ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы экстракции эфирномасличного сырья летучими растворителями из "Технология натуральных эфирных масел и синтетических душистых веществ" Экстракция эфирномасличного сырья летучими растворителями относится к массообменным процессам в системе твердое тело — жидкость и рассматривается как извлечение на осноре избирательной растворимости нескольких компонентов из твердого пористого материала. В этом процессе участвуют три вещества одно находится только в первой фазе, другое — только во второй фазе, а третье переходит из одной фазы в другую и представляет собой распределяемое между фазами вещество. Первое и второе вещества являются лишь носителями распределяемого вещества. [c.106] На процесс экстракции влияют структура сырья, локализация и состав извлекаемых веществ, растворимость их в том или ином растворителе, диффузионные процессы. Эфирномасличное сырье характеризуется специфическими особенностями, в силу которых на процесс экстракции в целом оказывают существенное влияние также биохимические процессы, возникающие при контакте с растворителем, и сорбционные. Они отражаются не только на количестве извлекаемого экстракта, но и на его качестве (как парфюмерного продукта). [c.107] Структура сырья. В эфирномасличной промышленности в отличие от других отраслей структуру сырья не изменяют перед экстракцией. Исключение составляет только производство СОг-экстрактов, в котором высушенное сырье измельчают до состояния лепестка толщиной менее 1 мм. Во всех остальных случаях подготовительные операции ограничиваются измельчением на частицы размером от 1 до 5—8 см. Поэтому такие важные для экстракции характеристики сырья, как рельеф поверхности и внутренняя структура, глубина залегания извлекаемых веществ сохраняются в первозданном виде. Поверхность сырья не бывает гладкой. У листьев и стеблей она имеет сложный рельеф и покрыта простыми и разветвленными воздухоносными волосками (см. рис. 13), у лепестков цветков она представлена клетками с параболическими выростами (см. рис., а). Стебли и цветоносы часто полые, во внутренней рыхлой паренхимной ткани всех органов растений — множество межклетников сложного сечения, заполненных воздухом. [c.107] Большинство эфироносов перерабатывают в свежем состоянии, т. е. с высокой влажностью, достигающей 90 % (соцветия азалеи). Это способствует изменению структуры сырья в процессе экстракции благодаря потере упругости и слеживанию, выделению клеточного сока. [c.107] Выбор растворителя зависит от степени гидрофильности извлекаемого вещества. Экстракты эфирномасличного сырья обладают очень небольшой полярностью. Их диэлектрическая постоянная при обыкновенной температуре равна 3—4. Следовательно, они должны хорощо растворяться в неполярных гидрофобных растворителях с достаточно близкой к этой величине диэлектрической постоянной. Действительно, они хорошо смешиваются с петролейным эфиром, гексаном, диэтиловым эфиром и другими растворителями. По мере увеличения разности между диэлектрической постоянной растворителя и диэлектрической постоянной экстрагируемого вещества растворимость ухудшается. [c.108] Растворяющая (экстрагирующая) способность одного растворителя может быть усилена добавлением другого. Применяемые смеси дают особенно большой эффект, когда сырье относится к трудноэкстрагируемым материалам. В этом отношении интересна экстракция лаванды смесью петролейного эфира с дихлорэтаном, при которой извлекается в 2 раза больше конкрета, чем одним петролейным эфиром. [c.108] На скорость массопередачи в процессе экстракции влияют также вязкость и поверхностное натяжение растворителя. С понижением этих показателей возрастает коэффициент диффузии (массопроводности). [c.108] Растворитель должен отвечать следующим требованиям обладать высокой избирательностью или селективностью, т. е. извлекать нужные вещества и не извлекать балластные быть химически инертным обладать высоким коэффициентом летучести относительно извлекаемых компонентов с целью снижения расходов на дистилляцию и теплового воздействия на экстракты иметь низкую теплоемкость и небольшую теплоту испарения, что также влияет на дистилляцию иметь узкие границы выкипания быть безвредным для здоровья человека, взрыво- и пожаробезопасным, дешевым. [c.108] Из применяемых в промышленности растворителей необходимым требованиям в наибольшей степени отвечают легкие фракции нефти петролейный эфир, гексан, бензин марки А. [c.108] Кинетика процесса экстракции. Диффузионные процессы, составляющие основу кинетики экстракции и перегонки эфирного масла из сырья с водяным паром, тождественны. Они подробно рассмотрены выше в разделе Перегонка с водяным паром . Разница состоит в том, что здесь извлекаемое из твердой фазы вещество переходит в жидкую фазу, а не в паровую. [c.108] Процесс экстракции обычно осуществляют в условиях циркуляции растворителя вокруг частиц экстрагируемого сырья. При движении растворителя на наружной поверхности частицы происходит ориентация молекул жидкости, так что их подвижность резко снижается по сравнению с подвижностью в толще жидкости. На поверхности частицы возникает пограничный слой мисцеллы, в котором массоперенос происходит лишь за счет молекулярной диффузии. [c.109] Таким образом, в процессе экстракции при наличии движения мисцеллы молекулы извлекаемого вещества, находящиеся внутри частицы, должны пройти путь, который может быть разбит на три участка 1) изнутри частицы к ее поверхности 2) через пограничный слой, т. е. от наружной поверхности частицы к наружной поверхности пограничного слоя 3) от наружной поверхности пограничного слоя в движущуюся мисцеллу. [c.109] Сопутствующие сорбционные процессы. Они оказывают значительное влияние на выход наиболее ценной части конкрета — кислородсодержащих компонентов эфирного масла — и вследствие этого — на режим процесса экстракции в целом. [c.109] Ввиду того что экстракты, полученные из эфирномасличного сырья, состоят из большого числа компонентов различных строения и свойств, распределение их между фазами протекает по-разному. В первую очередь извлекаются компоненты с меньшей молекулярной массой и простого строения. В дальнейшем экстракт обогащается компонентами более сложной структуры и большей массы благодаря тому, что они обладают замедленной скоростью извлечения, а также благодаря уменьшению содержания в растворе (мисцелле) некоторых компонентов, извлеченных ранее. [c.109] Суть данного явления заключается в том, что перешедшие из частиц сырья в растворитель спирты, сложные эфиры и другие кислородсодержащие компоненты с относительно малой молекулярной массой сорбируются из растворов (мисцелл) поверхностью тех же частиц. Причем, чем продолжительнее контакт с такой мисцеллой, тем сильнее связи сорбированных молекул с поверхностью частиц. Образовавшиеся связи не разрушаются даже при последующем экстрагировании чистым растворителем. Сорбированная часть конкрета теряется с отходами. [c.109] Сорбционные процессы ограничивают допустимую концентрацию мисцелл. Она должна быть ниже равновесной. В противном случае сорбционные процессы понизят выход конкрета. [c.110] Абсолютные значения оптимальной концентрации мисцеллы и возможные потери конкрета специфичны для каждой культуры и устанавливаются экспериментальным путем. [c.110] Сопутствующие биологические процессы. Эфирномасличное сырье перерабатывают, как правило, в свежем виде влажностью до 90 % Такое состояние сырья обусловливает высокую активность биологических систем, что способствует изменению количества и состава экстрагируемых веществ в самом процессе экстракции. Контакт с растворителем нарушает внутриклеточное равновесие. Изменяются Р и, как следствие, глубина и направленность биологических процесов. С одной стороны, происходит гидролиз гликозидов и повышается содержание эфирного масла, наиболее ценной части конкрета. С другой стороны, вследствие глубокого гидролитического распада некоторых веществ образуются низкомолекулярные соединения, которые извлекаются растворителем и искажают аромат конкрета. Преобладание тех или других процессов зависит от состава и свойств конкретного вида сырья. В некоторой мере ими можно управлять путем изменения температуры экстрагирования и длительности контакта с растворителем. [c.110] Нежелательные биологические процессы особенно характерны для малотоннажного цветочного сырья соцветий сирени, акации белой и ландыша, цветков чубушника, жасмина крупно-цветного и др. С целью обеспечения хорошего качества конкрета их необходимо экстрагировать не более 10—15 мин при температуре О—5°С. [c.110] Влияние технологических параметров на скорость и степень извлечения экстрагируемых веществ. При массопередаче в системе твердое тело — жидкость основными условиями наиболее полного извлечения конкрета из сырья являются максимальные поверхность диффузии, разность концентраций масла в растворе внутри частиц и снаружи, продолжительность диффузии, температура. [c.110] Вернуться к основной статье