Получение витамина С из шиповника
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………..…………..3
1 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ………………………………………………....4
1.1 Ботаническая характеристика и географическое распространение……….4
1.2 Сырьевые запасы шиповника………………………………………………..5
1.3 Химический и витаминный состав плодов………………………………….6
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ВИТАМИННА С…….7
2.1 Технология комплексной переработки плодов………………………….….7
2.2 Описание технологической схемы производства витамина С…………….7
3 МАТЕРИАЛЬНЫЙ РАСЧЕТ…………………………………………………..9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….13
ВВЕДЕНИЕ
В данном курсовом проекте рассмотрена технологическая схема комплексной переработки плодов шиповника, в частности процесс получения витамина С. В курсовом проекте произведен материальный расчет, составлена схема потоков, также к данному курсовому проекту прилагаются чертежи: технологическая схема, конструкция основного аппарата – диффузора.
1 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ
Лечебные свойства шиповника известны давно. Об этом свидетельствуют рецепты лечебников XVII в. Однако применение плодов шиповника для лекарственных целей было крайне ограниченным. Переработка шиповника на концентраты витамина С началась после того, как в СССР Всесоюзным институтом растениеводства была установлена высокая антицинготная активность шиповника.
Ботаническая характеристика и географическое распространение
Шиповник принадлежит к семейству розовоцветных и представляет собой многолетний кустарник высотой от 0,5 до 6 м. Ветки и молодые побеги шиповника густо усажены шипами, листья сложные, эллиптической или яйцевидной формы (с пыльчатыми зубчиками по краям). Цветы розовые или белые. Плоды шиповника - ложные ягоды - имеют шаровидную, бутыльчатую или грушевидную форму и содержат большое количество семян. Цвет зрелых плодов - желтовато-красный или темно-красный. Мякоть плода внутри покрыта волосками. Шиповник растет по склонам оврагов, гор и в поймах рек, образуя заросли по лесным опушкам. Плоды созревают в августе-сентябре.
Наиболее богаты витамином С плоды шиповника, произрастающие в северной и средней полосе европейской части России и на Дальнем Востоке. Плоды шиповника, распространенного в южных районах (шиповник собачий), содержит меньшее количество витамина С (0,1— 0,2% на сухую массу). Самыми распространенными видами шиповника являются Роза коричная и Роза иглистая. Роза коричная с крупными розовыми или темно-красными пятилепестковыми цветами у основания черешка листьев имеет два изогнутых шипа. Плоды Розы коричной окрашены в оранжево-красный цвет, снабжены пятидольной чашечкой, не опадающей после созревания плодов. Роза иглистая в отличие от Розы коричной имеет на стволе и ветках тонкие прямые шипы. Плоды оранжево-красные, но не блестящие, а матовые.
Роза коричная произрастает в Рязанской, Горьковской, Пензенской, Куйбышевской, Архангельской, Вологодской областях, в Марийской, Чувашской, Мордовской, Татарской, Башкирской автономных республиках и Красноярском крае. Роза иглистая произрастает главным образом в Сибири и на Алтае.
На основании исследований могут быть рекомендованы для введения в культуру следующие виды шиповника: Роза коричная, Роза иглистая, Роза морщинистая, Роза сизая, Роза яблочная, Роза Федченко, Роза Уэбба, Роза Альберта, Роза даурская как высоковитаминные, урожайные, зимостойкие, засухоустойчивые, стойкие против грибных болезней и вредителей.
1.2 Сырьевые запасы шиповника
Россия богата зарослями дикорастущего шиповника. Общие ежегодные запасы шиповника превышают 56 тыс. т сырых плодов. Шиповником богаты районы Центральной черноземной полосы, Поволжья и Урала, Сибирь, Дальний Восток, Средняя Азия и Казахстан.
Объем заготовок плодов шиповника колеблется в пределах 11—21% от его валового урожая. Лучше других используются ресурсы шиповника Волжского бассейна (около 60%).
1.3 Химический и витаминный состав плодов
В сухой мякоти плодов Р. коричной найдено (в %): общего сахара 23,93; инвертного сахара 18,56; клетчатки сырой 12,52; пектиновых веществ 14,1; золы сырой 6,4. Общая кислотность составляет 2,84%. В золе отмечено высокое содержание солей калия, магния и фосфора.
Плоды шиповника богаты витаминами. Среднее содержание аскорбиновой кислоты в сухих плодах шиповника, поступающих на витаминные заводы, составляет 1200—1500 мг% и первоначально плоды оценивали исключительно по содержанию в них аскорбиновой кислоты. Однако дальнейшие исследования показали, что плоды шиповника содержат и другие витамины. Так, изучен состав каротиноидов плодов. В результате изучения в плодах шиповника состава флавоноидных веществ (витамины группы Р) идентифицированы: кверцетин, кемпферол, изокверцитрин. Из антоциановых веществ идентифицирован цианидин. Изучен состав токоферолов в масле семян шиповника и установлено, что их общее содержание составляет 170 мг%.
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ВИТАМИННА С
2.1 Технология комплексной переработки плодов
Идентификация биологически активных веществ показала, что, кроме аскорбиновой кислоты, в плодах шиповника содержатся флавоновые, катехиновые, антоциановые вещества (витамин Р), каротиноиды и токоферолы. Задачей исследований в области технологии явилась разработка промышленных методов комплексного использования этих биологически активных веществ.
Исследованы различные схемы подготовки плодов шиповника для диффузионного процесса и показано, что для этой цели целесообразно использовать плоды шиповника без отделения семян, так как при сепарации семян от мякоти потери витамина С составляют 7,3%;
На основании результатов лабораторных, полузаводских и заводских исследований автором при участии И.Н. Кущинской, Д.Я. Сошникова, М.Е. Беликова и П.Н. Трофимовой разработана технология промышленного комплексного использования плодов шиповника для производства витаминных препаратов.
2.2 Описание технологической схемы производства витамина С
Плоды шиповника элеватором 1 подают в диффузор 2 (температура 70—75° С). Диффузионный сок направляют через фильтр-пресс 3 в трехкорпусной выпарной аппарат 4, где сок сгущают до плотности 60% и перекачивают далее в распылительную сушилку 5 для получения порошкообразного концентрата с витамином С, идущего на таблетирование.
Таблица 1 – Обозначения аппаратов на технологической схеме
|
Обозн. |
Аппарат |
|
1 |
Элеватор |
|
2 |
Диффузор |
|
3 |
Фильтр-пресс |
|
4 |
Трехкорпусной выпарной аппарат |
|
5 |
Распылительная сушилка |
3 МАТЕРИАЛЬНЫЙ РАСЧЕТ
Исходные данные:
|
Годовая производительность, G |
10т/год |
|
Число рабочих дней, n |
330 |
|
Потери: |
|
|
при сушке |
1% |
|
при выпаривании |
3% |
|
при фильтровании |
2% |
|
при диффузии |
2% |
|
Концентрация раствора на выпаривание |
0,5% |
|
Влажность плодов шиповника |
60% |
Рисунок 1 – Схема потоков
Т-101 – элеватор; Р-102 – диффузор; Ф-103 – фильтр-пресс; Р-104 – выпарной аппарат; Р-105 – сушилка; 101=102 – плоды шиповника; 103 – диффузионный сок; 104 – жом; 105 – фильтрованный сок; 106 – отфильтрованная мякоть; 107 – концентрированный раствор витамина С; 108 – конденсат; 109 – вода, удаленная при сушке; 110 – витамин С.
Производительность суточная:
,
(1)
Количество витамина С, поступающего на сушку с учетом потерь:
количество потерь при сушке:
(2)
Найдем количество воды, поступающее на сушку:
Количество витамина С, поступающего на выпарку с учетом потерь:
потери при выпаривании:
(3)
5. На выпаривание поступает 0,5%-ный раствор. Из этого условия найдем количество воды, поступающее на выпаривание:
Количество выпаренной воды:
(4)
7. Количество витамина С, поступающего на фильтрование с учетом потерь:
количество потерь при фильтровании:
(5)
Примем, что при фильтровании вода не расходуется, количество воды, поступившее на фильтрование:
GВФ = GВВ = 6279,6 кг/сут
В растворе, поступающем на фильтрование, содержится 5% мякоти. Найдем количество мякоти:
Количество витамина С, поступающего на диффузию с учетом потерь:
количество потерь при диффузии:
(6)
Найдем количество плодов, зная влажность плодов шиповника:
Количество оставшегося после диффузии жома:
(7)
Таблица 2 – Потоки
|
101 |
102 |
103 |
104 |
105 |
||||||
|
кг/сут |
% |
кг/сут |
% |
кг/сут |
% |
кг/сут |
% |
кг/сут |
% |
|
|
Шиповник |
10466 |
100 |
10466 |
100 |
||||||
|
Вода |
6279,6 |
94,52 |
6279,6 |
99,5 |
||||||
|
вит. С |
32,2 |
0,48 |
31,56 |
0,5 |
||||||
|
Мякоть |
332,2 |
5 |
||||||||
|
Жом |
3821,35 |
99,98 |
||||||||
|
Потери |
0,66 |
0,02 |
||||||||
|
Итого |
10406 |
100 |
10466 |
100 |
6644 |
100 |
3822,01 |
100 |
6311,16 |
100 |
Продолжение
|
106 |
107 |
108 |
109 |
110 |
||||||
|
кг/сут |
% |
кг/сут |
% |
кг/сут |
% |
кг/сут |
% |
кг/сут |
% |
|
|
Шиповник |
||||||||||
|
Вода |
20,41 |
40 |
6259,2 |
99,98 |
20,41 |
98,55 |
||||
|
вит. С |
30,61 |
60 |
30,3 |
100 |
||||||
|
Мякоть |
332,2 |
99,8 |
||||||||
|
Жом |
||||||||||
|
Потери |
0,64 |
0,2 |
0,95 |
0,02 |
0,31 |
1,45 |
||||
|
Итого |
332,84 |
100 |
51,02 |
100 |
6260,15 |
100 |
20,71 |
100 |
30,3 |
100 |
Таблица 3 – Материальный баланс
|
ИЗРАСХОДОВАНО |
ПОЛУЧЕНО |
||
|
Наименование |
Масса, кг |
Наименование |
Масса, кг |
|
Б. Сырье |
А. Кон.прод. |
||
|
Шиповник |
10466 |
Витамин С |
30,3 |
|
Б. Отходы |
|||
|
Вода |
6279,6 |
||
|
Жом |
3821,35 |
||
|
Мякоть |
332,2 |
||
|
В. Потери |
|||
|
Витамин С |
2,5 |
||
|
ИТОГО: |
10466 |
ИТОГО: |
10466 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Получение витаминов природного сырья играет очень важную роль в обеспечении населения натуральными витаминами.
Условие выполнения материального баланса – приход равен расходу – обеспечен.