Technologia postaci kosmetyku
Temat: Operacje dyfuzyjne.
Ekstrakcja polega na częściowym lub całkowitym rozdzieleniu mieszaniny ciekłej lub stałej za pomocą rozpuszczalnika, w którym składniki mieszaniny wykazują zróżnicowaną rozpuszczalność. Proces jednostkowy.
Typy ekstrakcji:
Jednostkowe- cała ilość rozpuszczalnika na początku procesu, zakończenie procesu- wyrównanie stężeń między zawartością komórki a rozpuszczalnikiem.
Metody jednostkowe:
Maceracja, maceracja ze wstrząsaniem, maceracja wibracyjna.
Maceracja dźwiękowa, ultradźwiękowa.
Dygestia- maceracja w podwyższonej temperaturze.
Turboekstrakcja- surowiec i płyn ekstrakcyjny mieszane za pomocą szybkoobrotowych mieszadeł.
Wielostopniowe na początku procesu tylko część rozpuszczalnika.
Ciągłe metody ekstrakcji- świeży rozpuszczalnik dopływa stale bez przerwy do surowca, stopniowo wypiera mniej lub bardziej nasycony roztwór. W ten sposób utrzymuje się maksymalna różnica stężeń pomiędzy roztworem w komórce a płynem na zewnątrz. Metoda gwarantuje wysokie stężenie początkowe związków czynnych w pierwszych frakcjach wyciągu i dobra wydajność całkowita.
Szybkość ekstrakcji zależy od różnicy stężeń pomiędzy obu fazami.
W praktyce osiąga się to przez:
Zwiększenie ilości rozpuszczalnika
Zasilanie surowca ekstrahowanego co pewien czas świeżym ekstrahentem
Zwiększenie szybkości przepływu rozpuszczalnika przez warstwę surowca
Prowadzenie operacji ekstrakcji sposobem przeciwprądowym
Wzrost powierzchni surowca ekstrahowanego (przez rozdrobnienie0
Temperatura (zmniejsza lepkość faz ciekłych i wzrost współczynnika dyfuzji. Często niewskazane jest podnoszenie temperatury z uwagi na termostabilność wielu substancji ekstrahowanych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego oraz poprawę rozpuszczalności ciał balastowych.
Dobór ekstrahenta, jego cechy:
Rozpuszcać selektywnie pożądane substancje,
Małe ciepło właściwe, ciepło parowania, niska temperatura wrzenia
Nietoksyczny
Nieoddziaływać na ekstrahowane substancje i aparaturę
Posiadać niską cenę
Do ekstrakcji stosuje się różne rozpuszczalniki: wodę, etanol, metanol, aceton, eter etylowy, chloroform, eter lub ich mieszaniny.
Woda- tani i obojętny fizjologicznie rozpuszczalnik, często stosowana, ale mało selektywny rozpuszczalnik, ograniczona trwałość wyciągów wodnych. Ekstrahuje glukozydy, sole alkaloidowe, cukry, pektyny, białka!
Etanol- bardziej selektywne właściwości od wody. Ekstrahuje alkaloidy, glukozydy, olejki eteryczne, balsamy, żywice. Nie ekstrahuje białek, cukrów, śluzów roślinnhych, pektyn. Enzymy ulegają interaktywacji, w praktyce stosuje się mieszaninę etanolu z wodą w różnych proporcjach.
Eter- doskonały rozpuszcalnik dla żywic, tłuszczów, elejków eterycznych, rzadko się stosuje, łatwo palny.
Aceton- dobrze ekstrahuje alkaloidy, żywice, tłuszcze, olejki eteryczne.
Metody ekstrakcji ciągłej:
W aparacie Soxhleta- rozpuszczalnik wpływa kroplami z chłodnicy na surowiec, następnie przez urządzenie syfonujące przelewa się do kolby, gdzie ogrzewa się do wrzenia, a pary kondensują na wspomnianej już chłodnicy. Obieg rozpuszczalnika powtarza się , a nielotna część pozostaje w kolbie.
W ekstrakcji ciągłej używane są kolumny ekstrakcyjne różnych typów, najszersze zastosowanie znajdują kolumny z rozpylaniem jednej cieczy w postaci kropelek w drugiej cieczy.
Do ekstrakcji ciał stałych stosuje się perkolatony, często połączone w baterie co zapewnia ciągłość procesu.
Perkolacja jest metodą ekstrakcji ciągłej (w całym tego słowa znaczeniu, farmaceutyczna, jejzasady opisane są w farmakopecach).
Czas ekstrakcji i ilość rozpuszczalnika są do siebie odwrotnie proporcjonalne. Ma to zasadnicze znaczenie, umożliwia zaoszczędzenie rozpuszczalnika i uzyskiwanie ekstraktów bez ich zagęszczenia co ułatwia ?? ekstraktów zawierających związki wrażliwe na temperaturę oraz lotne, np. olejki.
Urządzenia do ekstrakcji surowców rożlinnych:
Wielkoprzemysłowe i labolatoryjno-optyczne.
W ramach produkcji labolatoryjnej najbardziej ekonomiczne są urządzenia do turboekstrakcji (ekstrakcje wirowa) za pomocą szybkoobrotowydch mieszadeł, obracających się wewnątrz nieruchomego statona.
Baterie ekstrakcyjne złożone z zespołu perolatorów połączonych ze sobą systemem rur, którymi doprowadza się rozpuszczalnik rozględnie ?? z poszcególnych członów baterii. Celem uzyskania różnych stężeń między materiałem ekstrahowanym, a medium ekstrahującym przepływ odbywa się według zasady przedstawionej na schemacie:
Metoda przeciwprądowa
A B C D E
Faza stała |
Faza płynna |
|
Faza stała |
A-B strefa załadowania
B-C strefa nawilżania
C-D strefa ekstrakcji
D-E strefa odciekania
Ekstraktory do ciągłej ekstrakcji przeciwprądowej:
W aparatach tych każdy najmniejszy odcinek ekstraktora pracuje podobnie jak krótkie człony baterii, Faza stała i płynna przesuwają się równomiernie w przeciwprądzie zasadę ekstrakcji przeciwprądowej przdstawiona na rysunku. Faza stała porusza się ze stałą szybkością w kierunku A do E. W przeciwprądzie wprowadza się w punkcie D płyn, a ekstrakt odbiera się w punkcie B.
Tego typu ekstraktony skonstruowano dla surowców o wysokiej zawartości ekstrahowanej substancji w surowcu (Cfe*a) Dopuszczalne jest stosunkowo duże stężenie w wyekstrahowanym materiale (Ce*e). Stosunek płynu ekstrahującego do fazy stałej określa wzór:
K=(Qfl*e)/(Qfl*a)
Qfl*e- ilość uzyskanego ekstraktu w kg/godz
Qfl*a- ilość wprowadzonego surowca w kg/godz
Metody i środki ułatwiające ekstrakcję związków czynnych z surowców zielarskich.
Zwiększenie wydajności przez:
Przeprowadzenie trudno rozpuszczalnych zasad, np. alkaloidów w ich sole
Wytrawianie z komórek roślinnych substancji solubilizujących (przeważnie saponin poprzez zwiększenie stężenia etanolu po każdym stopniu ekstrakcji).
Zastosowanie solubilizatorów
Zastosowanie enzymów pektolitycznych, celulolitycznych.
Solubilizatory- związki chemiczne poprawiające rozpuszcalność w wodzie substancji trudno w niej rozpuszczalnych bez zmian chemicznych.
Hydratropia- zjawisko zwiększenia rozpuszczalności w wodzie bez spowodowania zmian chemicznych.
W technologii ekstrakcyjnej solubilizatory niejonogenne:
Tween 20-monolaunrynian polioksyetylenosorbitnu
Tween 40- monopalmintynian
Tween 60- monostearynian
Tween 80- monoleinian
Ekstrakcja cieczy cieczą:
Ekstrakcja cieczy cieczą jest metodą przenoszenia rozpuszczonej substancji z jednej cieczy do drugiej. Można to osiągnąć przez wielokrotne mieszanie i rozdzielanie obu cieczy. Celem tego procesu jest zwiększenie stężenia lub czystości substancji w roztworze. Osiąga się to stosując rozpuszczalnik posiadający bliższe powinowactwo niż pierwotna ciecz.