Способ производства сухого экстракта солодки
Изобретение относится к способу выделения биологически активных веществ из солодки. Способ производства сухого экстракта солодки, предусматривающий экстрагирование корней солодки жидким аммиаком, отделение жидкой фазы и отгонку из нее экстрагента путем повышения температуры и/или снижения давления с получением целевого продукта, причем в процессе экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание аммиака, и повышают до исходного значения. Способ позволяет эффективно сократить продолжительность технологического цикла при минимальных удельных энергозатратах.
Изобретение относится к технологии извлечения лекарственных веществ из солодки.
Известен способ экстрагирования растительного сырья, предусматривающий смешивание сырья с жидким экстрагентом, нагревание смеси до температуры 40-80°С, периодическое вакуумирование экстракционной смеси с подводом теплоты для поддержания ее температуры на 5-15°С выше температуры кипения при давлении вакуумирования и повышение давления до исходного значения с последующим отделением экстракта (SU 1286232 А1, 30.01.1987).
Данный способ неприемлем для экстрагирования с использованием сжиженных газов, которые не допускают предварительного нагрева, а рекомендуемый температурный режим превосходит их критическую температуру, что исключает их существование в жидком фазовом состоянии и возможность кипения при любых параметрах давления. Помимо того, данный способ неприемлем для извлечения биологически активных веществ, являющихся термолабильными.
Известен способ экстрагирования растительного сырья сжиженными газами, предусматривающий проведение экстрагирования в несколько стадий, между которыми осуществляют слив мисцеллы, сброс давления над сырьем и возврат мисцеллы с последующим разделением фаз и выделением целевого продукта из мисцеллы (SU 1018639 А, 20.05.1983).
Данный способ исключает термодеструкцию биологически активных веществ и предназначен для экстрагирования именно сжиженными газами, но по сравнению с предыдущим способом данный способ имеет меньшую интенсивность массообмена, что объясняется следующим.
При вскипании экстрагента в составе экстракционной смеси происходит разрушение клеточной структуры растительного сырья ударными волнами, возникающими при образовании каждого пузырька газовой фазы в жидкой. Это приводит к развитию поверхности контакта фаз и падению диффузионного сопротивления сырья. Всплывающие под действием архимедовой силы в экстракционной смеси пузырьки газовой фазы осуществляют ее перемешивание, что ускоряет процесс обновления поверхности контакта фаз. Все перечисленные явления интенсифицируют массообмен в процессе экстрагирования по первому аналогу. При сбросе давления над сырьем после слива газожидкостной мисцеллы происходит вскипание только впитанной сырьем части экстрагента. В результате также происходит разрушение клеточной структуры сырья и, как следствие, увеличение его свободной поверхности и снижение диффузионного сопротивления, но перемешивание экстракционной смеси в этом варианте исключено из-за отсутствия жидкой фазы в процессе вскипания части экстрагента. То есть во втором аналоге интенсивность массообмена всегда будет ниже, чем в первом за счет меньшего значения критерия Био.
Наиболее близким к предлагаемому является способ производства сухого экстракта солодки, предусматривающий экстрагирование корней солодки жидким аммиаком при постоянном давлении выше атмосферного, отделение жидкой фазы и отгонку из нее экстрагента путем повышения температуры и/или снижения давления с получением целевого продукта (RU 2000117 С, 07.09.1993).
Недостатком этого способа является длительность технологического цикла.
Техническим результатом изобретения является сокращение продолжительности технологического цикла.
Этот результат достигается тем, что в способе производства сухого экстракта солодки, предусматривающем экстрагирование корней солодки жидким аммиаком, отделение жидкой фазы и отгонку из нее экстрагента путем повышения температуры и/или снижения давления с получением целевого продукта, согласно изобретению в процессе экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание аммиака, и повышают до исходного значения.
Способ реализуется следующим образом.
Корни солодки инспектируют, измельчают и лепесткуют, а затем экстрагируют жидким аммиаком. Давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание аммиака, и повышают до исходного значения, которое соответствует давлению насыщенных паров аммиака при температуре экстрагирования. Количество и частоту пульсаций давления задают от 2 до 10 за цикл экстрагирования или рассчитывают по известной методике (Ломачинский В.А., Высокоэффективные технологии переработки растительного сырья. - М.: Русские технологии, 1996, с.54-56). Образование каждого пузырька газовой фазы при вскипании экстрагента сопровождается созданием ударной волны, разрушающей клеточную структуру корней солодки. Это приводит к падению их диффузионного сопротивления, развитию поверхности контакта фаз, ускоренному обновлению поверхности контакта фаз, как и в указанном первым аналоге, и, как следствие, сокращению продолжительности экстрагирования, после которого отделяют жидкую фазу и отгоняют из нее экстрагент повышением температуры и/или снижением давления с получением целевого продукта.
Опытным путем установлено, что длительность экстрагирования при реализации предлагаемого способа сокращается в 10-15 раз по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сократить продолжительность всего технологического цикла.
В то же время следует отметить, что при такой же интенсивности массообмена, как в первом аналоге, предлагаемый способ по сравнению с ним обладает меньшей удельной энергоемкостью. Это объясняется локализацией зоны образования пузырьков газовой фазы.
В первом аналоге подвод теплоты в процессе вакуумирования обусловливает образование пузырьков пара на теплоподводящей поверхности. В предлагаемом способе сброс давления при отсутствии подвода теплоты приводит к тому, что частицы твердой фазы экстракционной смеси служат центрами парообразования, и пузырьки газовой фазы образуются непосредственно на их поверхности.
Учитывая, что механическое разрушение происходит при соблюдении условия:
где Р - давление на поверхность,
[σ] - предел прочности;
при образовании пузырька газовой фазы в жидкой давление в эпицентре ударной волны равно:
где σ - поверхностное натяжение на границе раздела фаз,
R0 - радиус пузырька;
давление во фронте ударной волны равно:
где R - расстояние от эпицентра;
действие ударной волны в предлагаемом способе всегда будет соответствовать условию:
а в первом аналоге всегда будет соответствовать условию:
следует вывод, что удельные энергозатраты на одинаковое разрушение структуры сырья, то есть на обеспечение одинаковой интенсивности массообмена, в первом аналоге будут всегда выше, чем в предлагаемом способе. При этом указанная разница будет тем больше, чем больше значение гидромодуля.
Полученный по описанной технологии целевой продукт по химическому составу не отличается от полученного по наиболее близкому аналогу.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает сокращение продолжительности технологического цикла по сравнению с наиболее близким аналогом при минимальных удельных энергозатратах.
Способ производства сухого экстракта солодки, предусматривающий экстрагирование корней солодки жидким аммиаком, отделение жидкой фазы и отгонку из нее экстрагента путем повышения температуры и/или снижения давления с получением целевого продукта, отличающийся тем, что в процессе экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание аммиака, и повышают до исходного значения.
