Research and improvement of the process of microwave extraction of licorice root | Исследование и совершенствование процесса СВЧ-экстракции из солодкового корня

English. Licorice root extract is widely used in the food industry due to the high content of a wide range of biologically active substances. The purpose of the research is to analyze the physicochemical mechanism and evaluate the efficiency of the microwave extraction of licorice root, to develop rational operating parameters and a machine-hardware scheme for microwave extraction. The object of the study is the roots of common licorice (Glycyrrhiza glabra). Prepared water was used as an extractant. During preliminary experiments, several licorice root extraction methods were compared, varying the temperature, duration, and frequency of circulation. A rational method for licorice root extraction is determined; it is a microwave extraction method based on the percolation principle by constantly mechanically mixing the extraction mixture and circulating the extractant, which allows achieving an equilibrium concentration of dry matter in the extract solution with a minimum duration of the process and relatively low specific energy costs. In view of the properties of the processed raw materials and recommendations for organizing the industrial process of extracting plant materials, it is suggested to perform licorice root extraction in two stages, whose operation mode and duration are the same. It is necessary for rational design of production processes and ensuring a continuous process flow. The influence of the main parameters (water and roots ratio, temperature, microwave radiation power) on mass exchanging processes was analyzed. Functional dependencies of the specific efficiency of microwave extraction on the influencing parameters are established. The values of the operating parameters have been determined, and the machine-hardware scheme for the practical implementation of microwave extraction of licorice root has been developed.

Russian. Экстракт солодкового корня находит широкое применение в пищевой промышленности благодаря высокому содержанию широкого спектра биологически активных веществ. Цель исследований – проанализировать физико-химический механизм и оценить производительность процесса СВЧ-экстракции солодкового корня, разработать рациональные режимные параметры и машинно-аппаратурную схему для СВЧ-экстракции. Объект исследования – корни солодки голой (Glycyrrhiza glabra). В качестве экстрагента использовали подготовленную воду. В ходе предварительных экспериментов сравнивали несколько способов экстракции солодкового корня, варьируя температуру, продолжительность, кратность циркуляции. Определен рациональный способ экстрагирования солодкового корня – способ СВЧ-экстрагирования по принципу перколяции при постоянном механическом перемешивании экстракционной смеси и циркуляции экстрагента, который позволяет достигать равновесной концентрации сухих веществ в экстрактном растворе при минимальной продолжительности реализации процесса и сравнительно низких удельных затратах энергии. С учетом свойств перерабатываемого сырья и рекомендации по организации промышленного процесса экстракции растительного сырья предложено экстракцию солодкового корня выполнять в две стадии, режим и продолжительность которых одинаковы. Это необходимо для рационального проектирования процессов производства и обеспечения непрерывного технологического потока. Анализировали влияние основных параметров (гидромодуля, температуры, мощности СВЧ-излучения) на массообменные процессы. Установлены функциональные зависимости удельной производительности СВЧ-экстракции от влияющих параметров. Определены значения режимных параметров, разработана машинно-аппаратурная схема для практической реализации способа СВЧ-экстракции солодкового корня.