11. Вибір екстрагента

Вибір екстрагента (вимоги до екстрагента): селективність, (максимально розчиняти лікарські речовини і мінімально баластні речовини.), хімічна індиферентність, мала токсичність, летючість і низька Т кипіння. Основні екстрагенти:

Вода – добре проникає в пори і розчиняє, індиферентна, не горюча, дешева, недолік – не розчиняє гідрофобні речовини, не має антисептичних властивостей, ферменти можуть розщеплювати лікарські речовини.

Етиловий спирт – найбільш розповсюджений після води, розчиняє те, що не розчиняється у воді –жири, алкалоїди, хлорофіл, еф. масла, смоли, антисептик, інактивує ферменти, спиртові витяжки добре згущаються і висушуються. Має більш широкий діапазон дії ніж вода, а його властивість екстрагувати залежить від концентрації.( при 70% витяжки вільні від біополімерів (білки, пектини).

Ацетон – екстрагує алкалоїди, смоли, масла.

Етиловий ефір - пари отруйні, вибухонебезпечні (в суміші з етилацетатом використовується для вилучення флавоноїдів).

Хлороформ - ядовитий, але не горючий і не вибухонебезпечний.(Алкалоїди, глікозиди, масла).

Дихлоретан – не змішується з водою, але змішується зі спиртами, ефіром , жирами, мінеральними маслами. Ядовитий, для глікозидів.

Метанол –сильні отрута, (для людини доза 15-20 мл. смертельна).Вик. для виробництва кумаринів.

Рослинні масла –холодного пресування: соняшникове, персикове, мигдальне.

Зріджені гази –бутан, суміш бутану та пропану, найбільш селективний для ефірних. олій –хладон С318. Це скорочує час екстракції та виключає вплив високих температур на стадії концентрування. Мають низьку в’язкість, що підвищує швидкість дифузійних процесів. Нетоксичні хімічно індиферентні.

12. Мацерація, перколяція, настоянки, ефірні масла та методи їх одержання, обладнання.

Настойки –це забарвлені спиртові або водно спиртові витяжки з лік. рослинної сировини, отримані без нагрівання та видалення екстрагента. Це лікарська форма, введена в медичну практику Парацельсом (1493-1541). При виготовленні настойок з однієї вагової частини росл. сировини отримують 5 готового продукту. В окремих випадках 1:10 (нас-

тойка арніки, календули, глоду). Можуть бути прості і складні (з декількох рослин). Вико-

ристовують висушений росл. матеріал (іноді свіжий).

Способи виготовлення: мацерація і її різновиди; перколяція, розчинення густих і сухих екстрактів.

Мацерація (від лат. macerare « пом’якшувати, розмочувати»)

• В фармакології – процес настоювання рослинних та тваринних тканин в рідких розчинниках — наприклад, воді, маслах, спирті  — з метою віддачі своїх властивостей розчиннику та його збагачення.

Мацерація – метод настоювання. Зараз його застосування поступово скорочується через

важкість досягнення повноти екстрагування. Подрібнену сировину з певною кількістю екстрагента загружають в мацераційний бак і настоюють при 15-20 С протягом 7 діб (якщо спеціально не вказані строки). Витяжку зливають, залишок віджимають, заливають знову невеликою кількістю екстрагента, знову віджимають, зливають разом і доводять до певного об’єму. Метод малоефективний, розчини залишаються в сировині.

Ремацерація – мацерація з поділом на частини екстрагента або сировини і екстрагента. Екстрагент ділять на 3-4 частини і послідовно настоюють сировину з першою частиною, потім з другою і т.д., кожний раз зливаючи витяжку. Завдяки цьому підтримується велика різниця концентрацій. Мацерація з примусовою циркуляцією екстрагента - спеціальний мацераційний бак з перфорованим дном. Екстрагент, відділений від сировини дном, за допомогою насоса прокачується до досягнення рівноважної концентрації. Це скорочує час настоювання в декілька раз. Можливе проведення з поділом на частини екстрагента.

Турбоекстракція – основана на інтенсивному перемішуванні сировини і екстрагента при одночасному подрібненні сировини.( швидкість мішалки 8000-13000 об/хв). Час екстракції зменшується до 10 хв.

Ультразвукова екстракція - до мацераційного процесу додається ультразвукові коливання, що дозволяє зменшити час процесу до декількох хвилин.

Перколяція процежування технологічний процес фільтрування рідини через нерухомий шар твердої речовини.

Явище перколяції (или протекания среды) визначається: Середовищем, в якому спостерігається це явище; Зовнішнім джерелом, яке забезпечує протікання в цьому середовищі; Способом протікання середовища, який залежить від зовнішнього джерела.

Перколяція – основний засіб одержання настойок. При невеликій кількості речовини перколяцію здійснюють: подрібнену сировину змочують у окремому закритому сосуді достатньою кількістю екстрагенту, додаючи його до повного і рівномірного змочування сировини. Залишають на 4 години, після чого сировину, що набухла, поміщують щільно в перколятор і при відкритому спускному крані додають таку кількість екстрагенту, щоб шар його на поверхню складав 30-40мм. Рідину, що витікла, знову вливають у перколятор, закривають кран і залишають на 24 години, потім повільно переколюють, спускаючи за 1 год. об’єм рідини, що відповідає 1/48 об’єму перколятора, що заповнений. Одночасно до перколятору додають свіжий екстрагент до повного вилучення сировини, що встановлюється за знебарвленням або за якісними реакціями. Швидкість екстракції в період набухання значно нижча, ніж після набухання. Для більшості рослин коефіцієнт дифузії має порядок 10-6 10-7. Перколятори (екстрактори, дифузори) являють собою циліндричні або конічні сосуди з міді, заліза або алюмінію ( лаб. – зі скла). Зверху накриті кришкою з патрубками для введення екстрагенту, знизу розташований спускний кран. Над краном на деякій відстані розташовуються ситоподібне дно, що містить фільтр. На рис.90 Показана схема циліндричного перколятора, який можна перевертати при розгрузці. В інших типах рис.91 розгрузка здійснюється через люк, що розташований вище дна. Інший тип – дозволяє проводити процес екстракції, відгонку спирту з сировини, що відпрацьована і механічне розвантаження шроту. Можна використовувати і інші розчинники. Для рівномірного вилучення речовини по всьому об’ємі екстрактору необхідно виготовляти їх циліндричної форми з кутом конусу в 450, при цьому конічна частина повинна бути 60% від загальної висоти (рис.92) ( екстракція відбувається повсюди однаково на відміну від циліндричних, що пояснюється швидкістю руху рідини відносно частинок сировини в нижньому об’ємі. Для максимальної інтенсифікації процесу використовують варіації методу – проводячи разом настоювання та циркуляцію: першу витяжку збирають окремо, випускаючи її з перколятора, свіжий екстрагент витримують в перколяторі 3-6 години і декілька радів пропускають через сировини, потім другий до повного вилучення матеріалу, у сі витяжки з’єдують. Настоянки, що одержують в процесі мацерації або перколяції мутні і мають взвешені частинки. Для освітлення їх відстоюють декілька днів при температурі 8 0С, потім фільтрують використовуючи фільтр-преси, центрифуги або інші пристрої. Далі відбувається рекуперація спирту з сировини відгонкою з паром. Недостатком перколяції є періодичність процесу, тривалість допоміжних операцій загрузки та вигризки речовини. В перколяторе (рис. 91, а) есть внутренний цилиндр 5 из нержавеющей стали. В верх- ней части корпуса имеются патрубки для подачи спиртовой смеси 12 из мерника и вывода отработанного пара 8 из паровой рубашки 6, при помощи чего можно создавать определенную температуру экстракции. В нижней части корпуса размещены патрубки для ввода пара 13 в паровую рубашку и выпуска конденсата 3. Верхняя 11 и нижняя 2 крышки взаимозамещаемы, имеют слегка выпуклую форму. В центре крышек перколятора расположены штуцеры. В зависимости от местоположения крышки штуцеры служат либо для выхода паров спирта 10, либо для слива готовой продукции 15, а в случае отгонки спирта из отработанного сырья -для подачи острого пара 14. В нижнюю крышку вставляется ложное дно 1, представляющее собой перфорированный диск из нержавеющей стади, на который натягивается фильтровальный материал.  Крышки имеют рычажно-винтовой    механизм   (рис. 91,  б) с противовесом и резиновые прокладки, что позволяет закрывать пер-колятор герметически. Под верхней крышкой имеется перфорированный диск 9 из нержавеющей стали. Для того чтобы набухшее сырье не могло попасть в отверстия верхних патрубков перколятора, на диске предусмотрены четыре фиксатора 11. Для плотной укладки сырья и последующего механизированного удаления шрота из перколятора по обеим сторонам его корпуса установлены дебалансные электрические вибраторы 4. Корпус перколятора закрепляется на металлической подставке с резиновыми амортизаторами 7.

Перколяція – проціжування екстрагента через рослинний матеріал. Процес проводиться в перколяторах-екстракторах (циліндричні, конічні, з паровою сорочкою і без неї).В нижній частині перколятора є дно (перфорована сітка), на яку кладуть фільтруючий матеріал (мішковина, полотно) і загружають сировину. Метод включає 3 послідовні стадії: намочування (набухання сировини), настоювання і перколяція. Намочування проводиться поза перколятором. (в мацерацій них баках, з яких зручно діставати сировину). Використовують від 50 до 100% екстрагента по відношенню до маси сировини.

Після перемішування сировину залишають на 4-5 год.(сировина набухає і збільшується в об’ємі). В промислових умовах це може бути поєднано з настоюванням. Настоювання – набухший матеріал загружають в перколятор на ложне дно, притискають і заливають екстрагентом так, щоб витіснити повітря (24-48 год) до досягнення рівноважної концентраціі). Перколяція – безперервне пропускання екстрагента через шар сировини і збір перколяту . При цьому насичена витяжка витісняється з рослинної сировини потоком свіжого екстрагента і досягається різниця концентрацій речовин в сировині і екстрагенті.

Перколятори-екстрактори.

Часто першу досить концентровану витяжку зливають, перколятор заповнюють свіжим екстрагентом. Настоюють і знову зливають і так декільа разів, потім витяжки з’єднують. Або проводять циркуляцію в перколяторі з допомогою насоса, подаючи знизу вверх. Отримані витяжки –мутні і потребують очистки, яку проводять відстоюванням при Т= 10 (2 доби) а далі проводять фільтрування деканацією (без взмучування осаду). І фільтрування центрифугах, фільтр-пресах. Заключна стадія –рекуперація екстрагента з шроту (проводять в перколяторах після зливання витяжки методом перегонки з водяним паром).

Ефірні масла

Пахучі рослини ще в стародавньому світі притягали до себе увагу як джерело пахощів. До

ХVI ст. були відомі розмарин, лаванда, шавлія, троянда. З середини сторіччя інтенсивно розвивається техніка виробництва пахучих речовин. Ефірні масла використовують в медицині, фармацевтичній, харчовій та парфумерній промисловості. Найкращі композиції парфумів до цього часу складають з використанням натуральних ефірних масел (фіалки, конвалії, гвоздики, лимона). Відомо декілька тисяч ефірних масел. Це суміші пахучих речовин, які відносяться до різних класів органічних сполук (переважно терпеноїди, рідше ароматичні та аліфатичні сполуки.). До кінця роль ефірних масел в обміні речовин рослини не зрозуміла: чи для захисту речовин від шкідників та тварин, чи для закриття ран в деревині і запобігання зараження грибковими захворюваннями, чи для приваблювання комах-опилювачів.

За здатність переганятись з водяним паром та летючість вони називаються ефірними, а за схожість з жирними маслами –маслами. Слабо розчиняються воді, добре в орг. розчинниках та жирах рослинних і тваринних. Їх отримують з рослинної сировини з різних рослин-ефіроносів: квітів, листків, хвої, шкірки плодів, коренів і кореневищ, плодів, кори, деревини. Вміст еф. масел коливається від 0,1 (троянда, фіалка) до 20% (в бруньках гвоздики). Число компонентів в ефірному маслі одного виду рослини може досягати сотні видів. Назва масла походить від назви рослини (за виключенням цитрусових). Масло з листків цитрусових наз. петигреневим, з квітів – неролієвим, з плодів – по назві рослин.

Отримують із свіжої сировини (лаванда, герань), прив’яленої (м’ята), або сухої (корені аїру, іриса), або попередньо ферментованого( троянда).

Схеми отримання: механічне пресування (тільки для цитрусових). Масло, що залишається в шкірці дістають перегонкою з водяним паром. Гідродестиляція – перегонка з водяним паром. Використовується, коли в сировині багато ефірних масел і температура перегонки (біля 100 ) не відображається на якості готового продукту. Перегонку здійснюють в перегонних апаратах безперервної або періодичної дії. Дистилят (суміш води і ефірного масла) охолоджують в холодильнику і відділяють декантоване масло. Дистиляційні води переганяють повторно. При цьому отримують одночасно пахучу воду. При перегонці з паром можна використовувати окремі види рослин як в сирому, так і в сухому вигляді. Час процесу – біля 2-х годин. Метод екстракції – потребує більш складної апаратури та добре очищеного розчинника. (етилен, бензол, хлороформ, метиловий спирт, ацетон, петролейний ефір). При екстракції сировину заливають раз або декілька раз розчинником, після насичення пахучими речовинами зливають, із злитої витяжки (міцелли) під тиском видаляють розчинник і отримані масла називаються екстракційними або пахучими восками.

Розчинник екстрагує з рослин не тільки ефірні масла, а й воски, парафіни, жири. Тому перші продукти екстракції називаються конкретами і не повністю розчиняються в спирті. Для звільнення від баластних речовин їх ще раз екстрагують етиловим спиртом і отримують абсолютні масла. Ефірні масла, екстраговані органічними розчинниками не можна вживати всередину.

До екстракційних способів відноситься і мацерація квіткової сировини жирами (яловичий, свинячий жир, оливкова олія, іноді парафін).

Метод анфлеражу- самий старий з наведених . Використовують для сировини з низьким вмістом еф. масел.(жасмін, конвалія). Метод засновано на здатності еф. масел, що виділяються рослинами, переходити в газову фазу, а потім поглинатися жирами і сорбентами. Процес проводять на спеціальних рамах – шасі, вони герметично збираються в батарею. Посередині батареї – пластинка з нанесеним сорбентом (жир, олія) На адсорбент розстилають квіти і залишають на 1-3 доби. І так багатократно (до 30 разів). Квіти потім переробляють екстракцією, а жир, (квіткова помада) зішкрібається. Потім еф. масло витягають спиртом., виморожують, фільтрують і отримують чистий продукт. Спосіб дуже дорогий. Метод динамічної сорбції – той же принцип, але покращений. Через сировину продувається гаряче повітря, яке захоплює пари еф. масел і переносять на селікагель або активоване вугілля, потім виділяють чисте масло.