и энергоемкость генерируемых колебаний.

Последним предпочтительным вариантом предусмотрено осуществление в процессе экстракции по меньшей мере однократного полного слива экстрагента, сброс давления в сырье до атмосферного и возврата экстрагента с повышением давления выше атмосферного.

Это позволяет за счет вскипания при сбросе давления впитанного сырьем экстрагента разрушить его клеточную структуру, нарушить целостность клеточных оболочек, что увеличивает поверхность контакта фаз и снижает диффузионное сопротивление, интенсифицируя процесс экстракции аналогично обработке сырья ударной волной с акустической частотой.

Способ реализуется следующим образом.

Шелуху лука, желательно обработанную потоком двуокиси углерода в сверхкритическом состоянии для удаления поверхностного гидрофобного кутикулярного слоя, не растворимого в аммиаке, загружают в экстрактор, герметизируют его и обрабатывают жидким аммиаком при давлении выше атмосферного и температуре, близкой к температуре окружающей среды, заливкой и настаиванием или в непрерывном потоке.

При обработке шелухи в непрерывном потоке экстракт, непрерывно отводимый из экстракционной смеси, концентрируют по мере поступления повышением температуры и/или снижением давления с отгонкой паров экстрагента, которые для снижения его расхода конденсируют и возвращают в цикл на стадию экстракции. Возможно осуществление конденсации паров экстрагента непосредственно в экстракционном объеме при барботировании, желательно после адиабатного расширения, которое снижает потенциальную энергию паров аммиака и увеличивает кинетическую, что позволяет увеличить длину проскока пузырьков до конденсации и увеличить расход паров за счет снижения энергоемкости их конденсации. Проскок пузырьков до конденсации при барботировании в экстракционную смесь приводит к перемешиванию сырья с экстрагентом, ускоряя обновление поверхности контакта фаз и интенсифицируя экстракцию. Конденсация паров экстрагента в жидкой фазе приводит к кавитационному изменению давления в экстракционной смеси с акустической частотой, что интенсифицирует массообменные процессы, разрушает клеточную структуру сырья и нарушает целостность клеточных оболочек, развивая поверхность контакта фаз и снижая диффузионное сопротивление, что интенсифицирует процесс экстракции. Энергоемкость генерируемых колебаний давления тем выше, чем больше количество сконденсированного в экстракционной смеси пара экстрагента.

При обработке шелухи лука заливкой и настаиванием осуществляют о меньшей мере однократный слив экстрагента, сброс давления в обрабатываемом сырье до атмосферного путем разгерметизации экстрактора, при котором впитанный сырьем экстрагент вскипает с резким увеличением объема, что приводит к разрушению клеточной структуры сырья и нарушению целостности клеточных оболочек. Это развивает поверхность контакта фаз и интенсифицирует процесс экстракции при последующем возврате экстрагента с одновременным повышением давления до исходного значения после герметизации экстрактора.

После завершения экстракции экстракт отделяют полностью от шрота обработанного сырья и концентрируют повышением температуры и/или снижением давления. При выносе экстракта в зону атмосферного давления из него окончательно удаляются остатки экстрагента, переходящего в газовую фазу при атмосферном давлении. Полученный краситель содержит минимальное количество сопутствующих водорастворимых веществ, не обладающих окраской за счет использования безводного экстрагента.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество получаемого красителя за счет сокращения содержания балластных примесей и снизить энергоемкость процесса получения красителя на величину, пропорциональную разности удельных теплоемкостей воды и жидкого аммиака и их удельного расхода на единицу массы красителя.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КРАСИТЕЛЯ ИЗ ШЕЛУХИ ЛУКА, предусматривающий экстракцию шелухи лука щелочным экстрагентом, отделение экстракта и его концентрирование с отгонкой паров экстрагента, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют жидкий аммиак при давлении выше атмосферного, а концентрирование экстракта осуществляют повышением температуры и/или снижением давления.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед экстракцией шелуху лука обрабатывают потоком двуокиси углерода в сверхкритическом состоянии.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что экстракцию осуществляют в непрерывном потоке экстрагента.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пары экстрагента конденсируют с последующим возвратом на стадию экстракции.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что по меньшей мере часть паров экстрагента конденсируют непосредственно в экстракционной смеси при барботировании.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что перед барботированием пары экстрагента подвергают адиабатному расширению.

7. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в процессе экстракции осуществляют по меньшей мере однократный полный слив экстрагента, сброс давления в обрабатываемом сырье до атмосферного и возврат экстрагента с повышением давления выше атмосферного.