Протитокове екстрагування

Метод полягає у багатоступінчастому просуванні екстрагента з більш виснаженої на менш виснажену сировину до насичення екстрагованими речовинами. В промисловості протитокове екстрагування проводиться різними засобами: у батареї екстракторів, коли сировина знаходиться у нерухомому стані, а рухається тільки екстрагент; у екстракторах безперервної дії (дифузорах), де сировина і екстрагент рухаються назустріч.

Екстрагування у батареї екстракторів. Процес здійснюється таким чином, що в кожному екстракторі сировина настоюється певний час, в першому – з чистим екстрагентом, в наступних – з вилученнями, отриманими з попередніх екстракторів. Готовий продукт отримують з менш виснаженої сировини. У всієї батареї екстракторів підтримується значна різниця концентрацій. Метод дозволяє виснажити сировину у кожному екстракторі максимально.

Екстрагування у екстракторах безперервної дії (активний протиток). Рослинний матеріал за допомогою транспортних механізмів пересувається назустріч екстрагенту, що рухається. Сировина, що безперервно надходить до екстракційного апарату, зустрічає на своєму шляху екстрагент, насичений екстрагованими речовинами, і по мірі просування в середину апарату виснажується. На отримання концентрованого вилучення витрачається від 20 хвилин до 2 годин.

4.6. Циркуляційне екстрагування

Метод полягає у багаторазовому екстрагуванні рослинної сировини однією порцією леткого екстрагента (етанол, хлороформ, ефір, тощо). Екстрагування здійснюється у замкненому циклі у апараті типу “Сокслет” (рис. 4.1.). Апарат складається з трьох частин: колби (1), екстрактора (5) та зворотного холодильника (6). Всі частини апарата з’єднані за допомогою шліфів (2). Основною частиною апарату є екстрактор (5), верхня (широка) частина його з’єднана з колбою (1) двома трубками: однією більш широкою відвідною (4), через яку пари рідини надходять в екстрактор, і зігнутою трубкою (сифоном) (3), що призначена для стоку сконденсованої рідини [5].

Принцип, на якому заснована дія апарата Сокслета, дуже простий. Пари будь-якої рідини потрапляють через бокову трубку в екстрактор, конденсуються в холодильнику, і утворена рідина надходить в широку частину екстрактора, де міститься рослинна сировина, завантажена у нефарбований полотняний мішечок. Коли рівень рідини досягає відвідної трубки, рідина по неї стікає до колби. При цьому здійснюється поступове розчинення речовин рослинної сировини і вони разом з розчинником надходять до колби, де його накопичується все більше, при цьому кількість рідини практично не змінюється.

Один з ефективних методів екстракції, що дозволяє обмеженим об’ємом розчинника вилучати необмежену кількість екстрагованих речовин, тому що сировина весь час обробляється чистим екстрагентом.

Рис. 4.1. Обладнання апарату Сокслета:

1 – колба;

2 – шліфи;

3 – сифон;

4 – відвідна трубка;

5 – екстрактор;

6 – зворотній холодильник.

4.7. Інші методи екстракції

По мірі розвитку виробництва екстракційних препаратів удосконалюються і розробляються більш ефективні засоби обробки лікарської сировини [2]. З метою підвищення ефективності вилучення діючих речовин з сировини, екстрагування проводять у турбулентному потоці екстрагента, при вібрації, з застосуванням ультразвуку, електричної обробки матеріалу, електроплазмолізу і електродіалізу, тощо.

Турбоекстракція (вихрова). Метод вихрової екстракції заснований на інтенсивному перемішуванні і в одночасному подрібненні сировини в середовищі екстрагента за допомогою швидкохідних мішалок, забезпечених гострими лопатями. У процесі екстрагування за таких умов змінюється спосіб обтікання частинок сировини екстрагентом, конвективна дифузія протікає миттєво. Висока швидкість перемішування створює умови нерівномірного тиску на потік суміші, що обробляється. Час екстрагування матеріалу скорочується до декількох хвилин, замість декількох діб при використанні класичного метода – мацерації.

Недоліком турбулізації є підвищення температури при роботі мішалок, що може впливати на збереження діючих речовин і приводить до втрати екстрагента. Крім того, додаткове подрібнення рослинного матеріалу не завжди бажане, тому що може статися забруднення екстракту дрібними частинками сировини, що ускладнить його очищення.

Екстрагування з використанням ультразвуку. В виробництві екстракційних препаратів ультразвук знайшов використання як засіб, що прискорює процес екстрагування лікарської сировини і забезпечує повноту вилучення діючих речовин. При екстрагуванні джерело ультразвуку містять до екстрактору у середовище, що обробляється. Ультразвукові хвилі утворюють тиск і «звуковий вітер». У результаті здійснюється прискорення просочення матеріалу і розчинення вмісту клітини, збільшується швидкість обтікання частинок сировини, у пограничному дифузійному шарі екстрагента утворюються турбулентні і вихрові потоки. Молекулярна дифузія в середині рослинного матеріалу і в дифузійному шарі практично змінюється на конвективну, що приводить до інтенсифікації масообмінних процесів. Прискорення процесу екстрагування в даному випадку здійснюється за рахунок вимивання екстрагованих речовин з клітин і тканин рослинної сировини. При обробці звуком екстракт можна отримати протягом декількох хвилин.

Оскільки ультразвук не є індиферентним по відношенню до діючих речовин і може викликати іонізацію молекул, змінювати властивості біологічно активних речовин, знижувати або посилювати їх терапевтичну ефективність, тому використання його потребує ретельного експериментального дослідження.

Екстрагування за допомогою електричних розрядів. Прискорення процесу екстракції рослинної сировини може бути досягнуто використанням електроімпульсних розрядів у спеціальному пристрої. В середині екстрактора з сировиною розташовують електроди, до яких надходить імпульсивний струм високої або ультрависокої частоти. Під дією електричного розряду в суміші, що екстрагується, виникають ударні хвилі, які утворюють високий імпульсивний тиск. Здійснюється інтенсивне перемішування суміші, що обробляється, збільшується коефіцієнт конвективної дифузії. Виникнення ударних хвиль сприяє проникненню екстрагента в середину клітини. Утворюються умови для швидкого протікання внутрішньоклітинної дифузії. Імпульсивна обробка сировини за допомогою високовольтних розрядів має ряд переваг, які полягають у тому, що електрична енергія безпосередньо перетворюється у енергію коливального руху рідини. В рідині виникають акустичні коливання широкого спектру частот і амплітуд, які значно скорочують час екстрагування і збільшують вихід біологічно активних речовин.

Однак, велике значення при дії на сировину електричного току має потужність і тривалість електричного імпульсу, число розрядів за одиницю часу. Тому використання при екстракції рослинної сировини електричних розрядів потребує додаткових експериментальних досліджень

Екстракція скрапленими газами. Одним з поширених методів інтенсифікації процесу екстрагування рослинної сировини є екстракціяскрапленими газами. Перспективними в цьому відношенні є запропоновані в останні роки скраплені гази: диоксид вуглецю, пропан, бутан, рідкий аміак, тощо. Кожен з скраплених газів має свої термодинамічні властивості, такі як мала в’язкість, невисока поверхнева активність. Це сприяє більш швидкому закінченню екстрагування і дає можливість вилучати з рослинної сировини речовини з різною полярністю (гідрофільні і гідрофобні). Найбільш часто використовується скраплений диоксид вуглецю, що є хімічно індиферентний до більшості діючих речовин, в’язкість якого в 14 разів менше в’язкості води і в 5 разів – етанолу. Він добре вилучає ефірні, жирні масла і інші гідрофобні речовини. Гідрофільні речовини добре екстрагуються скрапленими газами з великою діелектричною проникливістю (аміак, метилен хлористий, тощо).

Процес екстрагування скрапленими газами проводиться під великим тиском, при зніманні якого екстрагент легко випаровується, а екстраговані речовини залишаються у сухому вигляді. Більшість екстрактів, отриманих скрапленим диоксидом вуглецю, відрізняються великим вмістом біологічно активних речовин, стійкістю при зберіганні і до мікробіологічного псування. Особливо це відноситься до сировини, що містить поліфенольні сполуки, алкалоїди і їх глікозиди. Основним недоліком цього методу є технологічна складність, що пов’язана з роботою під великим тиском.

Дата добавления: 2014-01-20