Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор 7
1.1 Общая характеристика биологически активных веществ для косметических изделий 7
1.2 Основные способы получения биологически активных веществ из растительного сырья 11
1.3 Применение жидкого диоксида углерода в качестве экстрагента для извлечения ценных компонентов из растительного сырья 14
1.4 Применение С02-экстрактов в косметике 24
1.5 Задачи исследования 28
2 Объекты и методы исследований..:30
2.1 Характеристика выбранного для исследовани 30
2.2 Схема проведения исследования. 45
2.3 Методы исследования 46
2.3.1 Методики анализа сырья и С02-экстрактов 46
2.3.2 Применение методов математического планирования экспериментов и математической статистики 48
2.3.3 Лабораторные исследования 52
2.3.4 Производственные испытания 54
3 Экспериментальная часть 56
3.1 Результаты исследования и их анализ 56
3.1.1 Разработка комплексных СОг-экстрактов для использования
их в косметических изделиях функционального назначения 56
3.1.2 Кинетика исчерпывающей экстракции жидким диоксидом углерода индивидуальных, бинарных и тройных смесей исследуемого растительного сырья 74
4 Разработка технологии селективного извлечения БАВ из растительных комплексов семян горчицы, семян моркови и рисовой мучки 87
4.1 Технология получения комплексных СОг-экстр актов 87
4.1 Описание технологической схемы получения СОг-экстр актов,
обогащенных ценными компонентами 87
4.2 Характеристика качества комплексных С02-экстрактов 94
4.3 Предложение по использованию вторичных продуктов переработки растительных комплексов 96
5 Разработка рецептур косметических средств функционального назначения 99
5.1 Исследование влияния дозировок СОг-экстрактов на основные физико- химические показатели косметических изделий 99
5.2 Разработка рецептур косметических продуктов различного функционального назначения с новыми комплексными СОг-экстрактами. 123
5.2.1 Обоснование граничных значений дозировок растительных экстрактов в рецептуре минеральной маски 123
5.2.2 Обоснование граничных значений дозировок растительных экстрактов в рецептуре энергетической маски 123
5.2.3 Обоснование граничных значений дозировок растительных БАВ в рецептуре массажного крема 131
6 Расчет экономического эффекта от производства комплексных С02-экстрактов 135
7 Выводы 138
8 Список использованной литературы 141
9 Приложение 156
- Основные способы получения биологически активных веществ из растительного сырья
- Применение методов математического планирования экспериментов и математической статистики
- Кинетика исчерпывающей экстракции жидким диоксидом углерода индивидуальных, бинарных и тройных смесей исследуемого растительного сырья
- Предложение по использованию вторичных продуктов переработки растительных комплексов
Введение к работе
Важным направлением развития косметической промышленности является разработка нового поколения косметический изделий функционального назначения.
Лечебно-профилактическое действие косметических средств на кожу определяется сбалансированным качественным и количественным составом биологически активных компонентов рецептуры, входящих в их рецептуры. Натуральные экстракты лекарственных, пряно-ароматических, эфирномасличных растений, полученные из аргументировано подобранных сырьевых композиций позволяет создать косметические изделия, отвечающие уровню современных гигиенических и фармакологических требований.
Известно, что для нормального состояния кожи и сохранения ее в здоровом состоянии требуются гидрофильные и гидрофобные вещества /125/ (жировые и жироподобные продукты). В этом отношении полученные с помощью жидкого диоксида углерода экстракты растений (С02-экстракты), обладают преимуществами по сравнению с другими видами извлечений, так как они содержат липидорастворимые витамины, каротиноиды, а также азуленогены, фосфолипиды, фитогормоны, сапогенины, воски и воскоподобные вещества, тритерпеновые кислоты и другие полезные компоненты, т. е. широкий комплекс гидрофобных и гидрофильных веществ.
Поэтому поиск исходных растительных объектов и их купажных сочетаний, а также эффективных способов и параметров извлечения из них ценных компонентов приобретает важное практическое значение.
В этом плане заслуживают внимание семена горчицы, моркови и рисовая мучка - вторичный продукт переработки риса-зерна, как сырье для производства С02-экстрактов, применяемых в косметике. Извлекаемый комплекс биологически активных компонентов из этого сырья может быть использован при создании многофункциональных косметических формул.
В нашей стране накоплен богатый опыт по экстрагированию растительных материалов жидким диоксидом углерода, что позволяет обобщить результаты исследовательских работ и практической реализации по интересующему вопросу и применить их для разработки эффективной технологии комплексных (купажных) С02-экстрактов.
В настоящее время в стране и за рубежом накоплен опыт производства С02-экстрактов из отдельных видов сырья. Большой вклад в развитие теории и практики СО2 -экстракции внесли российские ученые Б. С. Алаев, Л. Г. Александров, В. Э. Банашек, С. Ф. Быкова, Г. И. Касьянов, Е. П. Кошевой, Л. А. Куприянова, Н. С. Михайлова, С. С. Морозова, Б. И. Леончик, А. В. Пехов, С. А. Попова, Т. К. Рослякова, В. Я. Сенич, Э. А. Шафтан и другие. Современные косметические продукты направленного действия для достижения желаемого лечебно-профилактического и гигиенического эффекта должны содержать активные вещества в определенном качественном и количественном сочетании. Задача получения экстрактов, содержащих комплексные биологически активные вещества широкого спектра действия, определила создание купажных СО2 - экстрактов.
Купажные ССЬ-экстракты обладают значительным преимуществом в сравнении с индивидуальными экстрактами или их механическими смесями. Сочетание свойств отдельных видов сырья, использование эффектов синергизма и соэкстракции в процессе получения ССЬ-экстрактов, обогащение состава купажных экстрактов природными ингредиентами, характерными для определенных растений, позволяет считать купажные СОз-экстракты сбалансированными продуктами.
Предварительные испытания купажных С02-экстрактов, включенных в состав рецептур косметических изделий, подтвердили усиление активного действия косметических препаратов.
Целью данной работы является разработка технологии селективного извлечения биологически активных веществ из обоснованно подобранного растительного сырья для получения комплексных С02-экстрактов и создания на их основе косметических изделий функционального назначения.
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
Основные способы получения биологически активных веществ из растительного сырья
Наибольшая глубина извлечения экстрактивных веществ из растительного сырья достигается при взрывном способе измельчения /18/, а также при способе экстракции сжиженными газами путем измельчения и обработки сырья экстрагентом по меньшей мере в две стадии со сбросом давления между ними /77/. Этот способ предусматривает промежуточный сброс давления насыщенных паров жидкого диоксида углерода в процессе экстракции до величины меньшей, чем давление насыщения при температуре процесса и последующее увеличение давления до первоначального значения (перепад давления составляет 0,05 - 0,15 МПа, скорость изменения давления составляет 0,5 МПа/мин).
Однако мгновенный сброс давления путем испарения жидкого диоксида углерода при попытке осуществить его на производственных экстракционных установках приводит к замерзанию мисцеллы в экстракторе. При вскипании мисцеллы с насыщенными парами уносятся частички экстракта и наблюдаются потери легколетучих фракций.
Кроме того, мгновенный сброс давления насыщенных паров жидкого диоксида углерода может быть осуществлен только в атмосферу, что ведет к загрязнению окружающей среды парами С02 и значительным потерям растворителя.
Эффективен способ экстракции растительного сырья сжиженными газами путем измельчения и обработки экстрагентом по меньшей мере в две стадии, со сбросом давления между стадиями, в котором перед сбросом давления осуществляют слив мисцеллы /46/. Введение операции слива мисцеллы перед сбросом давления газовой фазы предотвращает потери уже извлеченных и растворенных в мисцелле частичек экстракта и легколетучих фракций. Сброс давления газовой фазы растворителя вызывает дополнительное разрушение сырья и высвобождение веществ, находящихся в неразрушенных клетках в связанном состоянии. В совокупности операции слива мисцеллы и сброса давления газовой фазы растворителя дают положительный эффект: улучшается качество экстракта и увеличивается выход экстрактивных веществ.
Предлагаемым способом можно эффективно экстрагировать растительное лекарственное, эфирномасличное и пряно-ароматическое сырье. Слив мисцеллы через определенное и индивидуальное для каждого вида сырья время экстракции дает возможность получить фракцию экстракта, обогащенную наиболее ценными биологически активными компонентами, например, прохамазуленами, витаминами, ненасыщенными жирными кислотами, высокомолекулярными спиртами и другими.
Предлагаемый способ экстракции растительного сырья /46/ обеспечивает следующие преимущества: дифференцированный отбор через 30 - 40 мин. позволяет получить экстракт с более высоким содержанием БАВ - на 70-115 %, промежуточный сброс давления позволяет увеличить выход экстрактивных веществ на 10-20 %, БАВ -на50-113%и повысить их содержание в экстракте на 35-90 % в зависимости от вида и качества поступающего на переработку сырья; сокращаются до минимума потери ценных биологически активных компонентов; создаются условия для повышения коэффициента использования сырья, сокращения продолжительности экстракции; появляется возможность использования существующих экстракторов в качестве камер для дополнительного разрушения сырья взрывным способом - путем резкого сброса давления газовой фазы растворителя.
Эффективным способом интенсификации экстракции является способ, который включает в себя измельчение и обработку сырья под давлением жидким диоксидом углерода со сбросом давления и последующим его увеличением до первоначальной величины за счет ввода газообразного растворителя при температуре выше критической в нижнюю часть экстрактора, отделение мисцеллы и отгонку растворителя с получением С02- экстракта /47/. При этом сброс давления и ввод газообразного диоксида углерода проводят одновременно, а сброс давления ведут с одновременным улавливанием легколетучих экстрактивных веществ и объединением их с С02- экстрактом. При выбранных условиях обеспечивается интенсивное движение частиц сырья за счет "вскипания" мисцеллы и предотвращается замерзание мисцеллы в экстракторе. Экстрагируемое сырье при этом подвергается дополнительному взрывному измельчению. Кроме того, скорость сброса давления увеличивается с 0,5 до 0,7-1,0 МПа/мин, что также способствует интенсификации массопереноса экстрактивных веществ из капиллярно- пористого материала к поверхности частиц в суспензированном движущемся потоке пульпы. Сброс давления проводят через адсорбент, в котором улавливают легколетучие экстрактивные компоненты. Это позволяет сократить продолжительность процесса в среднем на 25-50 %, повысить выход С02-экстракта в среднем на 60-120 % и улучшить его качество за счет повышения содержания БАВ в 2-3 раза в зависимости от вида экстрагируемого сырья /47/.
Оснащение экстрактора линией сброса давления газообразной фазы экстрагента, включение в неё адсорбера в совокупности с узлом отбора газообразной фазы обеспечивает возможность улучшения гидродинамических условий протекания массообмена путем одновременного сброса давления и барботирования сырья газообразным экстрагентом, что предотвращает образование кристаллов в мисцелле и ведет к более полному извлечению целевого продукта.
На рисунке 1 представлена схема экстракционной установки "Импульс" для интенсивной экстракции растительного сырья сжиженным диоксидом углерода.
Установка работает следующим образом: в экстрактор 4 загружают сырье, предназначенное для экстракции, выравнивают давление в установке и начинают процесс экстракции. Пары С02 конденсируются в конденсаторе 1 и жидкий диоксид углерода накапливается в накопителе 2, ее уровень определяется рамкой 3. Через вентиль 9 и механический фильтр 6 жидкий диоксид углерода подается в экстрактор 4, где происходит процесс экстракции. Мисцелла через вентиль 13 сливается в испаритель 7, где дистиллируется. Пары С02 подаются в конденсатор 1 через вентиль 12 по трубопроводу 19.
Для интенсификации процесса экстракции путем одновременного сброса давления и ввода газовой фазы С02 с температурой выше критической осуществляют следующие мероприятия: в любой, наперед заданный момент процесса экстракции, открывают вентиль 11, перекрывая вентиль 13, и вентилем 10 резко сбрасывают С02 в газгольдер. Газообразная С02 поступает по дополнительной линии через узел отбора 15, вентиль 11 и узел ввода 16 в днище экстрактора через слой экстрагируемого материала.
Преимуществом интенсивной технологии экстракции жидким диоксидом углерода по патентам /46, 47/ является использование сырья после СО2 — экстракции для производства липидных жиросодержащих экстрактов и сухих биологически активных добавок - гидрофитоконцентратов (ГФК) /48/. Использование ГФК для производства косметических и лечебно- профилактических средств, включая сухую косметику на основе оригинальных рецептур ГФК, является новым и перспективным направлением.
Применение методов математического планирования экспериментов и математической статистики
Основной особенностью семян горчицы, позволившей использовать их в медицинской и пищевой промышленности, является присутствие в них тиоглюкозида синигрина (до 7,0 %). Исследования /15/, проведенные на культивированных ранее сортах семян в России, показали, что содержание аллилгорчичного масла в них в пределах 0,82-1,03 %, что соответствует содержанию синигрина 3,3-4,2 %. Тиоглюкозиды - малореакционные, биологически неактивные, водо- и спирторастворимые и нерастворимые в масле соединения. Под действием фермента мирозиназы они расщепляются с выделением глюкозы и изотиоцианатов. Изотиоционаты обладают слабыми антибиотическими свойствами.
Применение в медицине. Горчичники и эфирное горчичное масло (в виде горчичного спирта) широко используются в качестве местно-раздражаюгцих, отвлекающих средств. Горчичное масло хорошо растворяется в липоидах, и поэтому при применении на кожу препаратов горчицы их раздражающее действие распространяется сравнительно глубоко, вызывая покраснения и ощущения жжения. Лечебное значение препаратов горчицы является результатом рефлекторных влияний, возникающих при раздражении кожных рецепторов.
В дерматологии порошок из обезжиренных семян в виде горчичника применяется наружно при облысении, в косметике для горчичных масок при увядающей коже.
В терапевтической практике горчицу применяют для возбуждения аппетита; горчичники и горчичные ванны — как согревающее, отхаркивающее, вызывающее прилив крови и углубляющее дыхание при воспалении легких.
Морковь посевная - двухлетнее растение семейства зонтичных (Apiaceae) /7, 8/. Имеют распространение морковь посевная (Daucus satirus) и морковь дикая (Daucus carota L.). Используемые органы растения - корни (корнеплоды) и семена. Из моркови выделено 17 веществ: терпены - линалоол, а - пинен, (3 - пинен, сабинен, лимонен; сесквитерпены: (3 - бизаболен, бергамотен, дауцен, юниперкамфора, каротол, даукол; ароматические: п - цимол, азарон, элимицен и другие Химический состав и свойства семян моркови. В семенах содержится эфирное масло (до 1,6 %), в состав которого входят: а - пинен, 1 - лимонен, цинеол, геранилацетат, гераниол, цитронеллол, цитраль, кариофиллен, каротол, даукол, п - цимол, дипентен, азарон и бизаболен. Кроме того в семенах содержится флавоновые соединения и жирное масло (11-13 %), в составе которого: петрозелиновая, петрозелидиновая, пальмитиновая, олеиновая и линолевая кислоты, в виде глицеридов; а также даукостерин. Из травы выделены два основания: дауцин Сц Hi8N2 и пирролидин /84/. Химический состав семян сохраняется при температуре не более 20 С и относительной влажности не более 75 % /17/. В Харьковском НИХФИ из семян моркови выделена сумма флавоноидов, названная даукарином. Даукарин - суммарный очищенный сухой экстракт, получаемый из семян моркови, зеленовато-серый порошок горького вкуса, специфического запаха. В семенах моркови также обнаружены каротиноиды и токоферолы. Каротиноиды (от лат. carota - морковь) - жирорастворимые растительные пигменты желтого, оранжевого, красного цвета, предшественники витамина А (провитамины). Каротиноиды по своей химической природе являются тетратерпенами - С40 Нб4- Имеют в своей структуре изопреновую цепь из четырех метилбутадиеновых остатков, разделенных в середине СН = СН - группой, и одно или два циклогексановых Р - ионовых кольца на концах цепи. Все каротиноиды являются производными ликопина - каротиноида, содержащегося в плодах помидоров, а также в некоторых ягодах и фруктах. Ликопин - алифатический тетратерпен, при образовании ионового кольца на одном или обоих концах молекулы образуются каротины, а при введении в молекулы последних гидроксильных, карбоксильных или метоксильных групп или же путем частичной гидрогенизации или окисления в природе создается все известное разнообразие каротиноидов /131, 132/. Каротин в растениях может быть в форме трех изомеров: а -, (3 -, у - каротина. Витамин Е представлен в масличных семенах и растительных маслах в виде токоферолов - соединений, имеющих гидроксилсодержащую систему ароматических колец и изопреноидную боковую цепь. В отличие от витаминов группы А, содержащихся в растениях и семенах в неактивной форме в виде каротиноидов, витамин Е (токоферолы) находится в активной витаминной форме. Токоферолы хорошо растворяются в маслах и органических неполярных растворителях и нерастворимы в воде. Они не разрушаются даже при кратковременном нагревании масла до 120 С. Токоферолы содержатся в виде смеси токоферолов, отличающихся различным количеством и положением метальных групп и различной биологической и антиокислительной активностью. В настоящее время известны 7 токоферолов: а, (3, у, 6, 8, С,, т]. Структурная формула последнего еще не уточнена. Наибольшей биологической (витаминной) активностью обладает а - токоферол. Наиболее сильно выражены антиокислительные свойства у- и 5- токоферолов / 99 /. Витамин Е имеет важное значение для деятельности организма. У животных, лишенных витамина Е, обнаружены дегенеративные изменения в скелетных мышцах и мышце сердца, повышение проницаемости и ломкости капилляров, нарушение половой функции /66/. В организме человека витамин Е регулирует процессы липолиза и липогенеза, обладает противовоспалительным свойством, является универсальным стабилизатором клеточных мембран, мощным противоокислительным средством, тормозит окисление витамина А и каротина, предупреждает образование вредных токсичных продуктов окисления в тканях /101, 102, 79, 95,131/. Применяют витамин Е в качестве лекарственного средства при мышечных дистрофиях, дерматомиозитах. В педиатрии применяют при склеродерме, гипотрофии и других заболеваниях. Имеются также данные об эффективности витамина Е при некоторых дерматозах, псориазе, красной волчанке и других заболеваниях кожи, поэтому его применяют в дерматологии.
Кинетика исчерпывающей экстракции жидким диоксидом углерода индивидуальных, бинарных и тройных смесей исследуемого растительного сырья
В связи с высокой степенью селективности жидкий диоксид углерода является незаменимым растворителем биологически активных компонентов сырья, определяющих косметическую направленность С02-экстрактов.
После наработки образцов С02-экстрактов в испытуемых точках исследована кинетика экстракции всех видов исследуемого сырья по основным компонентам. Данные качественной оценки экстракции исследуемого сырья приведены в таблицах 5-11 (см. приложение 2). Графическая зависимость содержания основных компонентов в С02-экстрактах из индивидуального и комплексного сырья показана на рис. 3.5-3.9. Наиболее значимой характеристикой для экстракта из семян горчицы является аллилгорчичное масло, интенсивность извлечения которого максимальна при продолжительности экстрагирования 180 мин. Степень извлечения каротиноидов и токоферолов нарастает также по мере увеличения времени экстракции. При экстракции семян моркови максимальная массовая доля каротиноидов в экстрактах достигается через 60-120 мин., токоферолов и стеролов - через 120 и 180 мин. соответственно (рисунок 3.6). При экстракции рисовой мучки за первые 60 мин. извлекается более 45 % стеролов. Пик массовой доли каротиноидов, токоферолов и стеролов достигается через 120, 150 и 180 мин. соответственно (рисунок 3.7).
Для экстрактов из сырьевой смеси семян моркови - рисовой мучки (рисунок 3.8) характерно их обогащение каротиноидами и токоферолами через 90-120 мин. На фоне снижения их концентрации через 150 мин. нарастает массовая доля стеролов. Кривые качественных характеристик экстракции сырьевых комплексов, содержащих семена горчицы, семена моркови и рисовую мучку в составе бинарных и тройной смеси, идентичны кривым экстракции основных компонентов из индивидуальных видов сырья.
Стремительное нарастание концентрации эфирного масла в первые 30-60 мин. экстракции и дальнейшее изменение состава экстрактов в связи с уменьшением массовой доли эфирного масла и увеличением массовой доли каротиноидов и токоферолов через 120-150 мин. и стеролов - через 150-180 мин. (рисунки 3.9-3.10).
Сравнительный анализ результатов экстракции жидким диоксидом углерода индивидуального и комплексного сырья (см. приложение 2, таблица 12) показал, что массовая доля каротиноидов в С02-экстрактах из сырьевых комплексов, содержащих семена моркови: семена моркови -рисовая мучка (№ 15), семена моркови - семена горчицы (№ 48), семена моркови - семена горчицы - рисовая мучка (№ 50), значительно превышает их массовая доля в индивидуальных экстрактах из семян моркови, рисовой мучки и семян горчицы, а также в комплексном С02-экстракте из семян горчицы - рисовой мучки (рисунок 3.12). По сравнению с массовой долей каротиноидов в С02- экстракте из семян горчицы массовая доля каротиноидов в комплексном С02- экстракте № 50 в 4 раза выше, в комплексном С02-экстракте № 15 - в 4,9 раза, в комплексном С02-экстракте № 48 - в 6 раз. В сравнении с С02- экстрактом из семян моркови массовая доля каротиноидов в комплексном С02- экстракте № 50 выше в 2 раза, комплексном С02-экстракте № 15 - в 2,2 раза, комплексном С02-экстракте № 48 после 120 мин. экстракции - 2,8 раза.
Массовая доля токоферолов (см. приложение 2, таблица 13) максимально в комплексном С02-экстракте № 50 и превышает массовую долю токоферолов в С02-экстракте из семян моркови в 3 раза, С02-экстракте из семян горчицы в 1,25 раза, С02-экстракте из рисовой мучки в 1,3 раза. В комплексных С02- экстрактах из бинарных смесей сырья (№ 48, 49, 15) массовая доля токоферолов ниже, чем в комплексном С02-экстракте из тройной смеси № 50 в 1,2 - 2,2 раза (рисунок 3.13).
Массовая доля стеролов в С02-экстрактах из индивидуального и комплексного сырья максимально при продолжительности экстракции 180 мин. (см. приложение 2, таблица 14). Анализируя кривые (рисунок 14) кинетики извлечения стеролов установили, что их массовая доля в комплексном С02- экстракте из семян горчицы и моркови на 22 % выше, чем в С02-экстракте из семян моркови; в комплексном С02-экстракте из семян горчицы и рисовой мучки на 7 % выше, чем в С02-экстракте из рисовой мучки; в комплексном С02-экстракте из семян моркови и рисовой мучки на 88 % выше, чем в С02- экстракте из семян моркови; в комплексном С02-экстракте из семян горчицы, моркови и рисовой мучки на 20 % выше, чем в С02-экстракте из рисовой мучки и в 1,3 раза выше, чем в С02-экстракте из семян моркови.
Анализ кинетики извлечения эфирного масла сырьевых комплексов показал, что максимальную концентрацию эфирного масла имеют С02- экстракты, полученные в первые 30-60 минут экстракции (рисунок 3.15). С уменьшением в сырьевых комплексах доли семян горчицы массовая доля эфирного масла в их составе падает (см. приложение 2, таблица 3.15).
Накопление аллилгорчичного масла (см. приложение 2, таблица 16), т. е. максимальная его концентрация характерна для С02-экстракта семян горчицы и комплексного С02-экстракта из сырьевой смеси семян горчицы, семян моркови и рисовой мучки, полученных через 180 мин. экстракции (рисунок 16).
Таким образом, обогащение С02-экстрактов основными биологически активными компонентами происходит в первые 30 мин. эфирными маслами и через 120-180 мин. - каротиноидами, токоферолами, стеролами и аллилгорчичным маслом.
Предложение по использованию вторичных продуктов переработки растительных комплексов
С целью изучения влияния операций сброса давления газовой фазы жидкого диоксида углерода на качественные показатели процесса экстракции проведены испытания разработанных режимов на опытно-промышленной установке экспериментального завода КНИИХП (рисунок 2.2). Экстракции подвергали комплексы из бинарных и тройной смесей сырья. В результате анализа данных кинетики экстракции общих экстрактивных веществ определены: время, достаточное для эффективного извлечения целевых компонентов и способ интенсификации двукратного сброса давления газовой фазы жидкого диоксида углерода через 30 и 90 мин. экстракции.
Схема установки включает испаритель 1, корпус экстрактора 3, кассету для сырья 2, сборник для жидкого диоксида углерода 5, конденсатор 6, емкость для сброса давления 7, сборник для экстракта 8.
Сырье предварительно смешивается и вальцуется в следующих соотношениях: семена горчицы -семена моркови 0,2:0,8; семена горчицы - рисовая мучка 0,2:0,8; семеня горчицы -семена моркови - рисовая мучка 0,2:0,8:0,2. Затем в зависимости от насыпной плотности сырьевая смесь загружается в кассету для сырья 2 с объемом заполнения - 2/3. Кассета с сырьем помещается в экстрактор 3. После закрытия люка 4 в систему подается газообразный диоксид углерода, по достижении рабочего давления 5,7-6,2 МПа через вентиль В4 подается жидкий диоксид углерода. Открывается вентиль В1 и начинается проточная экстракция. Через 30 минут экстракции перекрывается вентиль В4, остатки мисцеллы из экстрактора сливаются в испаритель 1, вентиль В1 перекрывается и газовая фаза диоксида углерода стравливается через вентиль В5 в емкость для сброса давления газовой фазы диоксида углерода. Вентиль перекрыт. Фракция экстракта, обогащенная легколетучим компонентом - эфирным маслом выгружается из испарителя 1 в сборник экстракта 8, газообразный диоксид углерода возвращается в конденсатор 6. Затем в системе восстанавливается давление. Сырье через вентиль В4 заливается растворителем и продолжается вторая ступень экстракции еще в течение 60 мин. Операция сброса давления газовой фазы повторяется и выгружается вторая фракция экстракта, обогащенная каротиноидами и токоферолами. Процесс повторяется, третья ступень экстракции продолжается еще 60 мин., т. к. стеролы и аллилгорчичное масло обогащают экстракты через 120-150 мин. от начала процесса. Третья фракция экстракта выгружается после завершения процесса и сброса давления газовой фазы. Отдельные фракции экстрактов были проанализированы на содержание основных компонентов (таблицы 4.1-4.3).
Анализ данных опытно-промышленных испытаний селективной технологии переработки растительных комплексов показал, что использование временных параметров сброса давления газовой фазы жидкого диоксида углерода в сравнении с контрольной экстракцией позволяет не только уменьшить время проведения экстракции на 30 %, но и добиться при этом увеличения выхода экстрактивных веществ растительного комплекса из семян горчицы - семян моркови на 36 % (таблица 4.1), из семян горчицы - рисовой мучки - на 50 % (таблица 4.2), из семян горчицы - семян моркови - рисовой мучки - на 80 % (таблица 4.3).
Для проведения интенсификации процесса экстракции сбросом давления газовой фазы жидкого диоксида углерода через интервалы максимального извлечения ценных биологически активных компонентов применены два режима: - двухстадийный процесс со сбросом давления через 30 мин; - трехстадийный процесс со сбросом давления через 30 и 60 мин., при общем времени экстракции 150 мин.
Анализируя полученные данные (таблиц 4.1 - 4.3) установили, что при двукратном сбросе давления газовой фазы жидкого диоксида углерода массовая доля эфирного масла при экстракции растительного комплекса из семян горчицы - семян моркови увеличилось на 108 % (таблица 4.1), растительного комплекса из семян горчицы - рисовой мучки - на 80 % (таблица 4.2), растительного комплекса из семян горчицы - семян моркови - рисовой мучки - на 73,5 % (таблица 4.3). Массовая доля каротиноидов увеличилось в на 53 % (таблица 4.2), в растительном комплексе из семян горчицы - семян моркови - рисовой мучки - на 84 % (таблица 4.3). Массовая доля токоферолов соответственно на 50, 37 и 52 % (таблицы 4.1-4.3).
Сравнение степени извлечения основных биологически активных компонентов - эфирного масла, каротиноидов, токоферолов из сырья показал, что влияние дополнительного разрушения структуры сырья сбросом давления газовой фазы жидкого диоксида углерода в герметичных условиях позволяет получить их максимальный выход.
Превышение значений выхода основных компонентов в составе С02- экстрактов в сравнении с их содержанием в сырье, так называемый «дисбаланс» объясняется способностью диоксида углерода глубоко проникать в клеточное пространство сырья и затем «разрывать» клетки при сбросе давления, что высвобождает дополнительное (или неучтенное) количество ценных Б AB, экстрагируемых жидким диоксидом углерода.
При экстракции растительного комплекса из семян горчицы - семян моркови степень извлечения эфирного масла составила 125 %, каротиноидов - 105 %, токоферолов - 88,5 % (таблица 4.1); при экстракции растительного комплекса из семян горчицы - рисовой мучки степень извлечения эфирного масла - 107 %, каротиноидов - 73 %, токоферолов - 89 % (таблица 4.2); при экстраюдаи растительного комплекса из семян горчицы - семян моркови - рисовой мучки степень извлечения эфирного масла - 97,5 %, каротиноидов - 92 %, токоферолов - 91 % (таблица 4.3).
