СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТА ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ
METHOD AND DEVICE FOR OBTAINING AN EXTRACT FROM VARIOUS TYPES OF PLANT RAW MATERIALS BY THE ACTION OF PULSED ELECTRICAL DISCHARGES

2
Изобретение относится к фармацевтической, химической, медицинской, пищевой промышленности. Устройство для получения водного экстракта из различных видов растительного сырья воздействием импульсных электрических разрядов состоит из экстракционной камеры цилиндрической формы с электродами типа острие-плоскость. Корпус аппарата изготовлен из полиэтилена, а высоковольтный и заземленный электроды из пищевой нержавеющей стали. Заземленный электрод выполнен в виде сита («ложное дно») с размером отверстий 1 мм и плотностью отверстий 25 шт/см и расположен на расстоянии 0,03 м от днища экстракционной камеры. Такое устройство экстракционной камеры позволяет достигнуть технического результата изобретения: выведение из рабочей зоны камеры частички сырья размером менее 1 мм, исключение помутнения раствора за счет переизмельчения, облегчение и сокращение времени на фильтрацию, повышение качества экстракта.
Известен способ получения фитосредства из плодов софоры японской (патент РФ 2029555) (фиг. 1).
Известно устройство для получения экстракта из софоры японской (патент РФ 2692375).
Недостатками этих изобретений является переизмельчение частичек сырья по мере экстрагирования, так как из активной зоны камеры не удаляются мельчайшие частицы, в результате чего вытяжки получаются мутными и трудно фильтруемыми.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является исключение переизмельчения сырья, облегчение и сокращение времени фильтрации экстракта, в результате чего повышается его качество и исключается возможности помутнения раствора.
Данная задача решается в результате использования предлагаемого устройства экстракционной камеры, которая имеет «ложное дно» (фиг. 2).
В экстракционную камеру помещают исходное сырье (листья, плоды, корни) и экстрагент при определенном соотношении фаз.
2
На фиг. 2 изображено устройство, позволяющее осуществлять процесс экстракции под воздействием импульсных разрядов, состоящее из экстракционной камеры цилиндрической формы (3), изготовленной из полиэтилена, с электродами типа острие-плоскость, а высоковольтный (1) и заземленный (4) электроды из пищевой нержавеющей стали, при этом заземленный электрод выполнен в виде сита («ложное дно») с размером отверстий 1 мм и плотностью отверстий 25 шт/см и расположен на расстоянии 0,03 м от днища экстракционной камеры. Экстракционная камера, куда помещают исходное сырье (6) и экстрагент (7), имеет крышку (2). Процесс экстрагирования ведут при следующих параметрах: длительность импульса 0,2 мкс, частота разрядов 5 имп/с, амплитуда напряжения 25 кВ, соотношение фаз и размеры межэлектродного промежутка определяются экспериментально в зависимости от вида экстрагируемого растительного сырья. Предложенное техническое решение позволяет выводить из рабочей зоны камеры частички сырья размером менее 1 мм, что исключает помутнение раствора за счет переизмельчения, а впоследствии облегчает и сокращает время на фильтрацию, в результате повышается качество экстракта.
В таблицах 1 и 6 приведены данные по обоснованию конструкции экстракционной камеры с «ложным дном».
Для подтверждения технического результата проведены 6 экспериментов, в которых использовали новое, заявляемое устройство (пример 2) и устройство, описанное в патенте №2029555 (РФ) (пример 1). Количество разрядов, масса сырья, соотношение фаз были одинаковыми.
Из факторов, влияющих на полноту и скорость извлечения, которые поддаются регулированию, и, следовательно, могут быть изменены в желательную сторону, является степень измельчения.
Измельчение материала осуществляется с целью обеспечения доступа экстрагента к большей поверхности сырья. Это достаточно энергоемкий процесс, поскольку сырье относится к упруго-пластичным материалам, хранится в условиях с определенной влажностью и его измельчение осуществляется во влажном состоянии. При обезвоживании сырье становится хрупким и легко может быть превращено в порошок, что впоследствии еще больше усложнит процесс извлечения биологически активных веществ.
При каждом разряде происходит измельчение сырья до частиц различных размеров вне зависимости от первоначальной степени измельченности, что определяется гранулометрическим анализом. Степень измельчения сырья должна контролироваться, так как при чрезмерно тонком измельчении вытяжки получаются мутные, трудно осветляемые и плохо фильтруемые.
Сырье просеивалось с помощью стандартного набора сит, затем взвешиванием на аналитических весах определялась масса фракции до обработки и после.
Пример 1. Экстракцию проводили в экстракционной камере согласно патенту РФ №2029555 (фиг. 1).
Крупность исходного сырья анализировалась до экстрагирования. Затем сырье загружали в экстракционную камеру при определенном соотношении с водой и проводили экстрагирование под действием разрядов. Процесс экстрагирования ведут при следующих параметрах: длительность импульса 0,2 мкс, частота разрядов 5 имп/с, амплитуда напряжения 25-27 кВ, соотношение фаз и размеры межэлектродного промежутка определяются экспериментально в зависимости от вида экстрагируемого растительного сырья. Как правило, соотношение твердое-жидкость находится в пределах 1:10-1:15.
После экстракции сырье высушивали и подвергали гранулометрическому анализу.
Изменение размеров частиц плодов софоры японской при экстрагировании в камере по патенту РФ 2029555 представлено в таблице 1.
Результаты показывают, что количество частичек размером менее 1 мм увеличилось с 2,7455% в исходном состоянии до 15,4440% после серии разрядов, т.е. в 5, 6 раз. А так как процессы экстрагирования осуществляют трехкратно со сменой экстрагента в каждой серии, то количество мельчайших частичек в экстракционной камере будет многократно увеличиваться, что в конечном итоге приведет в последствии к дополнительным затратам на фильтрование и осветление экстракта.
Пример 2. Экстракцию проводили в экстракционной камере с «ложным дном» согласно заявляемому изобретению (фиг. 2).
Количество разрядов, масса сырья, соотношение фаз были одинаковыми с примером 1. Результаты по изменению размеров частиц плодов софоры японской при экстрагировании в камере с «ложным дном» по данной заявке приведены в таблице 2.
Данные таблицы 2 показывают, что экстракция плодов софоры японской при помощи экстракционной камеры с «ложным дном» позволяет сократить более, чем в 7 раз содержание в экстракте мельчайших частичек сырья. Получаемые экстракты будут более высокого качества.
Пример 3. Для экстракции брали листья софоры японской, и процесс проводили в экстракционной камере согласно патенту РФ 2029555. Условия экстрагирования такие же, как и в примере 1. Изменение размеров листьев софоры японской при экстрагировании представлены в таблице 3.
Результаты показывают, что суммарное содержание частиц размером 1 мм увеличилось от 6,74% до 18,22%, т.е. увеличилось в 2,7 раз.
Пример 4. Экстракцию листьев софоры японской проводили в экстракционной камере с «ложным дном» согласно заявляемому изобретению (фиг. 2).
Условия экстрагирования такие же, как и в примере 1. Результаты по изменению размеров листьев софоры японской после экстракции в камере с «ложным дном» согласно заявляемому изобретению приведены в таблице 4.
Данные таблицы 4 показывают, что экстракция листьев софоры японской при помощи камеры с «ложным дном» позволяет сократить более, чем в 4,8 раз содержание в экстракте мельчайших частичек сырья.
Пример 5. Для экстракции брали корнеплоды скорцонера испанского. Условия экстрагирования такие же, как и в примере 1. Измельченность корнеплодов скорцонера после электроразрядной экстракции в экстракционной камере согласно патенту РФ №2029555 показана в таблице 5.
Результаты эксперимента показывают, что суммарное содержание частиц размером 1 мм увеличилось от 7% до 23,67%, т.е. увеличилось в 3,38 раз.
Изменение размеров корнеплодов скорцонера после электроразрядной экстракции в экстракционной камере с «ложным дном» согласно заявляемому изобретению показано в таблице 6.
Данные таблицы 6 показывают, что экстракция корнеплодов скорцонера при помощи камеры с «ложным дном» позволяет сократить более чем в 5,6 раз содержание в экстракте мельчайших частичек сырья.
Таким образом, изобретение позволяет выводить из рабочей зоны камеры, за счет высокой турбулентности движения и интенсивного перемешивания суспензии в экстракционной камере под действием кавитации и ударных волн, инициируемых разрядом, частички сырья размером менее 1 мм, что впоследствии исключает помутнение экстракта за счет переизмельчения, облегчает и сокращает время на фильтрацию, в результате повышается качество экстракта.