Характеристика процессу екстрагування

Екстракційний процес – основа виробництва фітопрепаратів

Процеси екстракції або вилучення мають велике значення в сучасній фармації. Шляхом вилучення отримується основна група галунових препаратів – екстракти і настойки, а також новогаленові препарати, вилучення зі свіжих рослин та інші препарати. У виробництві індивідуальних фітопрепаратів (алкалоїдів, глікозидів та ін.) початковою стадією є також екстракція лікарської рослинної сировини. Екстракційний процес лежить в основі технології багатьох препаратів, які отримуються з сировини тваринного походження (препарати гормонів, ферментів).

Сутність процесу вилучення

В процесі вилучення переважають дифузні (речообмінні) явища, які ґрунтуються на вирівнюванні концентрації між розчинником (екстрагентом) і розчином речовин, які містяться в клітці.

Молекулярною дифузією називається обумовлений хаотичним рухом молекул процес взаємного проникнення речовин (рідких і газоподібних), що граничать один з одним і знаходяться в макроскопічному спокої. Інтенсивність дифузії залежить від кінетичної енергії молекул. Чим вона вища, тим інтенсивніше протікає дифузійний процес. Наприклад, гази легко дифундують один в одного, оскільки молекули їх рухаються з великими швидкостями. Рідини і розчини, рух молекул в яких більш обмежений, дифундують значно менше.

Головною рушійною силою дифузійного процесу є різність концентрацій розчинених речовин в дотикаючи рідинах. Чим більша різниця концентрації, тим більша кількість продифундованих при рівних умовах за один і той же час.

Молекулярна дифузія підчиняється закону, згідно якому на кінетику процесу поряд з перепадом концентрації речовин здійснюють вплив також і інші фактори:

швидкість дифузії збільшується при підвищенні температури, оскільки при цьому збільшується рухливість молекул і як наслідок зростає швидкість їх руху;

швидкість дифузії залежить від молекулярної маси речовин і розміру частинок: інакше кажучи, чим менша маса і радіус дифундуючи речовин, тим більше йде дифузія. Розчини білків, слизей та інших подібних речовин дифундують дуже повільно, оскільки вони є високомолекулярними з’єднаннями. Зовсім інша картина спостерігається в розчинах речовин, які знаходяться в стані молекулярної або іонно-молекулярної дисперсії. Ці речовини як такі, що мають відносно малі маси і розміри частинок дифундують незрівнянно швидше;

процес дифузії вимагає певного часу. Чим більше триває дифузія, тим більше речовин переходить з одного середовища в інше.

Конвективна дифузія відбуваються в результаті струсу, зміни температури, перемішування, тобто внаслідок причин, які викликають переміщення рідин, а разом з ним і розчиненої речовини в турбулентному (безпорядковому) потоці. Інакше кажучи, механізм конвективної дифузії складається в переносі речовин не у вигляді молекул речовини, а у вигляді окремих невеликих об’ємів його розчину. Конвективна дифузія підчиняється закону, згідно якого швидкість дифузії виростає зі збільшенням поверхні контакту фаз, різниці концентрації і тривалості процесу.

При конвективній дифузії розмір молекул дифундуючої речовини, в’язкість розчинника, кінетична енергія молекул стають другорядними факторами. Головним для швидкості конвективного переносу речовин стає гідродинамічні умови, тобто швидкість і режим руху рідини. Швидкість конвективного переносу речовини у багато разів більша швидкості молекулярного переносу.

Розглядувані положення відносяться до так званої вільної молекулярної дифузії, тобто до такого випадку, коли між дотикаючи ми розчинами або рідинами немає ніяких перегородок.

Вилучення варто розглядати як складний процес, який складається з окремих моментів6 діалізу, десорбції і дифузії. Процес вилучення починається з проникнення екстрагента всередину частинок (кусочків) рослинної сировини. По між клітковим ходам екстрагент отримує можливість продиффундувати через кліткові стінки (діаліз). По мірі проникнення екстрагента в клітку її вміст починає набухати і переходити в розчин (десорбція і розчин). Потім через велику різницю між концентрацією розчину в клітці і поза нею починається перенос розчинених речовин в екстрагент, що знаходиться поза кліткою, спостерігається явище діалізу.Дифузні процеси всередині кліток (внутрішня дифузія) підчиняється молекулярній дифузії, а вилучення речовин з поверхні кусочків рослинного матеріалу поступають в загальну масу екстрагента в основному конвективним шляхом, який активізується перемішуванням або іншими шляхами. При вилученні речовин з коренів, кори і деревини, клітки яких мало проникні для екстрагенту, процес вимивання із руйнуванням кліток може переважати над процесом дифузії. Велике значення має і хімічний склад кліткових стінок. Так, якщо вони будуть пропитані церином, кутином або лігніном, то через такі кліткові стінки діаліз буде протікати дуже повільно. Пектини при набуханні також є значно ускладнені для проникнення екстрагента всередину кліток. У випадку отримання галунових препаратів з свіжих рослин клітки умертвляються етанолом. Він дуже гігроскопічний і при дотику з рослинною кліткою обезвожує її, викликаючи сильний плазмоліз. Умертвлення кліток сировини тваринного походження досягається тими ж способами: сушкою або обезвожуванням етанолом і ацетоном.