Спосіб екстрагування рослинної олії

Реферат: Винахід належить до способу екстрагування олії із попередньо мацерованого олієвмісного матеріалу, що включає стадію a) піддавання попередньо мацерованого олієвмісного матеріалу щонайменше однієї стадії обробки ультразвуком, на якій використовують щонайменше один пластинчатий перетворювач, який випромінює ультразвук з частотою щонайменше 400 кГц, так щоб створити в мацерованому матеріалі стоячу хвилю, b) розділення компонентів з отриманням першої олійної фази і фази матеріалу, що залишився, c) видалення першої олійної фази. UA 110524 C2 (12) UA 110524 C2 UA 110524 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Дана заявка має пріоритет попередньої патентної заявки Австралії 2011902275 від 9 червня 2011 року, і попередньої патентної заявки Австралії 2012900749 від 27 лютого 2012 року, зміст яких включений в цей документ за допомогою посилання. ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ Даний винахід стосується екстрагування олії з рослинних джерел, зокрема, пальмової олії. Зокрема, цей винахід спрямований на витягання олії і жиророзчинних компонентів в операціях помелу пальмової олії. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ Різні перспективні технології обробки продуктів харчування, зокрема, ультразвукову обробку, обробку високим тиском і мікрохвильову технологію все більше досліджують і використовують при витяганні олії і рослинних поживних речовин і в операціях обробки продуктів харчування. Існує потенціал для застосування перспективних технологій обробки продуктів харчування в галузі, пов'язаній з пальмовою олією. Можливі застосування в операціях помелу пальми включають: мікрохвильове екстрагування пальмової олії, ультразвукове екстрагування і витягання пальмової олії і рослинних поживних речовин пальми і обробку високим тиском для олії і емульгованих продуктів. По мірі розвитку галузі, пов'язаної з пальмовою олією, також виникне необхідність в поліпшенні раціонального природокористування при обробці пальмової олії і зниженні вуглецевого сліду і енергетичних вимог сукупних процесів. Традиційно ультразвукову технологію представляють як можливе технологічне втручання для того, щоб сприяти екстрагуванню, мікробній інактивації, емульсифікації або гомогенізації і деемульсифікації. Проводили дослідження ультразвукового екстрагування різних овочевих матеріалів. Наприклад, ультразвук може сприяти екстрагуванню біологічно активних компонентів з рослин в лабораторному і великому масштабі. Механізм ультразвукового екстрагування оснований на ефекті обробки ультразвуком при руйнуванні рослинних клітин і поліпшенні дифузії і капілярних процесів. Ультразвук, за допомогою механічних ефектів, руйнує рослинні клітини. Це сприяє проникненню екстрагуючої речовини в рослинну клітинну масу, збільшенню перенесення маси (Mason TJ, Paniwnjk L, Lorimer JP. The uses of ultrasound in food technology. Ultrasonics Sonochem 1996; 3:S253-26). Це може вести до підвищення ефективності екстрагування, а також швидкості екстрагування. Крім того, ультразвук може надавати ефект на підвищення набухання рослинної тканини, сприяючи руйнуванню клітинної стінки і вивільняючи внутрішньоклітинні компоненти у воду під час обробки ультразвуком. Поліпшення екстрагування за допомогою ультразвуку приписують поширенню хвиль тиску ультразвуку і виникаючому феномену кавітації. Ультразвукове розділення інгредієнтів продуктів харчування має очевидні переваги над стандартними способами, такими як фільтрування і природне осадження. Більшість прикладів на даний момент містить використання ультразвуку в комбінації з органічними розчинниками для поліпшення екстрагування олії і жиророзчинних компонентів. Приклади включають екстрагування соєвої олії (Li Н, Pordesima L, Weiss J. High intensity ultrasound-assisted extraction of oil from soybeans. Food Res Int 2004; 37:731-738), і ізофлавонів сої (Rostango MA, Palma M, Barroso CG. Ultrasound-assisted extraction of soy isoflavones. J Chromatog А 2003; 1012: 119-128). У патенті GB 2097014 розкритий спосіб екстракції розчинником з використанням гексану, в якому ультразвукове перемішування відбувається при 20-60 кГц протягом часу знаходження від 5 до 30 секунд. У європейському патенті 243220 розкритий схожий процес для витягання олії з насіння з використанням ультразвукових частот від 10 до 50 кГц на насінні, суспендованому в розчиннику. Також існують способи ультразвукового екстрагування за відсутністю органічних розчинників. У WO2010138254 розкрите використання ультразвукового екстрагування олії з вихідного потоку млина для пальмової олії, де мета полягає в тому, щоб підвищити витягання олії і знизити біохімічний і хімічний кисень вихідного потоку млина для пальмової олії. Ультразвукове розділення інгредієнтів продуктів харчування має очевидні переваги над стандартними способами, такими як фільтрування і природне осадження. Незважаючи на те, що викладені вище передумови стосуються екстрагування, тема, представлена тут, стосується розділення після розщеплення і або мацерації. Прийнятий спосіб оснований на принципі полів стоячих хвиль. У цьому винаході автори шукали, як використати стоячі хвилі при високих ультразвукових частотах, типово більше ніж 400 кГц для того, щоб сприяти відділенню олії від рослинних твердих речовин. Обмеження існуючих конструкцій ультразвукового обладнання і обмеження матеріалів полягають в тому, що при частотах вище 100 кГц не можливо використовувати яку 1 UA 110524 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 небудь форму ультразвукової сурми для того, щоб поширювати ультразвук. Існуючі конструкції ультразвукових сурм загалом роблять можливими роботу між 20 і 24 кГц. Це означає, що, на відміну від стоп п'єзоелектричних пластин, що використовуються для того, щоб приводити в дію перетворювачі сурм, однопластинчаті п'єзоелектричні перетворювачі, пов'язані з поверхнями пластин, необхідні для досягнення частот вищих 100 кГц. Пластинчаті перетворювачі працюють на конкретних амплітудах значно нижче тих, яких досягають за допомогою перетворювачів сурм. На частотах більших ніж 400 кГц практично отримувати великі області стоячих хвиль з низькими амплітудами. Pangu & Feke, 2007 і Nii et al., 2009 розкривають, що стоячі хвилі виконують розділення фаз, основуючись на відносній питомій густині фаз. Тому, коли олія диспергована у воді, первинні акустичні сили будуть відділяти олію на пучностях хвиль. У роботі, яку цитують, двофазні системи з олії і води вивчали з частотою ультразвуку 2 МГц. Крім того, ці дослідження показали, що для того, щоб досягнути коалесценції олії, необхідні повторні акустичні сили, які перпендикулярні площині стоячих хвиль, створювати як результат хвильового поля, обмеженого стінками, перпендикулярними площині хвиль. Мінімальна температура, при якій стоячі хвилі можна використовувати для того, щоб відділяти олію від води, обмежена підвищенням в'язкості олії по мірі зниження температури. Ідеально для тригліцеридних рослинних олій температура повинна бути настільки низькою, наскільки це практично, щоб мінімізувати потенційний гідроліз вільних жирних кислот, окислення ненасичених жирних кислот і руйнування чутливих фітохімічних сполук, властивих оліям. Даний винахід може бути направлений на питання зниження температури існуючих способів відділення рослинної олії на основі води і, отже, дає підвищену якість. У ситуації, коли відбувається відділення олії від рослинного матеріалу, суспендованого у воді, має місце трифазна система. У такій системі олія має більш низьку питому густину, ніж інші фази, і буде зміщуватися до пучностей, а інший рослинний матеріал, який має більш високу питому густину, ніж вода, буде зміщуватися до вузлів. У цій ситуації відносний радіус рослинних частинок в порівнянні з половиною довжини хвилі стоячої хвилі повинен бути меншим; інакше повне відділення олії від рослинного матеріалу не буде відбуватися. Зниження частоти стоячої хвилі буде збільшувати довжину хвилі і робити можливим відділення олії від більших рослинних частинок, однак відбувається збільшення часу розділення і стає більш складним підтримувати стабільне поле стоячих хвиль. У ситуації, коли обробку здійснюють при знижених температурах, ферменти, такі як целюлаза і полігалактуроназа, можна вводити в систему для того, щоб сприяти немеханічному руйнуванню рослинного матеріалу (Priego-Capote & Luque de Castro, 2007), що в свою чергу буде робити можливим застосування стоячих хвиль більш високої частоти. Стандартний спосіб екстрагування пальмової олії полягає у використанні преса, такого як гвинтовий прес, для того, щоб екстрагувати олієвмісну рідину, і потім надаванні олії можливості відділятися і збиранні олії. У цей час спосіб екстрагування і витягання пальмової олії включає (a) стерилізацію свіжих фруктових грон, (b) відділення фрукта від грона за допомогою механічного засобу, (с) занурення фрукта в гарячу воду з подальшим механічним віджимом олії, типово з використанням гвинтового преса, (d) осадження суміші олії, води і твердих залишків в осаджувальному баку. Олію, яка підіймається у верхню частину осаджувального бака, знімають, освітлюють і сушать. Осад (тобто нижній потік з осаджувального бака) центрифугують для того, щоб зібрати додаткову олію, яку повертають в осаджувальний бак. Осад (з центрифуги) також міститьдеяку кількість олії, яка залишилася (Berger K, Production of palm oil from fruit. JAOCS 60(2), 206-210, 1983). Спосіб зображений на Фіг. 1. Економічні аспекти екстрагування пальмової олії такі, що збільшення виходу олії на 1 % є економічно значущим. Бажано підвищувати вихід способу екстрагування олії. СУТЬ ВИНАХОДУ Один аспект стосується способу витягання олії із попередньо мацерованого олієвмісного матеріалу, що включає стадії: a) піддавання попередньо мацерованого олієвмісного матеріалу щонайменше одній стадії обробки ультразвуком, на якій використовують щонайменше один пластинчатий перетворювач, який випромінює ультразвук з частотою щонайменше 400 кГц, так щоб створити в мацерованому матеріалі стоячу хвилю; b) розділення компонентів з отриманням першої олійної фази і фази матеріалу, що залишився; c) видалення першої олійної фази; 2 UA 110524 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 d) якщо потрібно, піддавання фази матеріалу, що залишився, щонайменше другій стадії обробки ультразвуком і видалення другої олійної фази. У деяких варіантах здійснення щонайменше два пластинчатих перетворювачі використовують під час стадії обробки ультразвуком. У одному з варіантів здійснення щонайменше два пластинчатих перетворювачі випромінюють ультразвук з різними частотами, переважно використовують дві частоти обробки ультразвуком, одна з яких становить до 1 МГц, і друга інша становить вище 1 МГц. У деяких варіантах здійснення під час стадії (a) попередньо мацерований матеріал нагрівають до температури між 0 і 90 °C, переважно між 40 і 85 °C і в деяких варіантах здійснення між 55 і 65 °C. Даний винахід додатково може включати стадію піддавання фази матеріалу, що залишився, розділенню центрифугуванням для того, щоб досягати додаткового виходу олії. Попередньо мацерований олієвмісний матеріал вибирають з групи, яка складається з фрукти, овочів, зернових, трав'янистих рослин, насіння і їх сумішей. У деяких варіантах здійснення фрукт витягують з дерева олійної пальми. У деяких варіантах здійснення способи за даним винаходом виконані з можливістю здійснення безперервним чином. Додатковий вихід олії можна отримувати за допомогою повторення стадії (d). Обробку ультразвуком можна застосовувати на багатьох етапах в процесі розмелювання, в тому числі в момент завантаження свіжих фруктових грон в клітки; перед автоклавом; після гвинтового преса; в осаджувальному баку перед центрифугою для осаду і для обробки вихідного потоку осаду. Переважно сирий овочевий матеріал пропускають через гвинтовий прес і матеріал, що отримується, нагрівають і піддають ультразвуковій обробці і потім дозволяють відстоюватися протягом періоду, що попередньо визначається, перед збиранням шару олії. Переважно використовують дві частоти вищі 400 кГц. Переважно одна нижча 1 МГц, а друга вища 1 МГц. Переважно пластинчаті перетворювачі використовують для того, щоб створювати стоячі хвилі. Рівень звукового тиску, що прикладається до попередньо мацерованого олієвмісного матеріалу, -6 становить від близько 1 дБ до близько 260 дБ відносно еталонної амплітуди звукового тиску 10 Па. Переважно, рівень звукового тиску становить від 180 до 240 дБ. Для отримання стоячих хвиль можлива множина потенційних розташувань перетворювачів. Застосування ультразвуку підвищує ефективність і витягання олії (і можливо пальмових рослинних поживних речовин у вибраних потоках) на млині для пальмової олії. Акустичне розділення за допомогою стоячих хвиль відбувається в принципі досить швидко, розділяючи частинки до субмікронного розміру за секунди. Обробка ультразвуком також може знижувати висоту тиску, необхідного для того, щоб прокачувати рідину, і мінімізує засмічення і витікаючі експлуатаційні витрати. Акустичне розділення пропонує засіб додаткової сегрегації частинок, основуючись на їх щільності і стисливості. Крім того, ультразвукові хвилі мають здатність змінювати взаємодію між жировими кульками за допомогою акустичного тиску і у відповідних умовах можуть спричиняти агрегування жирових кульок/дрібних частинок, що потім спонукає до розділення і витягання цих частинок. КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ Переважний варіант здійснення даного винаходу описаний далі з посиланням на супроводжуючі креслення, на яких: Фіг. 1 - блок-схема стадій традиційного способу екстрагування пальмової олії, як описано в (Berger KG 1983, Production of Palm Oil from Fruit, JAOCS, том 60, № 2). Фіг. 2 - блок-схема стадій пропонованого способу екстрагування пальмової олії з ультразвуковим впливом. Фіг. 3 - блок-схема стадій, показаних в прикладах, де US1-US5 являють собою окремі впливи на вибраних частотах. Фіг. 4 - блок-схема стадій, показаних в прикладі 3, де US6-US9 являють собою окремі впливи на вибраних частотах. Фіг. 5 - схематичні вигляди двох ультразвукових лабораторних систем, де 4a являє собою схематичний подовжній переріз потоку через сонотродну перетворювальну сурму і 4b являє собою схематичний подовжній переріз водяної бані, що містить осаджувальну трубу (D) і три перетворювачі. Трубу вміщують між двома перпендикулярними пластинчатими перетворювачами (А і С) і третій перетворювач (В) вміщують під трубою. Фіг. 6 - схематичні вигляди трьох ультразвукових виробничих систем, де (a) являє собою схематичний подовжній переріз бака з двома пластинчатими перетворювачами, вертикально 3 UA 110524 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 розташованими в перпендикулярних площинах на роздільних рівнях бака; (b) являє собою схематичний подовжній переріз бака з двома пластинчатими перетворювачами, вертикально розташованими в перпендикулярних площинах на одному і тому ж рівні, і третім перетворювачем; і (с) являє собою схематичний подовжній переріз бака з пластинчатим перетворювачем, горизонтально розташованими на дні бака. Фіг. 7, 8 і 9 - діаграми, на яких проілюстрована процентна частка олії, відділеної (висота олії відносно загальної висоти бака) під час осадження в конфігураціях, зображених на Фіг. 6a, 6b і 6c, відповідно, з працюючими (ультразвук увімкнений) і непрацюючими (ультразвук вимкнений) пластинчатими перетворювачами. Застосовували ультразвук 400 кГц і 230 дБ за допомогою використання конфігурації на Фіг. 6a. Фіг. 10 - вигляди в перспективі двох ультразвукових систем пілотного масштабу, де перетворювач встановлений за межами бака так, що активна область перетворювачів зберігає безпосередній контакт зі зразком через вирізану секцію в баку. ПЕРЕВАЖНІ ВАРІАНТИ ВИКОНАННЯ Винахід проілюстрований за допомогою наступних необмежувальних прикладів. Приклад 1: Випробування з посередньою обробкою ультразвуком високої частоти з використанням ультразвукових лабораторних систем У приведених нижче випробуваннях вибрані три точки впливу, щоб продемонструвати винахід, що описується в заявці, а саме (1) після гвинтового преса (точка 3 на Фіг. 2); (2) осад нижнього потоку (точка 5 на Фіг. 2); і (3) осад вихідного потоку (осад після центрифуги) (точка 6 на Фіг. 2). Три ультразвукові способи вибирали для того, щоб обробляти вибрані зразки: ультразвук 1 (US1) з використанням довгого стрижневого титанового сонотрода або короткого стрижневого титанового сонотрода, ультразвук 2 (US2) і двостадійний спосіб (US1 і US2). Після змішування і попереднього нагрівання до 70 °C зразки прокачували через ультразвукову систему. Суміш рециркулювали через систему US1. Система US2, перетворювачі вміщували у водяну баню при 70 °C і опосередковано випромінювали звук через стінки пластмасової пробірки для центрифуги, що містить пальмовий олійний матеріал. • US1l отримували за допомогою довгого стрижневого титанового сонотрода з використанням частоти 20 кГц і потужності 238 дБ. • US1s отримували за допомогою короткого стрижневого титанового сонотрода з використанням частоти 20 кГц і потужності 238 дБ. • US2 використовує частоти 400 кГц і 1,6 МГц і потужність 231 дБ. На Фіг. 2 точки 1-5 являють собою окремі впливи на вибраних частотах. Потік через сонотродну сурму, яку використовували для US1 на частоті 20 кГц, полегшує руйнування рослинної тканини і клітин, які несуть олію, і коалесценції вивільнюваної олії сприяє застосування більш високих частот. Ультразвукові частоти (400 кГц - 2 МГц), що отримуються з використанням пластинчатих перетворювачів (US2) не змішують/розділяють олійну емульсію через коалесценцію і відгонку олії з твердих поверхонь розділення у вигляді частинок за допомогою розділення потоків. Декантатор (який також називається просвітлювачем) пропонує статичну систему, де незбурене ультразвукове поле дозволяє виникати коалесценції. Збільшена коалесценція сприяє розділенню, знижуючи концентрацію олії в осаді нижнього потоку на дні декантатора, отже знижуючи час знаходження. Тривимірну установку перетворювача можна влаштовувати для того, щоб приводити частинки олії разом в певну точку і посилювати коалесценцію. Крім того, коалесценцію можна отримувати за допомогою імпульсів. Оброблені ультразвуком і необроблені зразки вміщували в осаджувальну трубу і залишали стояти на водяній бані при 85 °C протягом 1 години. Вимірювали висоту олії від верхнього шару і відділену олію видаляли за допомогою піпетування. Потім осад, що залишається, центрифугували при 1000 G і вимірювали висоту відділеної олії. Результати виражені у вигляді % об'єму олії, відділеної від зразка на основі об'єму, що подається. У таблицях 1, 2 і 3 стисло викладене розділення олії після різних комбінацій ультразвукової обробки олії після гвинтового преса і осаду після центрифуги після обробки ультразвуком. Три передбачені ультразвукові способи US1l, US2 і US1l+US2 підвищували вихід в зразку, що подається, після гвинтового преса (таблиця 1). Це частково зумовлено збільшеним розділенням під час осадження. Найбільш помітним випадком є той, коли використовували пластинчаті перетворювачі (US2) із 25 % збільшенням відносно статичного контролю під час осадження, що також вказує на більш високу швидкість розділення. Однак, ультразвуковий спосіб US1 S викликав емульсифікацю олії і знижував відділення олії (таблиця 2). 4 UA 110524 C2 5 Однак, єдиним способом, який значно збільшував відділення* олії в осаді нижнього потоку з осаджувального бака, був US2, який показував додаткове 7 % видалення олії після декантування і додаткове видалення олії 4 % відносно статичного контролю. Результати показують перевагу використання окремо пластинчатих перетворювачів, на противагу тому, коли осад обробляли потоком через низькочастотні сонотроди. Комбінація обох пластин і перетворювачів сонотродного типу також забезпечувала негативні результати. Таблиця 1 Загальне витягання олії в речовині, що подається, після гвинтового преса після обробки ультразвуком. US1l отримували за допомогою довгого стрижневого сонотрода. Процентна частка відображає мл декантованої олії, виходячи з 100 мл речовини, що подається Обробка Контроль (статичний) Контроль (прокачаний) US1l US2 US1l+US2 Об'єм олії після Об'єм олії після осадження видалення верхнього Всього олії видалено (%) протягом 1 години шару і центрифугування при 85 °C при 1000 G (%) 18(2 26±1 44 19±1 33±1 52 19±1 35±1 54 29±2 25±5 54 21±1 35±4 56 Таблиця 2 Загальне витягання олії в речовині, що подається, після гвинтового преса після обробки ультразвуком. US1S отримували за допомогою короткого стрижневого сонотрода. Процентна частка вказує мл декантованої олії, виходячи з 100 мл речовини, що подається Об'єм олії після Об'єм олії після видалення верхнього Обробка осадження протягом Всього олії видалено (%) шару і центрифугування 1 години при 85 °C при 1000 G (%) Контроль (статичний) 26±2 12±1 38 Контроль 24±1 17±4 41 (прокачаний) US1ѕ 3±1 23±1 26 US2 35±2 11±2 46 US1ѕ+US2 30±1 16±4 46 Таблиця 3 Загальне витягання олії в осаді нижнього потоку з осаджувального бака після обробки ультразвуком. US1l отримували за допомогою фокусного сонотрода. Процентна частка показує мл декантованої олії, виходячи з 100 мл речовини, що подається Обробка Контроль (статичний) Контроль (прокачаний) US1l US2 US1l+US2 Об'єм олії після Об'єм олії після осадження видалення верхнього Всього олії видалено (%) протягом 1 години шару і центрифугування при 85 °C при 1000 G (%) 2±1 17±1 19 3±1 17±1 20 0 15±1 15 9±1 14±1 23 0 14±1 14 10 Приклад 2: Випробування в пілотному масштабі з пластинчатими перетворювачами, зануреними всередині посудини 5 UA 110524 C2 5 10 15 20 25 30 Випробування в пілотному масштабі додатково показують інші умови ультразвукової обробки для посиленого екстрагування олії в різних конфігураціях пластинчатих перетворювачів і з окремими частотами або комбінаціями множини частот. Ультразвук застосовували до речовини, що подається, після гвинтового преса (точка 3 на Фіг. 2): ультразвук 3 (US3), ультразвук 4 (US4) і ультразвук 5 (US5); конфігурації на Фіг. 6a, b, і с, відповідно). Свіжі зразки отримували безпосередньо з фабричної виробничої лінії при 85 °C і обробляли безпосередньо в ультразвуковій посудині для кожної конфігурації. У всіх випадках перетворювачі підтримували вертикально або горизонтально всередині посудини і вони безпосередньо випромінювали звук в пальмовий олійний матеріал. • US3 використовує частоту 400 кГц і потужність між 222 і 227 дБ з двома вертикальними пластинчатими перетворювачами, розташованими перпендикулярно в двох різних площинах; • US4 використовує частоти 400 кГц (тільки), або 400 кГц і 1 МГц, або 400 кГц і 2 МГц і потужність від 224 до 226 дБ; два вертикальних 400 кГц пластинчатих перетворювача перпендикулярно розташовували для того, щоб працювати з більш високочастотними перетворювачами, горизонтально розташованими на дні; і • US5 використовує частоти 400 кГц або 1 МГц або 2 МГц і потужність 221 дБ з перетворювачами, розміщеними горизонтально на дні бака. Відділення олії під час осадження проходило в двох ідентичних баках з тією ж речовиною, що подається, після гвинтового преса. Осадження в одному з баків відбувалося при роботі перетворювачів (ультразвук увімкнений), тоді як інший бак не мав працюючих перетворювачів (ультразвук вимкнений). Висоту шару олії в кожному баку вимірювали в кінці циклу. Результати виражені у вигляді % відділення олії від зразків. Зразки брали на різних висотах бака, центрифугували при 1000 G і вимірювали об'єм відділеної олії. Олія, що залишається в осаді після центрифугування і вміст олії у вихідній речовині, що подається, аналізували з використанням способу Сокслета. У таблиці 4 стисло викладена кількість відділення олії в різних комбінаціях ультразвукової обробки в маслі після гвинтового преса, і Фіг. 7, 8 і 9 представляють підвищену швидкість розділення, яку досягали з використанням ультразвуку. Три ультразвукові способи US3, US4 і US5 забезпечували підвищене видалення олії в зразку олії після гвинтового преса (таблиця 4). Більш швидке відділення олії спостерігали, коли впливали всіма конфігураціями перетворювачів. Найбільш помітним випадком є US3 із 700 % збільшенням відділення олії в порівнянні з відповідним статичним контролем. Аналіз Сокслета також показував 44 % зниження олії, що залишається в осаді після центрифугування. Таблиця 4 Загальне витягання олії в речовині, що подається, після гвинтового преса після обробки ультразвуком з використанням перетворювачів, занурених в посудину. Процентна частка показує L декантованої олії, виходячи з 100 л речовини, що подається Обробка Об'єм олії при 85 °C (%) Контроль 3 US3 Контроль 4 US4 Контроль 5 US5 20±0 11±5 1±2 8±4 1±1 3±1 а Об'єм олії після центрифугування 1000 G (%) 35±3 43±3 40±4 42±6 43 40 Загальна видалена олія (%) 37 54 41 50 44 43 35 40 45 З приведеного вище можна бачити, що даний винахід стосується значного поліпшення виходу олії для конкретного розташування пластинчатих перетворювачів. Зокрема, ефекти можна бачити від використання одного пластинчатого перетворювача у вертикальній формі і його комбінацій з іншою вертикальною пластиною, розташованою на перпендикулярній площині, або на тому ж або на інших рівнях осаджувального бака. Важливо відмітити, що навіть незважаючи на те, що більш швидке відділення олії отримували з використанням горизонтальних пластинчатих перетворювачів, це не може забезпечити додатковий вихід олії. Проте, прискорення видалення олії веде до значних ефектів відносно зниження часу отримання. Приклад 3: Випробування в пілотному масштабі з перетворювачами, встановленими зовні посудини (з активною поверхнею в безпосередньому контакті зі зразком) 6 UA 110524 C2 5 10 15 20 25 30 Додаткові випробування в пілотному масштабі демонструють, що високі частоти ефективні при посиленні екстрагування олії, коли використовують перетворювачі, встановлені зовні на попередньо виготовлені вікна (або вирізи) в стінці посудини. Цей прототип (Фіг. 10) має таку перевагу, що тільки активна область перетворювачів знаходиться в безпосередньому контакті зі зразком, тим самим знижуючи теплове навантаження на перетворювач і підвищуючи його строк служби. Системи пілотного масштабу на Фіг. 10a і 10b розроблені для того, щоб вміщувати 600 кГц і 400 кГц перетворювачі, відповідно. Частинам системи присвоєні номери, які вказують наступне: (1) запасна кришка вирізу, (2) утримуюча притискна планка, (3) складальний гвинт, (4) опорна рамка вирізу, (5) охолоджуючий порт перетворювача, (6) порт сигналу перетворювача, (7) 600 кГц пластинчатий перетворювач, (8) бічне вікно, (9) знімні кришки, (10) донний порт для проб, (11) поверхневий порт для проб, (12) верхній порт для проб, (13) нижній порт для проб і (14) 400 кГц пластинчатий перетворювач. Ультразвук застосовували до речовини, що подається, після гвинтового преса (точка 3 на Фіг. 2): ультразвук 6 (US6), ультразвук 7 (US7) і ультразвук 8 (US8); конфігурації на Фіг. 10. Зразки отримували безпосередньо з фабричної виробничої лінії при 85 °C і обробляли безпосередньо в ультразвуковій посудині для кожної звукової умови. • US6 використовує частоту 600 кГц і потужність 230 дБ з одним пластинчатим перетворювачем, встановленим зовні навпроти бічної стінки посудини з вирізаним вікном; • US7 використовує частоту 400 кГц і потужність 220 дБ з одним пластинчатим перетворювачем, встановленим зовні навпроти бічної стінки посудини з вирізаним вікном; • US8 і US9 використовують частоту 600 кГц і потужність 220 і 224 дБ, відповідно, з одним пластинчатим перетворювачем, встановленим зовні навпроти бічної стінки посудини з вирізаним вікном. У таблиці 5 стисло викладена кількість відділення олії при окремих обробках при одній і тій же частоті в олії після гвинтового преса. Три однакові цикли з використанням US6 забезпечували підвищене видалення олії в порівнянні зі статичним контролем в зразку олії після гвинтового преса після осадження (таблиця 5) і також підвищення загального видалення декантованої олії (таблиця 5). У таблиці 6 стисло викладена кількість відділення олії в олії після гвинтового преса з паралельних обробок в двох посудинах з використанням однієї і тієї ж речовини, що подається, при двох 400 кГц і 600 кГц. Це порівняння показує, що вищі частоти (600 кГц) також ефективні, як обробка на 400 кГц. Таблиця 5 Загальне витягання олії в речовині, що подається, після гвинтового преса в осаджувальному баку після обробки ультразвуком з використанням перетворювачів, розташованих зовні посудини. Процентна частка показує кг декантованої олії, виходячи з 100 кг основи Обробка Цикл 1 Контроль 6 US6 Цикл 2 Контроль 6 US6 Цикл 3 Контроль 6 US6 Маса олії після 1 год. при 85 °C (%) Маса олії після видалення верхнього шару і Усього видалено олії (%) а центрифугування 1000 G (%) 11 22 20 10 31 32 1 19 31 14 32 33 0,3 22 32 12 32 34 35 7 UA 110524 C2 Таблиця 6 Загальне витягання олії в речовині, що подається, після гвинтового преса в осаджувальному баку після обробки ультразвуком з використанням перетворювачів, розташованих зовні посудини. Процентна частка показує кг декантованої олії, виходячи з 100 кг основи Обробка Цикл 1 US7 US8 Цикл 2 US7 US9 5 10 15 20 25 Маса олії після 1 год. при 85 °C (%) Маса олії після видалення верхнього шару і центрифугування 1000 G (%)а Усього видалено олії (%) 17 14 25 27 42 41 18 21 37 41 55 62 З приведеного вище можна бачити, що даний винахід стосується значного поліпшення виходу олії для конкретного розташування пластинчатих перетворювачів. Зокрема, ефекти можна бачити від використання одного пластинчатого перетворювача у вертикальній формі і його комбінацій з іншою вертикальною пластиною, розміщеною в перпендикулярній площині, або на тому ж або на інших рівнях осаджувального бака. Важливо зазначити, що навіть незважаючи на те, що більш швидке розділення олії отримували з використанням горизонтальних пластинчатих перетворювачів, це не могло забезпечувати додатковий вихід олії. Проте, прискорення видалення олії веде до значних ефектів в зниженні часу отримання. Фахівці в даній галузі зрозуміють, що цей винахід можна реалізувати у варіантах здійснення, відмінних від описаних. Інші схожі точки впливу показані на Фіг. 2. Протягом всього цього опису слово "містити", або варіації, такі як "містить" або "що містить", розуміють як такі, під якими мають на увазі включення вказаного елемента, цілого або стадії, або групи елементів, цілих або стадій, але не виключення якого-небудь іншого елемента, цілого або стадії, або групи елементів, цілих або стадій. Яке-небудь обговорення документів, дій, матеріалів, пристроїв, статей або тому подібного, які включені в даний опис, приведене виключно з метою надання контексту даного винаходу. Їх не треба сприймати як допущення того, що які-небудь або всі ці об'єкти утворюють частину основи відомого рівня техніки або були звичайним загальним знанням в галузі, яка стосується даного винаходу, оскільки вони існували до дати пріоритету будь-якого пункту формули винаходу цієї заявки. Фахівцеві в даній галузі будуть зрозумілі багато які варіації і/або модифікації винаходу, як показано в конкретних варіантах здійснення, без виходу з об'єму винаходу. Отже, дані варіанти здійснення потрібно розглядати у всіх відносинах як ілюстративні і необмежувальні. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 1. Спосіб екстрагування олії із попередньо мацерованого олієвмісного матеріалу, що включає стадії: a) піддавання попередньо мацерованого олієвмісного матеріалу щонайменше однієї стадії обробки ультразвуком, на якій використовують щонайменше один пластинчатий перетворювач, який випромінює ультразвук з частотою щонайменше 400 кГц, так щоб створити в мацерованому матеріалі стоячу хвилю, b) розділення компонентів з отриманням першої олійної фази і фази матеріалу, що залишився, c) видалення першої олійної фази. 2. Спосіб за п. 1, який додатково включає стадію d) піддавання фази матеріалу, що залишився, щонайменше другій стадії обробки ультразвуком і видалення другої олійної фази. 3. Спосіб за п. 1, в якому щонайменше два пластинчаті перетворювачі використовують під час стадії обробки ультразвуком. 4. Спосіб за п. 3, в якому щонайменше два пластинчаті перетворювачі випромінюють ультразвук з різними частотами. 5. Спосіб за п. 4, в якому використовують дві частоти обробки ультразвуком, одна з яких становить до 1 МГц, а інша становить більше 1 МГц. 8 UA 110524 C2 5 10 15 20 6. Спосіб за п. 5, в якому високочастотні пластинчаті перетворювачі встановлені зовні посудини з їх активною поверхнею в контакті з олійним матеріалом. 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому під час стадії (а) попередньо мацерований матеріал нагрівають до температури між 0 і 90 °C. 8. Спосіб за п. 7, в якому під час стадії (а) попередньо мацерований матеріал нагрівають до температури між 40 і 85 °C. 9. Спосіб за п. 7, в якому під час стадії (а) попередньо мацерований матеріал нагрівають до температури між 55 і 65 °C. 10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який додатково включає стадію піддавання фази матеріалу, що залишився, розділенню центрифугуванням, щоб досягати додаткового виходу олії. 11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому попередньо мацерований матеріал вибирають з групи, яка складається з фруктів, овочів, зернових, трав'янистих рослин, насіння і їх сумішей. 12. Спосіб за п. 11, в якому фрукти дістають з дерева олійної пальми. 13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який являє собою безперервний спосіб. 14. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому рівень звукового тиску, що прикладається до попередньо мацерованого олієвмісного матеріалу, становить від близько 1 до близько 260 дБ. 15. Спосіб за п. 14, в якому рівень звукового тиску становить від 180 до 240 дБ (відносно -6 еталонної амплітуди звукового тиску 10 Па). 9 UA 110524 C2 10 UA 110524 C2 11 UA 110524 C2 12 UA 110524 C2 13 UA 110524 C2 14 UA 110524 C2 15 UA 110524 C2 16 UA 110524 C2 17 UA 110524 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 18