Партнерская программа - Размещаем рекламу на сайте;   -    На форуме ФИТОНИКА вы найдете партнеров по бизнесу и ответы на актуальные вопросы.
phytonica_logo ФИТОНИКА  phyto
Главная Библиотека Растительное сырье Технологии Препараты Здоровый образ жизни Услуги Реклама Контакты Форум
Полезные ссылки

return_links(2); ?>
ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА ДЛЯ ЭКСТРАКЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Ультразвуковые (УЗ) колебания успешно используются в процессах, проходящих в жидких средах, т.к. только в них возникает специфический процесс - УЗ кавитация, обеспечивающий максимальные энергетические воздействия на различные вещества. Воздействие УЗ колебаний на различные технологические процессы позволяет:
- не менее чем в 10-1000 раз ускорить процессы, протекающие между двумя или несколькими неоднородными средами (растворение, очистку, обезжиривание,
дегазация, окрашивание, измельчение, эмульгирование, экстрагирование, кристаллизацию, полимеризацию, гомогенизацию, химические и электрохимические реакции и др.);
- увеличить выход экстрактивных веществ и модифицировать их свойства;
- удалить вредные примеси и простерилизовать продукт;
получить тонкодисперсные эмульсии и суспензии.
Одной из наиболее продолжительных стадий переработки растительного сырья является стадия экстракции. Традиционные методы экстракции (перколяция и мацерация) являются очень длительными и трудоемкими.
Средняя продолжительность экстракции - от 6ч. до нескольких суток. Интенсивные способы переработки (например, с помощью РПА) требуют наличия специального оборудования и имеют другие ограничения.
С помощью ультразвука частотой 19-44 кГц из растений с сокращением процесса экстракции на 1-2 порядка можно извлекать флавоноиды, дубильные вещества, фенолгликозиды, связанные кумарины, антоцианы, фенолкарбоновые кислоты . При этом, значительно возрастает выход экстрактивных веществ.
Например, выход розового и облепихового масла увеличивается на 10-15%, атропина на 18-25%, валериановой кислоты - на 20%, платифиллина - на 15%, фуранохромонов - на 30%, кверцетина на 47%, эргостерина – на 45-60%, урсоловой кислоты - на 10%.
Процесс экстрагирования, как правило, включает две фазы
- осмотическое набухание с растворением содержимого клетки (движение растворителя внутрь клетки);
- экстрагирование (диализ), при котором из клетки через клеточные мембраны, поры и капилляры происходит транспорт экстрактивных веществ в объем растворителя.
Процесс набухания, в среднем, продолжается от 4 до 6 ч, и зависит от скорости вытеснения воздуха из клетки. Кроме того, часть воздуха остается внутри клетки.
При применении ультразвука имеет место звукокапиллярный эффект, который не только ускоряет вытеснение пузырьков воздуха, но и создает условия для их растворения в жидкости. В результате имеет место резкое сокращения процесса набухания сырья.
На эффективность процесса экстрагирования оказывает влияние морфолого-анатомическое строение сырья и его дисперсность.
Для растений, трава которых имеет тонкую рыхлую листовую пластинку с мягкими оболочками клеток и большим количеством межклеточных пространств, размер частиц не играет существенной роли и может колебаться от 2 до 8 мм. К таким растениям относятся ландыш, полынь горькая, мята перечная, зверобой, красавка, наперстянка, горицвет, тысячелистник, ромашка, ноготки и др. Такое сырье быстро набухает.
Если же обработке подвергается сильно одревесневшее сырье, то для интенсификации процесса экстрагирования важно обеспечить высокую степень дисперсности частиц для минимизации коэффициента отражения звуковой энергии, усиления процесса растворения и вымывания содержимого из разрушенных клеток. Чем меньше частицы измельченного сухого сырья, тем больше вновь образовавшихся капиллярных каналов и ниже адсорбционная прочность сырья. Оптимальный выход действующих веществ при использовании УЗ для обработки корней или корневищ чемерицы, женьшеня, стальника, родиолы, заманихи, красавки, валерианы, лопуха, крестовника и др. имеет место при размерах частиц 0,25-1,0 мм, для коры дуба, крушины, боярышника, кожуры граната - 0,5-1,5 мм.
Хорошо поддается экстракции измельченное сырье, раздавленное в "лепесток". Полное истощение такого сырья наступает при величине частиц 0,5 мм и воздействии УЗ в течение 15 мин (частота 19 кГц, интенсивность 2 Вт/см 52 0), при величине частиц 1 мм - через 1 ч озвучивания. При величине частиц 2 мм через 2 ч озвучивания экстрагируется 97%, при величине частиц 8-10 мм отмечается выход 55% биологически активных веществ, что близко к данным, полученным при экстракции без применения УЗ. Для одревесневевшего сырья (корней, корневищ, коры, плодов, семян) особенно важна стадия замачивания. Как правило, из полностью замоченного сырья экстракция идет быстрее, в то время как при использовании суховоздушного сырья порой такой эффект не наблюдается или проявляется незначительно, поскольку звук как бы "глушится" в буферной зоне, содержащей много газовых включений. Тем не менее УЗ ускоряет экстракцию действующих веществ и из суховоздушного сырья.
С увеличением температуры экстрагента начинается интенсивное образование газовых пузырьков на границах раздела и интенсивность передачи УЗ энергии падает. Поэтому рекомендуемый диапазон температур, обеспечивающий максимальный выход действующих веществ, должен находиться в диапазоне 30-60 оС. При этом необходимо учитывать повышение температуры экстрагента за счет поглощения ультразвука и следить за тем, чтобы она не превышала допустимых значений. При выборе экстрагента нет особых ограничений на использование различных растворителей, если они не взрывоопасны и не разлагаются. Различные спирты ингибируют окислительные процессы, возникающие в УЗ поле. В связи с этим при экстрагировании предпочтение следует отдавать спиртово-водным смесям. При применении УЗ практикуется добавление к экстракту глицерина, ПАВ, которые задерживают образование кавитации - инициатора деструктивных изменений. В отдельных случаях в качестве ингибиторов рекомендуется использовать слабые органические кислоты: винную, лимонную, аскорбиновую.
Добавление к экстрагенту небольших количеств ПАВ (0,1-0,3%) обеспечивает увеличение выхода полезных веществ. Выход экстрактивных веществ при УЗ экстрагировании в значительной степени зависит от параметров озвучивания: соотношения сырья и экстрагента и значения интенсивности УЗ.
Доступ к каждой частице для ультразвука может быть достигнут или интенсивным перемешиванием, или уменьшением удельной нагрузки, т.е. соотношения сырье/экстрагент. Чтобы предотвратить деструкцию биологически активных веществ по действием УЗ, необходимо в озвучиваемую среду вводить вещества, ингибирующие окислительные процессы. К таким веществам относятся сульфиты, гидрохинон, глицерин, фенольные соединения, аскорбиновая кислота, тиосоединения и др. Стабилизируют процессы деструкции инертные газы, азот, водород и др., которые осуществляют "газовую защиту". Если в озвучиваемой среде присутствует кислород, то процесс окисления может значительно ускориться. Приемлемая интенсивность УЗ воздействия составляет около 1,5-2,3 Вт/см 2. Частота УЗ колебаний может составлять от 19 кГц до 1 МГц. При этом отдается предпочтение аппаратуре с низкочастотными колебаниями ввиду ее более высокой экономичности за счет меньшего поглощения энергии пульсирующими пузырьками в режиме кавитации и меньшей направленности излучения, что позволяет озвучивать большую площадь, уменьшив тем самым "мертвые зоны". Практический опыт использования УЗ для извлечения биологически активных веществ из растений подтверждает его экономическую выгоду по сравнению с другими способами в отношении сокращения времени процесса на 1-2 порядка и увеличения выхода экстрактивных веществ.
1 / Ультразвук / Кавитация/ Сверхкритическая флюидная экстракция / GMP и система качества / Фармтехнологии
РЕКЛАМА



return_links(2); ?>

© Фитоника 2003+ >>
return_links(); ?>