18/2003. NaWaRo каскадно за уелнес региона
NaWaRo каскадно за уелнес региона Изследване на каскадните възможности за използване на остатъци от костилкови плодове в хранителния и нехранителния сектор E. Wimmer, H. Mackwitz, S. Schemitz, U. Burner, W. Stadlbauer Доклади от енергийни и екологични изследвания 18/2003 Динамичен с отговорност
Отпечатък: Собственик, издател и собственик на медия: Федерално министерство на транспорта, иновациите и технологиите Radetzkystraße 2, 1030 Виена Отговорност и координация: Департамент за енергийни и екологични технологии Ръководител: DI Michael Paula Списък и всички доклади от тази поредица могат да бъдат поръчани на http: //www.nachhaltigwirtschaften .at или на адрес: Projektfabrik Waldhör Nedergasse 23, 1190 Виена Имейл: [email protected]
NaWaRo-Cascading за уелнес региона Изследване на възможните каскадни остатъци от костилкови плодове в хранителната и нехранителната област TB Инж. Elmar Wimmer e + c Engineering & consulting Dipl.-Cem. Университетски преподавател Hanswerner Mackwitz, Susanne Schemitz, Dr. Ursula Burner Concerned People GmbH Dr. Wolfgang Stadlbauer alchemia-nova Виена, май 2003 г. Доклад за проекта в рамките на програма „Импулс“ Устойчива икономика от името на Федералното министерство на транспорта, иновациите и технологиите
Фабрика на бъдещето Страница 4 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading Team team TB Ing. Elmar Wimmer e + c engineering & consulting Управление на проекти: Dipl.-Ing. Съвет на Елмар Вимер: Д-р Alfred Strigl Concerned People GmbH Dipl.-Chem. Унив.-лектор Hanswerner Mackwitz Susanne Schemitz Dr. Ursula Burner alchemia-nova Институт за иновативни изследвания на растенията Dr. Волфганг Щадлбауер
Фабрика на бъдещето Страница 11 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading 1 Въведение 1.1 Благодарности На този етап не бихме искали да пропуснем възможността да благодарим на хората у нас и в чужбина, които са се ангажирали с проекта NaWaRo-Cascading и на представящите се без тяхното участие Резултати нямаше да бъдат постигнати. Томас Белаци (A) Уве Брандвайнер (A) Хелмут Бухграбер (A) Ерхард Бусек (A) Петер Дайк (A) Уолтър Екенхофер (A) Джулия Фандлер (A) Робърт Фандлер (A) Гебхард Фершли (A) Othmar Fragner (A) Karl Geiger (A) Alois Gölles (A) Thomas Hartlieb (A) Thomas Kasfeld (D) Johannes Kisser (A) Nina Kisser (A) Andreas Kubin (A) Harald Löw (A) Michael Paula (A) Birgit Reiss (A) Джералд Роскоглер (А) Брижит Салхер (А) Роми Швайгхофер (А) Ханс-Йоахим Шюман (А) Бехзад Сагедхи (А) Мустафа Сам (А) Ханс Стауд (А) Лури Сенич (Молдова) Брижит Вайс (А) Андреас М. Уилфингер (A) Алфред Уинтър (A) Манфред Вьоргьотер (A) Трауд Циглер (A) Йозеф Зотер (A) Виена, през май 2003 г. Елмар Вимер и Алфред Стригъл (ръководство на проекта) Урсула Бърнър, Хансвернер Маквиц, Сузане Шемциц и Волфганг Щалбауер
Фабрика на бъдещето Страница 16 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading 1.5.1 Корпоративни партньори Вие сте с нас от началото на проекта: Alois Gölles, производител на плодови дестилерии и оцет Riegersburg Styria. Съвременният дестилатор на шнапс оставя всичко на природата, но нищо на случайността. Инж. Гебхард Фершли, GF дестилерия за плодове и производство на ликьори Krobotek Bgld. Колко тона прасковени ядки са необходими, за да има бутилка масло от прасковени ядки във всеки супермаркет? Йозеф Зотер, производител на шоколад, GF Zotter Schokoladen, Riegersburg Styria. Ядките трябва да бъдат благороден продукт, а не заместител на бадемите. Цената е важна, но не непременно решаваща. Робърт Фандлер, GF Ölmühle Fandler Pöllau Щирия. Много професионален проект! Много интересни резултати, наистина ми хареса да работя по него. Ще се върна следващия път. Andreas M. Wilfinger, GF Ringana Fresh Cosmetics Hartberg Styria. Интересни резултати от проекта, налична перспектива за петрол, емулгатори евентуално. Използването на ядрата в козметичния сектор изисква допълнителни изследвания. Хранителната и нутрицевтичната перспектива могат да бъдат приложени бързо. Слива трябва да бъде предпочитана.
Фабрика на бъдещето Страница 17 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading По време на работата по проекта бяха добавени още трима важни корпоративни партньори: Карл Гайгер, земеделски майстор, GF Sunflower Park Tulbing Tulbing N.Ö. Много вълнуващ и поучителен проект. Никога не бих повярвал какво има в ядрото. Резултатите са чудесен стимул да се задълбочите! Томас Касфелд, мениджър продажби в Kuhmichel Abrasiv GmbH Ratingen (D) Средствата за взривяване на зеленчуци (брашна от костилкови плодове) са едни от малкото неметални абразивни абразиви, които могат да се използват както в системи за взривяване, работещи според системата за сгъстен въздух, така и в машини, оборудвани с взривни колела. Ханс Щауд, производител на конфитюри и зеленчукови деликатеси, Виена От семената до готовия препарат честността и оригиналността са на първо място!
Фабрика на бъдещето Страница 21 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading Фиг. 1: NaWaRo-Cascading Експериментална част
Фабрика на бъдещето Страница 22 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading 2 Плодови костилки Плодовите костилки са съставни части на костилкови плодове, които не са пряко годни за консумация и са замърсени с плодова каша и сок, както и с други специфични за плодовете примеси и които лесно могат да се развалят поради ферментация и плесен. Съдържанието им на влага е 87-90%, предварителното изсушаване е от съществено значение за последваща обработка. Фиг. 2: Черешови костилки счупени и отворени ядки от праскова Фиг. 3: Меки ядки от кайсия и мека костилка от семена на плодове Плодовите костилки се състоят от твърда обвивка и меката сърцевина, която е заобиколена от фина костилка на семената. При различните видове плодове костилките са съставени по различен начин. Средните стойности за пропорционалното основно вещество са изброени по-долу: Кайсия (кайсия) 19-27% праскова 6-8% слива 17-29% череша 25-35% Забележка; Субстанцията на ядрото на семената се състои основно от мастното масло, екстрактите от протеини, мазнини и азот. Освен това ядрото съдържа u. а. 3,5-4% амигдалин, чието разлагане образува циановодород, което се оказа безпроблемно в хода на проекта.
Фабрика на бъдещето Страница 27 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading Фиг. 6: Изпитване на смачкване с кайсиеви ядки във валцова мелница Раздробяването се извършва между гърбиците и стената на корпуса чрез ефекти на натиск, смачкване и срязване. Крайният размер се определя от геометрията на смачкващите елементи, като широчината на междина може да се променя само в малка степен. Резултатът не може да бъде удовлетворен по никакъв начин, тъй като твърде много меки ядра са счупени. Получената смес не може да бъде отделена чисто дори с помощта на вибрираща маса, която ни беше предоставена от компанията Dyk Getreidemühle в Raabs/Thaya. Фиг. 7: Резултат от изпитването на смачкване с валцова фреза
Фабрика на бъдещето Страница 32 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading 2.1.4 Положителни резултати от пукнатини и разделяне В съвместни усилия с технически опитен фермер, на пръв поглед безнадеждният проблем с нежното напукване на плодови зърна може да бъде решен за относително кратко време. Само за три седмици Карл Гайгер конструира различни механични и технически устройства, които отчитат разнообразието от форми, както и различната твърдост и размер на плодовите костилки. За да обработим приблизително 400 кг плодови костилки, инсталирахме моторно лостово щанцо с щанцови тръби с различни размери, което извърши процеса на щанцоване точно в момента, когато една от многото сърцевини пристигна на подаващата плоча, която беше леко извита надолу. Сърцевините се транспортират през захранващ улей с помощта на вибрационно устройство, при което скоростта на миграция може да се контролира чрез честотата на вибрациите. Фиг. 12: перфектен резултат благодарение на усилията на К. Гайгер
Фабрика на бъдещето Страница 33 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading Само перфорираните тръби трябваше да бъдат заменени за различните ядра. Вибрационното устройство също се представя добре в последващия процес на разделяне, твърдите черупки могат да бъдат отделени перфектно от меката сърцевина. Фиг. 13: Мелница за стоманени дискове Само мелницата за стоманени дискове може да се справя с твърди кожи от плодове: тя е остра, твърда и бързо въртяща се. Непрекъснатото изтичане на земния материал осигурява само леко нагряване! Фиг. 14: Фракциониране на черупките с твърда сърцевина с помощта на перфорирани сита, вибрационно устройство В следващ етап твърдите черупки от кайсия, череша, Pfisich и слива първо са били смачкани до 5 mm частици с чукова мелница; след това се смачкват и микронизират със стоманена дискова фреза и отново се разделят на различните фракции с помощта на вибрационното устройство и прецизни перфорирани сита с дефинирани отвори за отток и балансирани или количествено определени. За подробности вижте също материална употреба на костилкови плодове.
Фабрика на бъдещето Страница 39 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading 3.3 Методи и материали: Пресоване на масло от плодови зърна 3.3.1 Подготвителна работа, бланширане Ядките на плодовете, освободени от твърдата черупка, след това бяха обелени до голяма степен в собствената лаборатория или в кухните на приятели и познати . За тази цел зърната трябваше да бъдат потопени за кратко във вряща вода и след това ръчно да бъдат отстранени от семенната мембрана. Фиг. 19: Черешовите костилки са балансирани и бланширани. Фиг. 20: Кайсиеви меки ядки бланширани, кожи от кайсиеви ядки изсушени (загуба на маса 8-12%) Процесът на бланширане се оказа особено досаден и отнемащ време, тъй като общата сума беше около 15 кг мека Трябваше да се осигурят ядра за пресоване на масло от белената сърцевина, за преработка в шоколадовата фабрика Zotter и за нашите собствени пресоване и козметични тестове. По време на бланширането отново настъпват материални загуби от порядъка на 8-17%. Последващото изсушаване на обелените ядки разбираемо води до намаляване на теглото (около 3-5%). С оглед на ръчната работа, планираното надграждане
Фабрика на бъдещето Страница 41 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading 3.3.3 Добив на масло от ядки Фиг. 22: Прясно пресовани ядки от необработени ядки с помощта на винтова преса Тестовете за пресоване в лабораторията на растенията се основават на отделните меки зърна (виж Таблица 1). Във всеки случай 1-3 кг (6 кг за черешата) от белените ядки се пресоват в бистри и приятно миришещи масла. Не беше необходимо филтрирането на маслата. Останалите меки ядки се бланшират, както е описано по-горе, след което се превръщат в черешов тиган, марилопан, персипан и прунипан, чуплив, крем от деликатес и други подобни от производителя на шоколад Йозеф Зотер. а. м. за по-нататъшна обработка (за подробности вижте глава 5 Деликатеси, приготвени от плодови костилки). Няколко стотин грама бяха достатъчни за козметичните тестове в заводската лаборатория. Повече за това в глава. 6 Репертоарът на козметичните приложения. Теория за добива на масло в% w/w приблизително% череша 22 20 кайсия 38 40 праскова незряла 23 n.n. Зряла праскова 40 32-35 Слива 37 (!) 20 Таблица 2: Добив на масло от винтовата преса
Фабрика на бъдещето Страница 42 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading 3.3.4 Дискусия на баланса на ядреното масло Резултатите се съгласуват добре с литературата. При зрелите праскови и домашните сливи литературните стойности бяха далеч надхвърлени.По-подробното описание на маслата може да се намери в следващата глава за анализ. Фиг. 23: Кайсиеви меки ядки, белени и пресовани кейкове, смлени с резачка и мелница за подправки. Получена е и пресова торта от всички пресования на масло с винтова преса, която излъчва особено ароматен аромат на череша, слива и праскова. Както се оказа по време на анализа, съдържанието на циановодородна киселина от 15 mg/kg е далеч под границата на толерантност за марципан (50 mg/kg).
Фабрика на бъдещето Страница 54 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-каскадно изобилие TIC: PFIRSICH.D 1600000 1500000 1400000 1300000 1200000 1100000 1000000 900000 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 Време -> 0 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 Фиг. 27: GC-MS летливи компоненти прасковено ядро (меко ядро) 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 Време -> 0 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 Фиг. 28: GC-MS летливи компоненти черешово ядро (меко ядро)
Фабрика на бъдещето Страница 55 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading Съставът на летливите съединения за прасковената костилка трябва да бъде показан графично отново: Прасковен камък (цял): Летливи съединения [в%] 1-хексанол; 0,5 хексанал; 0,5 карен; 0,6 бензилацетат; 1,5 3-хидрокси-2-бутанон; 1,7 2,3 (1,3) бутандиол; 2,3 2,3 (1,3) бутандиол; 4.9 нонан; 0,6 толуен; 0,6 пиридин; 1 етил бензоат; 1,2 бензилов алкохол; 15,7 оцетна киселина; 43,9 бензалдехид; 19.20 Фиг. 29: Летливи компоненти от ядрото на праскова (меко ядро)
Фабрика на бъдещето Страница 143 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading Фиг. 73: Дюза за екструдер с излизаща полимерна стопилка и произведена смес под формата на гранулат 7.3.2 Производство на тестови образци Тестовите образци са произведени в съответствие с ÖNORM EN ISO 3167 Пластмасови многофункционални тестови образци. Гранулатът се суши в продължение на 2 дни в сушилня при 50 ° С преди производството на тестовия образец, тъй като по време на процеса на гранулиране той е абсорбирал относително голямо количество вода поради големия дял на пълнителя, съдържащ лигноцелус. След това пробите се съхраняват в съответствие със стандартния климат за пластмаси ÖNORM EN ISO 291 за кондициониране и изпитване в продължение на най-малко 88 часа в стандартния климат (23 С и 50% относителна влажност), преди да бъдат използвани за съответните измервания. Фиг. 74: Универсален образец за изпитване 7.3.3 Тест Механичните стойности на този материал са определени в съответствие със съответните стандарти за пластмаса (свойства на опън съгласно DIN EN ISO 527-1, свойства на огъване съгласно DIN EN ISO 178 и якост на удар съгласно Charpy съгласно DIN EN ISO 179-1/1eU.
Фабрика на бъдещето Страница 144 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading В следващата таблица характеристичните стойности се сравняват с тези на чистия ненапълнен полимер и със стойностите на класическите пълнители (слюда и талк), а също и с дървесни влакна. PP 70% PP 70% PP 70% PP 70% PP + 30% твърди кайсии + 30% дървесни влакна + 30% слюда + 30% талк черупкови ядки брашно + промотор на адхезията Тест за опън E-модул (MPa) 1055 1466,6 3000 2450 3200 Fmax (Mpa ) 28,5 21,62 25 29,5 33,5 Удължение при Fmax (%) 13,8 6,43 3 3,6 4,1 Изпитване на модула на огъване (Mpa) 1550 2142 2500 3350 4550 Fmax (Mpa) 40 41,52 43 54 60,07 Удължение при Fmax (%) 6,4 5,51 4,2 4,21 Ударна якост (Шарпи) Ударна енергия (J) ob 0,6 1 1,12 якост на удар (kj/m²) o.b. 15 24,8 27,5 Таблица 23: Сравнение на характеристичните стойности на РР със и без различни добавки Модул на опън (МРа) 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 PP кайсиево брашно дървесни влакна/MAH слюда талк Фиг. 75: Модул на опън в зависимост от използвания пълнител (степен на пълнене 30%)
Фабрика на бъдещето Страница 145 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading 7.3.4 Дискусия Много ясно можете да видите, че брашното от твърда черупка само леко увеличава модула на опън, но сравнението с дървесните влакна е допустимо само в ограничена степен, тъй като малеинов анхидрид е добавен като свързващ агент в тези проби е била. Това значително увеличи адхезията между неполярния полипропилен и съдържащия лигноцелулоза пълнител (дърво), което до голяма степен се отразява в подобряването на механичните свойства. Освен това влакнестата структура на дървесните влакна влияе много повече на опънните свойства, отколкото приблизително сферичните частици на ядрото. Модул на еластичност на огъване (MPa) 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 PP кайсиево брашно дървесни влакна/MAH слюда талк Фиг. 76: Модул на огъване в зависимост от използвания пълнител (степен на пълнене 30%) С извиващите свойства изненадващо показва, че Разликата между дървото и кайсиевото брашно не е толкова изразена, колкото при опънните свойства. Това е много приятно, защото добавянето на свързващ агент ще увеличи модула с поне 25%, като по този начин ще се постигнат свойствата на съединенията РР/дървесни влакна.
Фабрика на бъдещето Страница 200 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading 1.05). Веществото трябва да се съхранява в плътно затварящи се и възможно най-пълни контейнери, тъй като лесно се окислява до бензоена киселина, ако е изложено на светлина и въздух. Наличието на йони на тежки метали ускорява окисляването. Механизмът на реакцията се приема като верижна реакция чрез радикали [1]: Фиг. 80: Реакционна схема за характеристики на аромата на бензалдехид/профил на миризма: интензивен като горчиви бадеми, приятен, ароматен, силно сладък. Вкусовото впечатление е изгарящо, ароматно, като горчиви бадеми. Англ .: напомня на горчиви бадеми, приятен, ароматен, ароматен, мощен сладък. бутон за изгаряне. Интересното е, че горчивият бадемов мирис на бензалдехид се среща и в съединения с изостерични групи (като нитробензен, бензил цианид и дори бензо-1,2,3-триазол): Миризмата на тези вещества е поразително подобна на тази на бензалдехид! Употреба: Парфюмерия: В творения от вида хелиотроп, люляк, момина сълза и виолетово (обърнете внимание на използваното количество, понякога използвано само в следи!). Също така в парфюмерията за сапун. Бенц-
Фабрика на бъдещето Страница 204 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading 90% добив Бензилов алкохол (Fieser/Fieser, стр. 327): Възможността за окисляване на толуен с атмосферен кислород до бензил хидропероксид, който е бензилов алкохол по време на хидролиза (в допълнение към някои бензалдехид), също е важна доставки. Бензиловият алкохол, който все още съдържа остатъци от бензалдехид, може да стане без бензалдехид чрез кипене със силен разтвор на натриев хидроксид. Химични и физични характеристики: стойност на параметъра (напр. RK = Roth/Kormann, R = Römpp, B = Bauer et al.) Диапазон (FCC 3) плътност 20 C/s. 1,0419 (В); 1,045 (R) 1,042-1,047 (25 С) показател на пречупване/refr. индекс 1,5396 (B, RK) 1,539-1,541 точка на топене/т.т. -15 C (RK) --- точка на кипене/зона на дестилация на bp/dist. диапазон 205 С (органичен); 205,4 C (B, RK) --- Разтворимост в етанол 1: 1,5 об. L50% (RK) Разтворимост във вода Гранична стойност за алдехиди/алдехиди 1 g в 25 g (RK); 1 ml в 30 ml пълен и бистър (Ph.Eur.) --- 0,2% 206 C (с разлагане) NLT 95% между 202,5 и 206,5 1 ml в 30 ml Правила Наредба за запалими течности (VbF): A II/Точка на възпламеняване: 96 C Клас на опасност от вода (D): WGK 1 (леко опасен за водата) Швейцарски клас на отрова (CH): 4
Фабрика на бъдещето Страница 206 от 222 Окончателен доклад NaWaRo-Cascading Целеви стойности Относителна плътност при 25 C 1.040-1.050 Индекс на пречупване при 20 C 1.5410-1.5460 Оптично въртене при 20 C 0 до +0 25 Киселинно число макс. 8 Съдържание на алдехид (като бензалдехид) мин. 95% разтворимост в етанол 1 + 2 об. L70% Важна забележка: Информацията, дадена тук, е съставена внимателно и е събрана доколкото ни е известно. Въпреки това не може да се даде гаранция за тяхната коректност; грешките и промените се запазват. Прилагането, използването и обработката на закупените продукти са единствената отговорност на клиента. Нашите технически съвети за кандидатстване (било то устно или писмено) не ви освобождават от вашия собствен преглед на закупените стоки за тяхната пригодност за предвидените цели и процеси. Поради това клиентът трябва да се информира за безопасното и правилно боравене и дозиране на веществата преди употреба, както и за всички съществуващи законови изисквания. Ние не поемаме никаква отговорност за щети, причинени от боравене с продуктите. Описаните тук препарати не могат да се използват за медицински цели.