XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Экстракция углекислым газом представляет собой прибыльное и энергетически экономичное производство. Она способствует выполнять модернизацию не только первоклассного растительного сырья, но и остатки производства с целью выделения из них главных элементов для придания более высокой характеристики низким категориям продукта. СО2 экстракция растений является настоящим прорывом в индустрии современной технологии.

Рис 1. СО2 экстракты растений

СО2 экстракция частей растений диоксидом углерода. Стандартная вытяжка лекарственного растительного сырья состоит из обработки материала подходящим растворителем. Одна из составляющих БАВ, которая характеризуется сродством к растворителю в большей степени, проникает в него и образуется смесь экстрагента и растворенного в нем элемента экстракта. Однако применяемый растворитель не может быть полноценно очищен из составленного экстракта, к тому же, первоначальный материал подвергается множеству модификаций по причине использования химически активных растворителей, что ставит в сомнительное положение «натуральность» полученных экстрактов. К тому же, растворители не могут сделать возможности выделения полноценной взвеси БАВ.

На данный момент сформировавшаяся в обществе природоохранительная и социальная картина настойчиво призывает формировать совершенные пути к извлечению биологических элементов. В лекарственной промышленности не разрешается использование ряда экстрагентов. По причине того, что они могут проявлять токсическое или мутагенное влияние. Один из ответов данной задачи представляет применение в качестве растворителя сжиженного диоксида углерода. Эта технология обрела наименование – СО2 экстракция растительного сырья.

На данный момент задействованы две технологии СО2 экстракции: экстракция в сверхкритическом состоянии и экстракция в докритическом состоянии.

Докритическое состояние (условия «до») - углекислый газ сжиженный, проявляет себя как жидкость. Сверхкритическое состояние (условия «сверх») - углекислота одновременно и как жидкость, и как газ. Точкой перехода из одного агрегатного состояния в другое является давление 75 атмосфер и температура 31^оС. Условия «до» и «сверх» как раз и учитываются относительно этой точки. Конкретно «критическим» состояние называется потому, что компонент изменяет своё агрегатное состояние.

Полученный исход. Посредством этой технологии образуется 2 типа продукта: СО2 экстракты – избирательные вытяжки, отобранные при пониженном давлении. Они включают исключительно летучие способные к растворению элементы. Такого рода экстракты похожи на продукты паровой дистилляции, однако в их составе могут содержаться компоненты, которые невозможно выделить из частей растений способом получения относительно чистых эфирных масел; -цельные CO2 экстракты. Их выделяют при высоком давлении, они могут обладать как летучими, так и нелетучими растворимыми элементами. За счет содержания тяжёлых смол пиролиза, алканов и пигментов такие масла обладают обилием состава БАВ. Цельные CO2-экстракты имеют вязкую плотность, однако могут легко растворяться как алкилалканоаты, так и растительные масла.

Технология докритической СО₂ экстракции растительного сырья:для выделения большого числа БАВ элементов используют докритическую экстракцию. Докритическая CO2 экстракция осуществляется без нагревания, она обеспечивает всю целостность целебных функций и богатство компонентов экстракта, недоступное при других методах обработки растительного сырья.

Технология сверхкритической СО2 экстракции растительного сырья:

При повышенном давлении (больше 7,39 МПа) и температуре более 31,6ºС диоксид углерода находится в сверхкритическом состоянии, при котором его консистенция как у жидкости, а вязкость и поверхностное натяжение как у газа. Такая физическая субстанция называется флюидом и является хорошим неполярным экстрагентом. Сверхкритический углекислый газ может полностью или выборочно растворять любые неполярные составляющие, а при добавлении сорастворителя способен растворять и полярные вещества, находящиеся в растительных частях. Двуокись углерода, применяемая в сверхкритическом состоянии для экстракции натурального сырья (растительного или животного) обладает всеми преимуществами и возможностями сжатого газа. Более того, она обладает целым рядом привлекательных свойств, обеспечивающих дополнительные преимущества при использовании этого газа в качестве вспомогательного средства при выделении.

Рис 2. Схема сверхкритической СО2 экстракции

Плюсы производства СО2 экстрактов:

Характеризуются высокой возможностью растворения относительно других биологических элементов.

Не являются горючими и взрывоопасными элементами, что играет немалую роль для производства.

Не наносят вреда окружающей среды, результат синтеза природосберегающего беспримесного типа промышленности.

Сравнительно легкий синтез, представляет дешевый вид растворителя.

Биологически – активные вещества СО2 экстрактов. Целебные свойства СО2 экстрактов определяются наличием в них биологически активных веществ. Наиболее важные из них – это эфирные масла и жирорастворимые витамины K, E, F, A.

Эфирные масла при наружном использовании улучшают кровообращение, действуют стимулирующее на весь организм. В дерматологии эфирные масла применяют как противовоспалительное и противоаллергическое средство. При лечении кожных аллергических заболеваний особое внимание уделяется растениям, эфирные масла которых содержат азулен (обладает противоаллергическим действием). Азулен обнаружен в ромашке, тысячелистнике и других растений.

Витамин А в организме человека образуется из провитамнов-каротиноидов. Контролирует рост и дифференцировку клеток эпителия кожных покровов и слизистой, регулирует процессы ороговения, деятельность потовых и сальных желез, повышает устойчивость к инфекциям. Нарушение эпителизации, в частности избыточное ороговение, приводит к появлению сухости кожи. Основная функция витамина Е в организме — регуляция интенсивности свободно-радикальных реакций в клетках. Это проявляется в ограничении скорости процессов перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот в липидах биологических мембран.

Витамин F — комплекс ненасыщенных жирных кислот: линоленовой, арахидоновой, линолевой. Эти кислоты в виде триглицеридов входят в состав многих растительных масел. Полиеновые жирные кислоты используются в тканях для образования липидов, входящих в состав клеточных мембран. Они так же способствуют сбережению витамина А (зашита от окисления). При дефиците в организме ненасыщенных жирных кислот нарушается водный обмен, кожные покровы становятся сухими, шелушатся, изъязвляются, развиваются экзематозные поражения, прекращается рост волос.

Витамин К - усиливает свертывание крови, способствует увеличению содержания гемоглобина, повышает тонус гладкой мускулатуры и успешно применяется в медицинской практике лечения хронических язв. Ассортимент сырья, используемого в производстве СО2 экстрактов практически неограничен. Этим обуславливается широкий набор экстрактов, предлагаемых производителями. Исследование химического состава получаемых экстрактов,