Интенсивная обработка лекарственного сырья - Молчанов Г.И.
Скачать (прямая ссылка):
Влияние отдельных факторов на процесс извлечения сжиженным газом
Для каждого исследуемого класса соединений, независимо от вида сырья, существуют единые условия, в которых возможно наиболее полное извлечение или фор-
21
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ММА им. И.М. Сеченова
Молчанов Г.И. ИНТЕНСИВНАЯ ОБРАБОТКА ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ
мирование экстрактов заданного качества с преобладанием в их составе того или иного вещества. В основе экстракции сжиженными газами лежат диффузионные процессы, где скорость суммарного массопереноса определяется величинами коэффициентов диффузии на каждом этапе, иначе говоря, зависит от их диффузионных сопротивлений. Общее сопротивление массопереносу (Иобщ) складывается из внутреннего сопротивления (Ивнутр), сопротивления диффузионного слоя (подслоя) (Идиф- сл) и конвективного сопротивления (Rkohb) :
Величины Идиф. сл- И Rkohb- (вТОрОЙ И ТреТИЙ ЭТЭПЫ экстракции) невелики и зависят от гидродинамических условий среды. На эффективность же экстракции на первом этапе решающее значение имеют вязкость экстрагента, температура, внутренняя структура, размер частиц экстрагируемого материала, другие факторы. Таким образом, скорость суммарного массопереноса определяется совокупностью многих условий, знание и целенаправленное использование которых позволяет оптимизировать экстракционный процесс в требуемом направлении. Физические свойства растворителей такие, например, как вязкость, оказывают большое влияние на диффузионный процесс и в частности на внутреннее сопротивление, уменьшая или увеличивая его.
Сжиженные газы, обладая низкой вязкостью (на 1— 2 порядка меньше, чем у спирта и воды), хорошей смачивающей и проникающей способностью, в большей степени, чем другие жидкие растворители влияют на скорость диффузии и растворимость внутриклеточного содержимого.
Эта зависимость может быть объяснена тем, что с уменьшением значения вязкости пропорционально увеличивается коэффициент диффузии в уравнении Эйнштейна [21, 23].
Другие термодинамические параметры растворителя (его температура и давление при экстракции растительного сырья жидкой углекислотой в состоянии насыщения) в значительной степени определяют химический состав и количественный выход извлечений. Влияние этих факторов на процессы экстракции органическими экстрагентами (бензином, гексаном), например, растительных масел, изучено довольно хорошо.
(12)
22
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ________ММА им. И.М. Сеченова
Молчанов Г.И. ИНТЕНСИВНАЯ ОБРАБОТКА ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ
Графически зависимость повышения эффективности экстракции от роста температуры процесса, когда ускоряется тепловое движение молекул и снижается вязкость жидких компонентов системы, как известно, выражается в экспоненциальном виде. Тем не менее имеющиеся данные могут быть лишь частично отнесены к экстракции, например, жидкой углекислотой, так как здесь процесс протекает в области близкой к критической точке при давлении, равном 74,9 ат (75,9Х 10® н/м2), температуре 31,1°С (давление в системе в состоянии насыщения определяется температурой процесса).
Исходя из известного положения термодинамики, что критическая точка бинарной- смеси характеризуется превращением в нуль первой и второй производных от химических потенциалов компонентов и что они являются движущей силой изотермической молекулярной диффузии, предпочтительно значительное замедление процесса экстракции в этой точке. Градиент концентрации компонента в критической точке бинарного раствора не сопровождается градиентом химического потенциала, так как здесь изменяется энергия активации процесса, а диффузия прекращается.
Применение сжиженного СОг в качестве растворителя позволяет проводить процесс экстракции и дистилляции мицеллы в зоне температур от —40 до +31°С.
Наибольший выход экстрактивных веществ отмечается в диапазоне температур от —10 до -4-25°С. Максимумы выхода экстракта для каждого вида сырья при одних и тех же термодинамических условиях не совпадают. Это указывает на то, что растворимость, а также коэффициенты диффузии индивидуальных компонентов, входящих в состав экстракта, изменяются в зависимости от температуры и давления неодинаково. Так, для получения максимального количества эвгенола процесс экстракции из бутонов гвоздики следует вести при 0°С, а-кислоты из хмеля — при + 10°С, карбонильных соединений из семян укропа — в интервале температур от + 10°С до -+-25°С, витамина Кл и каротиноидов из листьев крапивы двудомной — при +20С°, изовалериановой кислоты из корней и корневищ валерианы и тауремизи-на из полыни таврической — при +25°С.
В области отрицательных температур может отмечаться уменьшение выхода экстрактивных веществ за счет перехода отдельных экстрагируемых компонентов
23
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ_________ММА им. И.М. Сеченова
Молчанов Г.И. ИНТЕНСИВНАЯ ОБРАБОТКА ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ
в твердое состояние. Это хорошо иллюстрирует рис. 2, где показано уменьшение выхода экстракта при экстрагировании семян укропа сжиженным С02 в области низких температур. С понижением температуры возрастает «избирательная способность» сжиженных газов по отношению к эфирному маслу. Так, при экстракции семян кориандра при —40°С эфирное масло в извлечении от-
