скачать каталог  |  pdf, 5.8MB, 03.07.17

Экстрагирование

3.3.2 Процессы экстрагирования

Сегодня очень многие биологически активные вещества получают из природного сырья растительного или животного происхождения. Каждый третий лекарственный препарат, из имеющихся, в арсенале современной медицины — продукт растительного происхождения. Следует также отметить, что в терапии отдельных заболеваний препараты из растений занимают доминирующее положение. Так, на долю препаратов растительного происхождения приходится 80% маточных, 77% сердечных, 72–74% отхаркивающих, противоглистных, желудочных средств.

Ультразвук в направлении от излучателя формирует во всем обрабатываемом объеме звуковой ветер, который создает общее течение (ламинарное или турбулентное), а сила ветра зависит как от интенсивности ультразвука, так и от параметров среды [21]. В докавитационный период экстрагирования сырья наиболее четко проявляется ультразвуковой эффект. Мощные ультразвуковые волны значительно увеличивают скорость пропитки различных материалов, имеющих капиллярную структуру. Это объясняется тем, что высота подъема жидкости под действием ультразвука увеличивается и находится в прямой зависимости от диаметра капилляра и избыточного звукового давления. Звукокапиллярное давление независимо от положения источника ультразвука всегда направлено по нормали к срезу капилляра.

Время замачивания зависит от скорости вытеснения воздуха из клетки, т.е. от значения капилляропроводности сырья. Однако многие капилляры заканчиваются в пачках и фибриллах, не выходя наружу. Здесь воздух удерживается до тех пор, пока не растворится в экстрагенте. Кроме того, часть воздуха в виде воздушных пузырьков различной конфигурации остается внутри клетки.

Ультразвук, создавая звукокапиллярный эффект, не только ускоряет вытеснение таких пузырьков воздуха, но и создает условия для растворения его в жидкостях. Образуется вакуум, т.е. возникает так называемый эффект губки. В результате время замачивания сырья под действием ультразвука значительно сокращается.

На скорость процесса экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья с помощью ультразвука оказывают влияние факторы, зависящие как от физико-механического состояния сырья и природы растворителя, так и от параметров озвучивания. Как уже отмечалось ранее, эффективность процесса экстракции во многом зависит от морфолого-анатомического строения сырья, а в связи с этим и его дисперсности. Если, например, исходным сырьем является трава растений, имеющая тонкую рыхлую листовую пластинку с мягкими оболочками клеток и большим числом путепроводящих тканей, межклеточных пространств, то размер частиц, как правило, не играет существенной роли и может колебаться от 2 до 8 мм.

Из сырья природного происхождения ультразвуком возможно извлекать практически все известные соединения, продуцируемые растениями. При использовании ультразвука наблюдается не только значительное ускорение производственного процесса, но и увеличение по сравнению с другими способами экстрагирования выхода основного продукта. Так, озвучивание мезги сырой капусты позволяет дополнительно на 33% увеличить выход тартроновой кислоты — эффективного средства, тормозящего превращение в организме углеводов в жиры; на 18% — выход инулина из корней лопуха, из клубней топинамбура — важного источника получения D-фруктозы; на 15% — выход алкалоида платифиллина — эффективного М-холинолитического средства. Отмечено увеличение выхода некоторых эфирных и жирных масел, в том числе розового и облепихового. Трава ландыша и полыни горькой, листья мяты перечной, зверобоя, красавки, наперстянки, горицвета, цельнолистника, тысячелистника, цветы ромашки аптечной, ноготков и др. Такое сырье быстро набухает, клетки тургоризуются в течение нескольких десятков минут. Так, если для измельченной травы горицвета, чабреца, пустырника время оптимального набухания составляет в обычных условиях около 2 ч, а для корневищ с корнями валерианы, синюхи, девясила, аира и других видов сырья 6-8 ч, то при использовании ультразвука достаточно 30 мин замачивания и 10 мин озвучивания, чтобы сырье полностью набухло.

Если же озвучиваемое сырье представляет собой группы сильно одревесневших клеток плотной структуры, то для процесса экстракции определяющим параметром становится число разрушенных клеток. С увеличением степени дисперсности частиц сырья коэффициент отражения звуковой энергии на границе раздела фаз ввиду быстрой пропитки мелкоизмельченного сырья экстрагентом будет минимальным, интенсивнее происходит растворение и вымывание содержимого из разрушенных клеток. Следовательно, при озвучивании время экстрагирования сокращается.

При прохождении ультразвука даже небольшой интенсивности 1 Вт/см2 (частота 1 МГц) в тканях животного происхождения в результате значительных ускорений частиц возникает ряд механических и физико-химических явлений, в первую очередь разрыв фибрилл ткани (при поперечном движении ультразвуковой волны), вследствие чего образуются пустоты [21]. Наиболее вероятной причиной разрушения ткани является механическое смещение клеток, содержимое которых увеличивается с ростом интенсивности и уменьшением частоты ультразвуковой волны. Доля различных факторов, влияющих на экстракционный процесс, неодинакова. Действие переменного давления и кавитации составляет 29%, радиационного давления 15%, нагрева 11%, а на долю перемешивания приходится 45%.

С помощью ультразвука на предприятиях различных отраслей народного хозяйства были получены адреналин из мозгового вещества надпочечной железы, инсулин из поджелудочной железы, лидаза из семенников крупного рогатого скота, пантокрин из рогов марала, пятнистого оленя, изюбра, пепсин из автолизатов свиных желудков, спленин из селезенки крупного рогатого скота, цитохром С из сердечной мышцы убойного скота.

Ультразвуковой метод позволяет получить многие биологически активные вещества животного происхождения: ферменты (трипсин, химотрипсин, дезоксири-бонуклеаза, рибонуклеаза, гепарин), гормоны (тироксин, эстрогены, АКТГ, тирео-дин, кортин), витаминные препараты (камполон, антианемин, Битами Эй др.).

Задайте вопрос
Ваше имя
Укажите пожалуйста Ваше имя.
E-mail
Некорректный e-mail. Пример mail@example.com
Комментарий