ЭКСТРАКТОР ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

2
Полезная модель относится к оборудованию для извлечения биологически активных компонентов из растительного сырья, в частности, с помощью диоксида углерода, и может быть использована для получения CO-экстрактов.
Известен экстрактор (Тарасов В.Е. Технология эфирных масел и фитопрепаратов: учеб. пособие / Кубан. гос. технол. ун-т - Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2013. - 404 с), включающий цилиндрическую емкость с верхним и нижним самоуплотняющимися люками, патрубками для верхней и нижней подачи жидкого растворителя, патрубками для верхнего и нижнего отвода растворителя и сифонной трубкой для возможного ступенчатого слива мисцеллы. Недостатком данной конструкции является получение экстрактов низкого качества, в связи с недостаточно полным извлечением биологически активных веществ из сырья.
2
2
Известен экстрактор, входящий в состав лабораторной установки для получения суб- и сверхкритических CO-экстрактов (Силинская С.М., Касьянов Г.И. Инновационные технологии получения и применения суб- и сверхкритических CO-экстрактов из растительного сырья. Краснодар: Экоинвест, 2013. с. 126-127), представляющий собой вертикальный сосуд с расположенной внутри сетчатой кассетой, снабженный самоуплотняющимся люком, входным и выходным патрубками для подачи сжиженного диоксида углерода и отвода мисцеллы, а также манометром для контроля давления.
Недостатком данного экстрактора является ограниченные условия его эксплуатации, непозволяющие осуществлять извлечение ценных компонентов растительного сырья в широком диапазоне давлений и температур растворителя в одном устройстве.
В связи с этим задачей полезной модели является совершенствование экстрактора для извлечения биологически активных компонентов из растительного сырья с целью расширения условий его эксплуатации и получения готовой продукции высокого качества.
Техническим результатом полезной модели является улучшение качественного состава экстрактов за счет осуществления процессов суб- и сверхкритической экстракции растительного сырья диоксидом углерода в одном устройстве, а также интенсификация процесса извлечения биологически активных компонентов.
Технический результат достигается тем, что экстрактор для извлечения биологически активных компонентов из растительного сырья, включающий вертикальный корпус с расположенной внутри сетчатой кассетой, снабженный самоуплотняющимся люком, входным и выходным патрубками, манометром, дополнительно содержит оснащенные вентилями патрубки для подачи и отвода субкритического и свехкритического диоксида углерода, расположенные под углом 45° относительно входного и выходного патрубков экстрактора, а также излучатель электромагнитного поля низкой частоты и излучатель ультразвуковых колебаний, установленные в верхней части корпуса экстрактора.
В субкритическом режиме жидкий диоксид углерода используется как экстрагент при температуре от плюс 10 до плюс 25°C и давлении от 5,2 до 7,0 МПа. При этом, избирательно извлекаются из сырья в экстракт ценные компоненты со сравнительно небольшой молекулярной массой, к которым относятся фенольные соединения, карбонилы, высшие спирты, жирные кислоты, жирорастворимые витамины.
2
Сверхкритическая CO-экстракция проводится в интервале температур от плюс 32 до плюс 65°C и давлении флюидного газа от 7,5 до 60,0 МПа. Этот способ экстракции обладает способностью извлекать компоненты из сырья в более широком диапазоне.
Таким образом, установка патрубков для подачи и отвода субкритического и сверхкритического диоксида углерода, расположенных под углом 45° относительно входного и выходного патрубков экстрактора позволяет за счет эжекции захватывать и возвращать в корпус экстрактора часть жидкой или газовой мисцеллы для обогащения состава экстракта, что в конечном счете обеспечивает максимальный выход из сырья биологически активных компонентов различной природы.
Применение излучателя ультразвуковых колебаний позволяет обеспечить более полное извлечение веществ. При воздействии ультразвуковых волн нарушается пограничный диффузионный слой растительного сырья, улучшается проникновение экстрагента в материал. В результате сырье набухает гораздо быстрее, возникают турбулентные и вихревые потоки, способствующие переносу масс, растворению веществ. Происходит интенсивное перемешивание содержимого даже внутри клетки. Это приводит к значительному ускорению процесса перехода действующих веществ из сырья в экстрагент.
Воздействие электромагнитного поля крайне низкой частоты в процессе экстракции приводит к высвобождению биологически активных веществ и ускорению перехода экстрактивных веществ в мисцеллу за счет структурных изменений, приводящих к нарушению целостности наружных мембран клеток экстрагируемого сырья.
На фиг. 1 представлен экстрактор для извлечения биологически активных компонентов из растительного сырья, включающий вертикальный корпус 3 с расположенной внутри сетчатой кассетой 4, снабженный самоуплотняющимся люком 6, входным 9 и выходным 2 патрубками, оснащенные вентилями патрубки 1 и 7 для подачи и 8 и 11 для отвода субкритического и сверхкритического диоксида углерода соответственно, расположенные под углом 45° относительно входного 9 и выходного 2 патрубков экстрактора, манометр 12, а также излучатель электромагнитного поля низкой частоты 5 и излучатель ультразвуковых колебаний 10, установленные в верхней части корпуса 3 экстрактора, и сообщенные с генератором электромагнитного поля низкой частоты и генератором ультразвуковых колебаний соответственно.
Экстрактор для извлечения биологически активных компонентов из растительного сырья работает следующим образом.
Подготовленное растительное сырье загружают в сетчатую кассету 4, расположенную в корпусе 3 экстрактора, надевают самоуплотняющийся люк 6. Проводят обработку сырья электромагнитным полем крайне низкой частоты, за счет установленного в верхней части корпуса 3 экстрактора излучателя 5, соединенного с генератором электромагнитного поля крайне низкой частоты, а также подвергают сырье воздействию ультразвуковых колебаний при помощи излучателя 10, соединенного с генератором ультразвуковых колебаний. Далее проводят субкритическую либо сверхкритическую экстракции растительного сырья. Для проведения субкритической экстракции, диоксид углерода температурой от 18 до 25°С и давлением от 5,4 до 6,4 МПа подают через патрубок подачи субкритического диоксида углерода 7. Контроль давления осуществляют посредством манометра 12. Диоксид углерода протекает через слой растительного сырья, находящегося в сетчатой кассете 4. Вывод образовавшейся мисцеллы осуществляют по средствам патрубка 11 для отвода субкритического диоксида углерода. Для проведения сверхкритической экстракции растительного сырья, диоксид углерода температурой от 32 до 45°С и давлением от 10 до 15,5 МПа подают при помощи патрубка 1 в корпус 3 экстрактора, где диоксид углерода проходит через слой растительного сырья, находящегося в сетчатой кассете 4. Контроль давления осуществляют посредством манометра 12. Вывод мисцеллы проводят через патрубок 8.
Образовавшаяся в процессе суб- либо сверхкритической экстракций мисцелла, поступает в мисцеллосборники.
Таким образом, предложенный экстрактор для извлечения биологически активных компонентов из растительного сырья позволит улучшить качественный состав экстрактов за счет осуществления процессов суб- и сверхкритической экстракции растительного сырья диоксидом углерода в одном устройстве, а также интенсифицировать процесс извлечения биологически активных компонентов.