18/2003. Каскад NaWaRo для оздоровчого регіону

Каскадування NaWaRo для оздоровчого регіону Дослідження можливого використання залишків кісточкових плодів у харчовому та непродовольчому секторі Е. Віммер, Х. Маквіц, С. Шеміц, У. Бернер, В. Штадльбауер Доповіді з енергетичних та екологічних досліджень 18/2003 Динамічний з відповідальністю

2003

Вихідні дані: Власник, видавець та власник засобів масової інформації: Федеральне міністерство транспорту, інновацій та технологій Radetzkystraße 2, 1030 Відень Відповідальність та координація: Департамент енергетичних та екологічних технологій Керівник: DI Майкл Пола Список та всі звіти цієї серії можна замовити за адресою http: //www.nachhaltigwirtschaften .at або за адресою: Projektfabrik Waldhör Nedergasse 23, 1190 Відень Електронна пошта: [email protected]

NaWaRo каскадне для оздоровчого регіону Дослідження каскадних можливостей використання залишків кісточкових плодів у продовольчій та непродовольчій зоні ТБ Інж. Ельмар Віммер e + c інжиніринг та консалтинг Dipl.-Cem. Викладач університету Гансвернер Маквіц, Сюзанна Шеміц, д-р Ursula Burner Concerned People GmbH Dr. Wolfgang Stadlbauer alchemia-nova Відень, травень 2003 р. Звіт про проект в рамках Програми імпульсів сталого розвитку економіки від імені Федерального міністерства транспорту, інновацій та технологій

Фабрика майбутнього Сторінка 4 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading Team team TB Ing. Elmar Wimmer e + c engineering & consulting Управління проектами: Dipl.-Ing. Ельмар Віммер Порада: доктор Alfred Strigl Concerned People GmbH Dipl.-Chem. Університет-лектор Гансвернер Маквіц Сюзанна Шеміц Д-р Ursula Burner alchemia-nova Інститут інноваційних досліджень рослин Dr. Вольфганг Штадльбауер

Фабрика майбутнього Сторінка 11 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading 1 Вступ 1.1 Подяки На цьому етапі ми не хотіли б втратити можливість подякувати тим людям вдома та за кордоном, які взяли участь у проекті NaWaRo-Cascading і без їх участі презентабельним Результати не були б досягнуті. Томас Белацці (A) Уве Брандвайнер (A) Гельмут Бухграбер (A) Ерхард Бусек (A) Пітер Дайк (A) Вальтер Еккенхофер (A) Джулія Фандлер (A) Роберт Фендлер (A) Гебхард Фершлі (A) Отмар Фрагнер (A) Карл Гейгер (A) Алоїс Геллес (A) Томас Хартліб (A) Томас Касфельд (D) Йоханнес Кіссер (A) Ніна Кіссер (A) Андреас Кубін (A) Харальд Льов (A) Майкл Пола (A) Біргіт Рейс (A) Джеральд Росскоглер (A) Брижит Зальчер (A) Ромі Швайггофер (A) Ганс-Йоахім Шюман (A) Бехзад Сагедхі (A) Мустафа Сем (A) Ганс Штауд (A) Лурі Сеніч (Молдова) Бригітт Вайс (A) Андреас М. Вілфінгер (A) Альфред Вінтер (A) Манфред Верґеттер (A) Трауд Зіглер (A) Йозеф Цоттер (A) Відень, у травні 2003 року Ельмар Віммер та Альфред Стрігль (керівництво проектом) Урсула Бернер, Гансвернер Маквіц, Сюзанна Шемітц та Вольфганг Штадльбауер

Фабрика майбутнього Сторінка 16 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading 1.5.1 Корпоративні партнери Ви були з нами з самого початку проекту: Алоїс Геллес, виробник фруктових лікеро-горілчаних виробів та оцту Рігерсбург Штірія. Сучасний дистилятор шнапсу залишає все природі, а нічого - випадковості. Інж. Гебхард Фершлі, виробництво фруктових лікеро-горілчаних виробів та виробництва лікерів Krobotek Bgld. Скільки тонн персикових ядер потрібно, щоб мати пляшку олії персикових ядер у кожному супермаркеті? Йозеф Цоттер, виробник шоколаду, GF Zotter Schokoladen, Riegersburg Styria. Ядра повинні бути благородним продуктом, а не заміною мигдалю. Ціна важлива, але не обов’язково вирішальна. Роберт Фандлер, GF Ölmühle Fandler Pöllau Styria. Дуже професійний проект! Дуже цікаві результати, мені дуже сподобалось працювати над цим. Я повернусь наступного разу. Андреас М. Вільфінгер, GF Ringana Fresh Cosmetics Hartberg Styria. Цікаві результати проекту, перспектива нафти, можливі емульгатори. Використання сердечників у секторі косметики вимагає подальших досліджень. Харчова та нутрицевтична перспективи можуть бути реалізовані швидко. Сливу слід віддавати перевагу.

Фабрика майбутнього Сторінка 17 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading Під час роботи над проектом було додано ще трьох важливих корпоративних партнерів: Карл Гейгер, майстер сільського господарства, GF Sunflower Park Tulbing Tulbing N.Ö. Дуже захоплюючий та повчальний проект. Я ніколи не повірив би, що в ядрі. Результати - це чудовий стимул піти ще глибше! Томас Касфельд, менеджер з продажів Kuhmichel Abrasiv GmbH Ratingen (D) Рослинні підривні середовища (борошно з насіння кісточкових плодів) - це одне з небагатьох неметалевих абразивних речовин, що можуть використовуватися як в системах вибухових робіт, що працюють відповідно до системи стисненого повітря, так і в машинах, обладнаних вибуховими колесами. Ганс Штауд, виробник варення та овочевих делікатесів, Відень Від насіння до готового приготування, чесність та оригінальність на першому місці!

Фабрика майбутнього Сторінка 21 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading Рис. 1: NaWaRo-Cascading Експериментальна частина

Фабрика майбутнього Сторінка 22 з 222 Остаточний звіт NaWaRo-Cascading 2 Фруктові кісточки Фруктові кісточки - це складові частини кісточкових плодів, які не є безпосередньо їстівними, забруднені м’якоттю та соками фруктів, а також іншими специфічними для фруктів домішками, які легко псуються внаслідок бродіння та цвілі. Вологість їх становить 87-90%, попередня сушка необхідна для подальшої обробки. Рис. 2: Вишневі кісточки розбиті та розрізане ядро ​​персика Рис. 3: М'яке ядро ​​абрикоса та шкірка насіння м'яких ядер. Косточки плодів складаються з твердої оболонки та м'якої серцевини, оточеної тонкою шкіркою насіння. З різними видами фруктів кісточки також складаються по-різному. Середні значення пропорційної основної речовини наведені нижче: Абрикос (абрикос) 19-27% персик 6-8% слива 17-29% вишня 25-35% Примітка; Основна речовина насіння складається в основному з жирної олії насіння, білків, жиру та безазотистих екстрактів. Крім того, ядро ​​містить i.a. 3,5-4% амігдаліну, при розкладанні якого утворюється ціаністий водень, який виявився безпроблемним в ході проекту.

Фабрика майбутнього Сторінка 27 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading Рис. 6: Випробування на дроблення абрикосових кісточок у роликовій млині Дроблення відбувається між кулачками та стінкою корпусу під дією тиску, дроблення та зсуву. Остаточний розмір визначається геометрією дробильних елементів, ширина зазору може бути змінена лише незначною мірою. Результат ніяк не може бути задовільним, оскільки надто багато м’яких ядер зламано. Отриману суміш неможливо розділити чисто навіть за допомогою вібраційного столу, який нам надала компанія Dyk Getreidemühle в Raabs/Thaya. Рис. 7: Результат випробування на подрібнення за допомогою роликової фрези

Фабрика майбутнього Сторінка 32 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading 2.1.4 Позитивні результати тріщин та сепарації Спільними зусиллями з технічно досвідченим фермером, здавалося б, безнадійну проблему щадного розтріскування кісточок плодів можна було б вирішити за відносно короткий час. Всього за три тижні Карл Гейгер сконструював різні механіко-технічні пристрої, що враховували різноманітність форм, а також різну твердість і розмір плодових кісточок. Для обробки приблизно 400 кг фруктових кісточок ми встановили моторний важільний пуансон із штампувальними трубками різного розміру, який проводив процес штампування саме в той час, коли одна з багатьох серцевин прибула на подавальну плиту, яка була трохи зігнута донизу. Сердечники транспортувались за допомогою вібраційного пристрою через подавальний жолоб, завдяки чому швидкість міграції могла контролюватися за допомогою частоти вібрації. Рис. 12: ідеальний результат завдяки зусиллям К. Гейгера

Фабрика майбутнього Сторінка 33 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading Тільки пробиті трубки потрібно було обміняти на різні стрижні. Вібраційний пристрій також добре працював у подальшому процесі розділення, тверді оболонки могли бути ідеально відокремлені від м’якого сердечника. Рис. 13: Сталевий дисковий млин Тільки сталевий дисковий млин може обробляти тверді шкурки фруктових кісточок: він гострий, твердий і швидко обертається. Постійний відтік розмеленого матеріалу забезпечує лише незначне нагрівання! 14: Фракціонування оболонок твердих сердечників за допомогою перфорованих сит, вібраційного пристрою. На наступному етапі тверді шкаралупи абрикоса, вишні, Пфісіха та сливи спочатку подрібнювали до 5-міліметрових частинок молотком; потім подрібнюють та мікронізують сталевим дисковим млином і знову розділяють на різні фракції за допомогою вібраційного пристрою та точних перфорованих сит з визначеними прохідними отворами та збалансованими або кількісно вираженими. Детальніше див. Також Використання ядер кісточкових плодів у матеріалах.

Фабрика майбутнього Сторінка 39 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading 3.3 Методи та матеріали: Віджимання олії з ягід плодів 3.3.1 Попередня робота, бланшування Зерна фруктів, звільнені від твердої оболонки, потім в основному очищали від шкірки у власній лабораторії або на кухнях друзів та знайомих . Для цього ядра потрібно було ненадовго занурити в окріп, а потім вручну вийняти з насіннєвої мембрани. Рис. 19: Вишневі кісточки збалансовані та бланшировані. Рис. 20: Абрикосові м’які ядра бланшировані, шкірки абрикосових кісточок висушені (втрата маси 8-12%). Процес бланшування виявився особливо нудним та трудомістким, оскільки загальна вага становила близько 15 кг Потрібно було забезпечити стрижні для пресування олії з очищеної серцевини, для переробки на шоколадній фабриці Zotter та для власних пресування та косметичних випробувань. Під час бланшування знову виникають матеріальні втрати порядку 8-17%. Подальше сушіння очищених ядер, зрозуміло, призводить до зменшення ваги (приблизно 3-5%). З огляду на задіяну ручну роботу, заплановане збільшення масштабу

Фабрика майбутнього Сторінка 41 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading 3.3.3 Вихід олії з ядер Рис. 22: Свіжовичавлені олії ядер з нечищених ядер за допомогою гвинтового преса Тести пресування в лабораторії заводу базувались на окремих м’яких зернах (див. Таблицю 1). У кожному випадку 1-3 кг (6 кг для вишні) неочищених ядер пресували у прозорі та приємно пахнуть олії. Не потрібно було фільтрувати масла. Решта м’яких ядер бланширували, як описано вище, а потім виробник шоколаду Йозеф Цоттер перетворив їх у вишневу сковороду, марилопан, персипан та пруніпан, ламкий, крем-де-ла-чорнослив та інші. м. для подальшої обробки (детальніше див. розділ 5 Делікатеси, виготовлені з кісточок фруктів). Кілька сотень грамів було достатньо для проведення косметичних тестів у заводській лабораторії. 6 Репертуар косметичних додатків. Теорія врожайності олії в% мас./Мас.% Вишні 22 20 абрикоса 38 40 персика незрілого 23 н.н. Стиглий персик 40 32-35 Слива 37 (!) 20 Таблиця 2: Вихід олії з гвинтового преса

Фабрика майбутнього Сторінка 42 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading 3.3.4 Обговорення балансу олії зерна Результати добре узгоджуються з літературою. Щодо стиглих персиків та домашніх слив, літературні показники були набагато перевищені. Більш детальний опис олій можна знайти в наступному розділі аналітики. Рис. 23: Ядра абрикосових м’яких ядер, неочищені та подрібнені за допомогою шліфувальної машини для шліфування пирога З усіх видавлень олії шнековим пресом отримано прес-корж, який виділяє особливо ароматний аромат вишні, сливи та персика. Як виявилося під час аналізу, вміст синильної кислоти 15 мг/кг набагато нижче граничного допуску для марципану (50 мг/кг).

Фабрика майбутнього Сторінка 54 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-каскадне рясність TIC: PFIRSICH.D 1600000 1500000 1400000 1300000 1200000 1100000 1000000 900000 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 Час -> 0 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 27: Летучі компоненти GC-MS персикове ядро ​​(м’яке ядро) 500000 400000 300000 200000 100000 Час -> 0 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 Рис.28: Летучі компоненти GC-MS вишневе ядро ​​(м’яке ядро)

Фабрика майбутнього Сторінка 55 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading Склад летких сполук для персикової кісточки слід ще раз зобразити графічно: Персиковий камінь (цілий): Летючі сполуки [у%] 1-гексанол; 0,5 гексаналу; 0,5 карену; 0,6 бензилацетат; 1,5 3-гідрокси-2-бутанон; 1,7 2,3 (1,3) бутандіолу; 2,3 2,3 (1,3) -бутандіол; 4,9 нонан; 0,6 толуолу; 0,6 піридину; 1 етилбензоат; 1,2 бензиловий спирт; 15,7 оцтова кислота; 43,9 бензальдегід; 19.20 Рис. 29: Леткі компоненти ядра персика (м’яке ядро)

Фабрика майбутнього Сторінка 143 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading Рис. 73: Екструдерна форсунка з виходить з розплаву полімеру та вироблена суміш у формі грануляту 7.3.2 Виробництво зразків Випробувальні зразки виготовлялись відповідно до багатоцільових випробувальних зразків із пластмас ÖNORM EN ISO 3167. Гранулят сушили протягом 2 днів у сушильній шафі при температурі 50 ° С перед виготовленням досліджуваного зразка, оскільки він поглинув відносно велику кількість води під час процесу гранулювання через високу частку наповнювача, що містить лігноцеллюс. Потім зразки зберігали відповідно до стандартного клімату для пластмас ÖNORM EN ISO 291 для кондиціонування та тестування протягом щонайменше 88 годин у стандартному кліматі (23 С та відносна вологість 50%), перш ніж використовувати для відповідних вимірювань. Рис. 74: Універсальний випробувальний зразок 7.3.3 Випробування Механічні значення цього матеріалу були визначені відповідно до відповідних стандартів пластмас (властивості на розтяг згідно DIN EN ISO 527-1, властивості згинання згідно DIN EN ISO 178 та ударна в'язкість відповідно до Шарпі згідно DIN EN ISO 179-1/1eU.

Фабрика майбутнього Сторінка 144 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading У наступній таблиці характеристичні значення порівнюються із значеннями чистого ненаповненого полімеру та зі значеннями класичних наповнювачів (слюда та тальк), а також з деревними волокнами. PP 70% PP 70% PP 70% PP 70% PP + 30% абрикосових твердих + 30% деревних волокон + 30% слюди + 30% талькової оболонки ядерного борошна + промотор адгезії Випробування на розтяг E-модуль (МПа) 1055 1466,6 3000 2450 3200 Fmax (Мпа ) 28,5 21,62 25 29,5 33,5 Подовження при Fmax (%) 13,8 6,43 3 3,6 4,1 Випробування модуля згинання (МПа) 1550 2142 2500 3350 4550 Fmax (Мпа) 40 41,52 43 54 60,07 Подовження при Fmax (%) 6,4 5,51 4,2 4,21 Ударна в'язкість (Шарпі) Ударна енергія (Дж) об 0,6 1 1,12 ударна в'язкість (кДж/м2) o.b. 15 24,8 27,5 Таблиця 23: Порівняння характеристичних значень PP з різними добавками і без них Модуль розтягування (МПа) 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 PP абрикосове борошно деревне волокно/MAH слюда тальк Рис. 75: Модуль розтягування залежно від використовуваного наповнювача (рівень заповнення 30%)

Фабрика майбутнього Сторінка 145 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading 7.3.4 Обговорення Видно дуже чітко, що шрот із твердих оболонок лише трохи збільшує модуль розтягування, проте порівняння з деревними волокнами допускається лише обмежено, оскільки ангідрид малеїну був доданий як сполучний агент у ці зразки був. Це значно збільшило адгезію між неполярним поліпропіленом та лігноцелюлозосодержащим наповнювачем (деревиною), що значною мірою відображається на поліпшенні механічних властивостей. Крім того, волокниста структура деревних волокон впливає на властивості розтягування набагато сильніше, ніж приблизно сферичні частинки ядра. Модуль пружності при згинанні (МПа) 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 PP абрикосове борошно деревне волокно/MAH слюда тальк Рис. 76: Модуль згинання як функція використовуваного наповнювача (ступінь наповнення 30%) Різниця між деревним та абрикосовим борошном не така виражена, як у властивостях розтягування. Це дуже радує, оскільки додавання сполучного агента збільшить модуль щонайменше на 25%, тим самим досягаючи властивостей сполук ПП/деревне волокно.

Фабрика майбутнього Сторінка 200 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading 1.05). Речовина слід зберігати в щільно закритих та якомога повніше заповнених ємностях, оскільки вона легко окислюється до бензойної кислоти під впливом світла та повітря. Наявність іонів важких металів прискорює окислення. Прийнято, що механізмом реакції є ланцюгова реакція через радикали [1]: Рис. 80: Схема реакцій щодо характеристик запаху/профілю запаху бензальдегіду: інтенсивний, як гіркий мигдаль, приємний, ароматний, сильно солодкий. Смакові враження пекучі, ароматні, як гіркий мигдаль. Англ.: Нагадує гіркий мигдаль, приємний, ароматний, ароматний, потужний солодкий. кнопка спалювання. Цікаво, що гіркий мигдальний запах бензальдегіду також зустрічається у сполуках із ізостеричними групами (таких як нітробензол, бензилціанід і навіть бензо-1,2,3-триазол): Запах цих речовин разюче схожий на запах бензальдегіду! Використання: Парфумерія: У творах типів геліотроп, бузок, конвалія та фіалка (зверніть увагу на кількість, яка використовується, іноді використовується лише в слідах!). Також у мильній парфумерії. Бенц-

Фабрика майбутнього Сторінка 204 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading 90% вихід бензилового спирту (Fieser/Fieser, с. 327): Можливість окислення толуолу атмосферним киснем до бензилового гідропероксиду, який є бензиловим спиртом під час гідролізу (на додаток до деякого бензальдегіду), також важлива постачання. Бензиловий спирт, який все ще містить залишки бензальдегіду, можна зробити без бензальдегіду кип’ятінням з сильною їдкою содою. Хімічні та фізичні характеристики: значення параметра (наприклад, RK = Roth/Kormann, R = Römpp, B = Bauer et al.) Діапазон (FCC 3) щільність 20 C/s.g. 1,0419 (B); 1,045 (R) 1,042-1,047 (25 C) показник заломлення/відн. індекс 1,5396 (B, RK) 1,539-1,541 температура плавлення/т.пл. -15 C (RK) --- температура кипіння/bp площа дистиляції/дист. діапазон 205 С (органічний); 205,4 C (B, RK) --- Розчинність у етанолі 1: 1,5 об. L50% (RK) Розчинність у воді, що змішується. Граничне значення для альдегідів/альдегідів 1 г у 25 г (RK); 1 мл у 30 мл повного та прозорого (Ph.Eur.) --- 0,2% 206 C (з розпадом) NLT 95% від 202,5 ​​до 206,5 1 мл у 30 мл Положення про правила щодо легкозаймистих рідин (VbF): A II/Температура спалаху: 96 C Клас небезпеки для води (D): WGK 1 (слабо небезпечний для води) Швейцарський клас отрути (CH): 4

Фабрика майбутнього Сторінка 206 з 222 Підсумковий звіт NaWaRo-Cascading Цільові показники Відносна щільність при 25 C 1.040-1.050 Показник заломлення при 20 C 1.5410-1.5460 Оптичне обертання при 20 C 0 до +0 25 Кислотне число макс. 8 Вміст альдегіду (у вигляді бензальдегіду) Мінімальна розчинність 95% в етанолі 1 + 2 об. L70% Важливе зауваження: Інформація, наведена тут, складена з обережністю та складена наскільки нам відомо. Однак ми не можемо дати жодних гарантій щодо їх правильності; помилки та зміни зберігаються. Застосування, використання та обробка придбаної продукції є виключною відповідальністю замовника. Наша технічна порада щодо застосування (будь то усна чи письмова) не звільняє вас від вашої власної перевірки придбаних товарів на їх придатність для передбачуваних цілей та процесів. Тому замовник повинен повідомити себе про безпечне та правильне поводження та дозування речовин перед використанням, а також про будь-які існуючі законодавчі вимоги. Ми не несемо жодної відповідальності за шкоду, заподіяну внаслідок роботи з продуктами. Описані тут препарати не можна використовувати в лікувальних цілях.