Кинетика экстрагирования диосцина из растительного сырья в виброкавитационном гомогенизаторе

Введение. В последние годы вещества, извлекаемые из растительного сырья, находят самое широкое применение в фармацевтической, косметической и пищевой промышленности. Такие вещества используются в качестве растворов, сухих экстрактов для изготовления лекарственных препаратов, БАДов, косметических кремов, пищевых добавок в различных видах – таблеток, капсул, растворов, гранулированных порошков. Извлечения ценных веществ из растительного сырья производится с помощью процесса экстрагирования, который осуществляется различными методами и в аппаратах различной конструкции. Ранее было проведено сравнительное исследование экстрагирования диосцина из пажитника сенного различными методами: в аппаратах с мешалкой; в ультразвуковом поле; сверхкритической, флюидной СО₂ экстракцией и в виброкавитационном гомогенизаторе. Показано, что наиболее эффективным методом является экстрагирование, осуществляемое в виброкавитационном гомогенизаторе.

Цель. Целью данной работы является изучение экстрагирования в виброкавитационном гомогенизаторе для определения коэффициентов массоотдачи как внешней диффузии, так и внутри частицы для оценки длительности процесса экстрагирования при заданной степени извлечения диосцина.

Материалы и методы. Экспериментальное изучение извлечения ценных компонентов из растительного сырья проводилось на лабораторной установке с виброкавитационным гомогенизатором периодического действия. В качестве сырья были использованы семена пажитника сенного, экотип Марокко, приобретенных в фирме Фитокаса г. Касабланка (Марокко). Товароведческий анализ показал соответствие сырья требованиям ГФ XIV издания. В качестве экстрагентов использовали водные растворы этанола с концентрацией спирта 40, 50, 60, 70, 80 и 90 %. В основу анализа кинетики процесса легли известные представления о механизме массопереноса, принятые в теории экстрагирования.

Результаты и обсуждение. Анализ полученных результатов показывает, что скорость вращения ротора значительно интенсифицирует процесс. Кроме того, влияние скорости вращения ротора наиболее существенно проявляется на начальном этапе процесса, когда экстрагированию подвергаются поверхностные слои частиц растительного сырья. Так же было установлено, что сопротивление массопереносу внутри частиц существенно возрастает по мере приближения к завершающей стадии процесса, а с повышением частоты вращения ротора, увеличивается, особенно на начальной стадии процесса, что связано с интенсивностью кавитации и ослабления ее воздействия по мере углубления процесса во внутрь частиц.

Заключение. Полученные зависимости необходимы для определения продолжительности процесса экстрагирования в периодическом режиме или среднего времени пребывания семян в рабочем объеме при организации процесса в непрерывном режиме.

1. Белокуров С. С., Флисюк Е. В., Наркевич И. А., Лужанин В. Г., Шилов С. В., Новикова К. О. Сравнительный анализ перспективных методов экстрагирования для получения извлечений из семян пажитника сенного. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2019; 8(3): 47–53.

2. Фролов В. Ф., Флисюк О. М. Процессы и аппараты химической технологии. СИНТЕЗ. 2008: 468.

3. Пименов Ю. А. Виброкавитационный смеситель-гомогенизатор пат. – 2131761 Рос. Федерация; рег. № 98105553/25; заявл. 25.03.1998; опубл. 20.06.1999.

4. Лисицын Н. В., Лебедской-Тамбиев М. А., Флисюк О. М. Экспериментальное исследование получения водоэмульсионного топлива на основе нефтесодержащих отходов. Известия СПБГТИ (ТУ). 2014; 27(53): 56–58.

5. Романков П. Г., Курочкина М. И. Экстрагирование из твердых материалов. Химия. 1983: 256.

6. Флисюк О. М., Марцулевич Н. А., Круковский О. Н., Марков А. С., Гришин В. В. Кинетика кислотного выщелачивания марганцевой руды Тыньинского месторождения. Известия СПБГТИ (ТУ). 2017; 41(67): 94–97.

7. Романков П. Г., Фролов В. Ф., Флисюк О. М. Массообменные процессы химической технологии. ХИМИЗДАТ. 2011: 440.

8. Романков П. Г., Фролов В. Ф., Флисюк О. М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии. ХИМИЗДАТ. 2009: 543.

9. Тихонов А. Н., Уфимцев М. В. Статистическая обработка результатов экспериментов. Изд-во МГУ. 1988: 174.

10. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIV изд. Т. 2. – М.: МЗРФ. 2018: 7019.