Способ экстракции растительного сырья (варианты)

 

Изобретение относится к способам экстракции растительного и плодово-ягодного сырья и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности. Экструзию сырья ведут в роторно-пульсационном аппарате в зазоре между статором и ротором при значениях градиентов скоростей 3,4•10⁵-6,9•10³ м/с•м водно-спиртовой смесью с концентрацией этилового спирта 50-70 об.% при комнатной температуре при гидромодуле 1:2,5 - 1:12. Обработка сырья может проводится в присутствии янтарной кислоты в количестве 0,3-0,7% от веса сырья. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс экстракции, повысить степень извлечения экстрактивных веществ. 2 c.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способам экстракции растительного и плодово-ягодного сырья и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.

Известен способ приготовления настоев и морсов, предусматривающий измельчение сырья, первое и второе настаивание его в растворе этилового спирта при перемешивании, смешение настоев первого и второго сливов, осветление настаиванием [Производственный технологический регламент на производство водок и ликеро-водочных изделий. N ТР 10-04-03-09-88].

К недостаткам указанного способа относится то, что в данном способе не обеспечивается возможность повышения качества готовых продуктов и снижения расхода сырья, так как извлечение экстрактивных и ароматических веществ осуществляется только за счет экстрактивности растворителя, поэтому процесс внутренней диффузии и проникновение растворителя внутрь клеток протекает медленно, причем недостаточно эффективна и внешняя диффузия, что ухудшает выравнивание концентраций между сырьем и водно-спиртовой смесью. Процесс настаивания осуществляется в течение 20-30 суток.

Известен способ получения настоев, предусматривающий измельчение сырья, настаивание его в водно-спиртовом растворе в две стадии при пульсационном пневматическом перемешивании сжатым воздухом. При этом отработанный воздух нагревают паром, полученную фракцию конденсируют и конденсат, обогащенный ароматическими и красящими веществами, возвращают на вторую стадию настаивания через 30-36 часов от начала процесса [Патент SU N 1337401 А1, кл. С 12 G 3/06, 1987 г.].

К недостаткам указанного способа можно отнести незначительное увеличение выхода экстрагированных веществ при значительном увеличении энергетических затрат.

Известен способ экстракции растительного сырья, предусматривающий обработку растительного сырья растворителем под воздействием пульсирующих напряжений сдвига 2-9 кГц и кратности обработки 8-15 [Патент RU N 2135254 С1, кл. В 01 D 11/02, 1999 г.].

К недостаткам способа относится недостаточно высокая производительность процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ экстрактивного извлечения ценных компонентов из древесины и пневого осмола, заключающийся в том, что обработку сырья проводят бензином в аппарате пульсационного типа при частоте пульсаций 0,2-1,0 кГц при градиентах скоростей 10³-10⁴ м/с•м при температуре 55-65^oC [А. с. N 552094, М. Кл.² В 01 D 11/02, 1977 г.]. При этом степень извлечения экстрактивных веществ колеблется в пределах от 82 до 85%.

К недостаткам способа прототипа относятся недостаточно высокая степень извлечения экстрактивных веществ и то, что процесс ведут при нагревании.

Целью изобретения является интенсификация процесса экстрагирования растительного и плодово-ягодного сырья, увеличение степени извлечения экстрактивных веществ, повышение биологической ценности приготовляемых продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что обработку сырья ведут в роторно-пульсационном аппарате [Международная патентная заявка PCT/RU/ 96/00297, WO 98/16304 от 23.04.98, кл. С 08 В 37/08] в зазоре между ротором и статором при значениях градиентов скоростей 3,4•10⁵-6,9•10⁵ м/с•м и продолжительности обработки 0,5-3 мин водно-спиртовой смесью в отсутствии и в присутствии янтарной кислоты. Гидромодуль в зависимости от вида и влажности сырья составляет 1:2,5-1:12.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем.

Подготовленное сырье загружают в экстрактор и заливают при определенном гидромодуле водно-спиртовой смесью. В ряде экспериментов одновременно вводят янтарную кислоту в количестве 0,3-0,7% от веса сырья. Обрабатываемая смесь растительного сырья и экстрагента через входной патрубок поступает в корпус. Вращающийся вместе с валом ротор прокачивает жидкотекучую среду через ступени ротор-статор. Протекая в каналы ротора и статора, в зазорах между ротором и статором, жидкотекучая среда подвергается кавитационным, механоакустическим воздействиям, в результате происходит дезинтеграция растительного и плодово-ягодного сырья с одновременной высокоэффективной экстракцией полезных веществ из сырья в водно-этанольную фазу. При этом линейная производительность аппарата достигает 20000 л/ч при скорости вращения ротора 50 с^-1.

Следует отметить, что в настоящем изобретении сочетание значений градиентов скоростей 3,4•10⁵-6,9•10⁵ м/с•м, скорости вращения ротора 50 с^-1, продолжительности обработки 0,5-3 мин и гидромодуля (1:2,5-1:12, в зависимости от сырья) обеспечивает достижение цели изобретения. При выходе за пределы указанных выше параметров процесса степень извлечения экстрактивных веществ из растительного сырья не повышается. Кроме того, преимуществом заявляемого способа является возможность обработки сырья практически при комнатной температуре.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Для получения водно-этанольного экстракта используют сухие плоды рябины красной (влажность не более 14%, содержание экстрактивных веществ 50%). 1,5 кг высушенной рябины красной подвергают экстракции 15 л водно-спиртовой смеси с концентрацией этанола 50% объемных (гидромодуль 1:10) при температуре 18-21^oС (комнатная) в роторно-пульсационном аппарате в режиме скорости вращения ротора 50 с^-1, градиенте скоростей 3,4•10⁵ м/с•м и продолжительности обработки 2 мин.

Режим и результаты экстракции представлены в таблице.

Пример 2. 1,5 кг высушенной рябины красной подвергают экстракции аналогично примеру 1. Отличие состоит в том, что обработку сырья проводят в присутствии янтарной кислоты в количестве 0,5% (от веса сухого сырья).

Пример 3. 1,5 кг высушенной рябины красной подвергают экстракции аналогично примеру 1. Отличие состоит в том, что обработку сырья проводят водно-спиртовой смесью с концентрацией этанола 70% объемных при температуре 20-23^oС (комнатная), гидромодуле 1:12 и продолжительности обработки 3 мин.

Пример 4. 1,5 кг высушенной рябины красной подвергают экстракции аналогично примеру 3. Отличие состоит в том, что обработку сырья проводят в присутствии 0,7% (от веса сырья) янтарной кислоты.

Пример 5. Для получения водно-этанольного экстракта используют свежую клюкву (влажность 70%, содержание экстрактивных веществ 17%). В экстрактор загружают 3,5 кг свежей клюквы, затем заливают 10,5 л водно-спиртовой смеси с концентрацией этанола 70% объемных (гидромодуль 1:3) и обрабатывают в роторно-пульсационном аппарате при температуре 25-27^oС (комнатная) в режиме скорости вращения ротора 50 с^-1, градиенте скоростей 4,8•10⁵ м/с•м и продолжительности обработки 1 мин.

Пример 6. 3,5 кг свежей клюквы подвергают экстракции аналогично примеру 5. Отличие состоит в том, что обработку сырья проводят в присутствии 0,3% (от веса сырья) янтарной кислоты.

Пример 7. 3,5 кг свежей клюквы подвергают экстракции аналогично примеру 5. Отличие состоит в том, что обработку сырья проводят при гидромодуле 1: 2,5.

Пример 8. 3,5 кг свежей клюквы подвергают экстракции аналогично примеру 5. Отличие состоит в том, что обработку сырья проводят при гидромодуле 1:5 в течение 0,5 мин.

Пример 9. 3,5 кг свежей клюквы подвергают экстракции аналогично примеру 5. Отличие состоит в том, что продолжительность обработки составляет 5 мин.

Пример 10. Для получения водно-этанольного экстракта используют дубовую стружку (влажность не более 14% с содержанием экстрактивных веществ 25%). В экстрактор загружают 1,5 кг измельченной (фракция 1 мм) дубовой стружки и заливают 15 л водно-спиртовой смеси с концентрацией этанола 70% объемных (гидромодуль 1: 10) и обрабатывают в роторно-пульсационном аппарате при температуре 27-29^oС (комнатная) в режиме скорости вращения ротора 50 с^-1, градиенте скоростей 6,9•10⁵ м/с•м и продолжительности обработки 3 мин.

Пример 11. 1,5 кг измельченной дубовой стружки подвергают экстракции аналогично примеру 10. Отличие состоит в том, что продолжительность обработки составляет 1 мин.

Режимы и результаты экстракции растительного сырья по предлагаемому способу и прототипу приведены в таблице.

Анализ представленных в таблице данных свидетельствует о том, что осуществление предлагаемого способа экстракции растительного и плодово-ягодного сырья в роторно-пульсационном аппарате с указанными выше градиентами скоростей 3,4•10⁵-6,9•10⁵ м/с•м позволяет интенсифицировать процесс экстракции, повысить степень извлечения экстрактивных веществ по сравнению с известным способом; внесение янтарной кислоты для гидролиза растительного и плодово-ягодного сырья позволяет получать экстракты с максимальным содержанием экстрактивных веществ, в том числе органических кислот и минеральных веществ, необходимых для жизнедеятельности человека, что повышает биологическую ценность конечных продуктов. Кроме того, преимуществом заявляемого способа является возможность обработки сырья при комнатной температуре.

Формула изобретения

1. Способ экстракции растительного и плодово-ягодного сырья растворителем в роторно-пульсационном аппарате в зазоре между ротором и статором, отличающийся тем, что обработку осуществляют водно-спиртовой смесью с концентрацией этилового спирта 50-70 об.% при гидромодуле 1:(2,5-12) и значениях градиентов скоростей 3,4•10⁵-6,9•10⁵ м/с•м при комнатной температуре.

2. Способ экстракции растительного и плодово-ягодного сырья растворителем в роторно-пульсационном аппарате в зазоре между ротором и статором, отличающийся тем, что обработку осуществляют водно-спиртовой смесью с концентрацией этилового спирта 50-70 об.% при гидромодуле 1:(2,5-12) и значениях градиентов скоростей 3,4•10⁵-6,9•10⁵ м/с•м при комнатной температуре в присутствии янтарной кислоты, взятой в количестве 0,3-0,7% от веса сырья.

РИСУНКИ

Рисунок 1