Способ переработки лекарственных трав (варианты)

 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам переработки лекарственных трав с получением из них биологически активных добавок в виде паст. Предложены способы переработки лекарственных трав, включающие экстракцию. В качестве сырья при экстракции используют крапивный порошок дисперсностью частиц 200-400 мкм. Одновременно с экстракцией осуществляют измельчение порошка крапивы до размера частиц 20-30 мкм. Процесс экстракции ведут 96^o этиловым спиртом (соотношение порошок : спирт 1:2,0-1: 2,5) при 25-30^oС в течение 12-16 мин. Экстракцию порошка крапивы можно проводить также подсолнечным маслом (соотношение порошок : масло 1:2,0-1: 2,5) при 70-80^oС в течение 30-35 мин. Возможно совместное экстрагирование сырья 96^o этиловым спиртом и подсолнечным маслом (соотношение порошок : спирт : масло 1: 1,2: 1,2-1: 1,5:1,5) при 40-50^oС в течение 20-25 мин без разделения фаз. Изобретение позволяет повысить эффективность экстракции и выход биологически активных веществ при получении готовых полуфабрикатов в виде паст из порошка крапивы. 3 с.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к пищевой промышленности, касается способа переработки лекарственных трав - получения их паст.

Близким к изобретению техническим решением является способ переработки семян томатов и томатных выжимок с получением томатно-масляного экстракта и белково-томатно-масляной пасты, включающий стадии: отделения влаги, сушки, измельчения и экстракции растительным маслом при соотношении семена томатов и томатные выжимки - растительное масло (40:60)-(60:40) и последующего разделения фаз. Измельчение и экстракцию осуществляют одновременно в тонкой вращающейся по спирали пленке (А.с. 2130049, МКИ С 11 В 1/10. Способ переработки семян томатов и томатных выжимок).

Недостатком способа является пониженная биологическая активность в отдельности двух конечных продуктов: масляного экстракта и белково-томатно-масляной пасты по сравнению с промежуточным продуктом, полученным до стадии разделения фаз.

Среди способов переработки лекарственных трав близкими являются: - Способ получения экстрактов из растительного сырья, включающий последовательное экстрагирование 96^o этиловым спиртом и другими органическими растворителями (трихлортрифторэтаном, глицерином, дистиллированной водой) при перемешивании и нагревании в течение 2 суток, с последующей фильтрацией (А.с. 1228860, МКИ А 61 К 35/78. Способ получения экстрактов из растительного сырья).

Недостатком способа является длительность процесса.

- Способ получения настоек и экстрактов из измельченного растительного сырья органическим растворителем, включающий измельчение растительного сырья вальцеванием с последующим дроблением до частиц менее 1 мм и экстрагирование путем фильтрации растворителя через слой сырья под вакуумом (А.с. 1133720, МКИ А 61 К 35/78. Способ получения настоек и экстрактов).

Недостатками способа являются введение дополнительной стадии вальцевания и дробления растительного сырья и низкая эффективность экстрагирования веществ из нижних слоев сырья.

- Способ переработки крапивы - получения жидкого экстракта из крупноизмельченных сухих листьев 50^o этиловым спиртом методом перколяции (Государственная Фармакопея СССР, девятое издание. Медицина, 1961, статья 178).

К недостаткам способа относятся: - низкая эффективность экстрагирования веществ из сырья (используется спирт малой крепости - 50^o), в котором растворимость каротина, хлорофилла, витамина К, содержащихся в крапиве, ниже, чем в крепком - 96^o; - невозможность использования продукта в качестве натурального красителя, так как экстракт имеет бурый цвет с чуть заметным зеленоватым оттенком (низкое содержание пигмента - хлорофилла).

Целью изобретения является создание полуфабрикатов лекарственных трав повышенной биологической активности для широкого использования в пищевой промышленности в качестве биологически активной добавки и натурального красителя путем интенсификации и сокращения процесса экстракции, и увеличения при этом выхода биологически активных веществ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки лекарственных трав, включающем экстракцию, в качестве сырья используют крапивный порошок дисперсностью частиц 200-400 мкм, одновременно с экстракцией осуществляют измельчение до размера частиц 20-30 мкм; экстракцию ведут: 1) 96^o этиловым спиртом (соотношение порошок : спирт 1:2,0-1:2,5) при t= 25-30^oC в течение 12-16 мин без разделения фаз; 2) подсолнечным маслом (соотношение порошок : масло 1:2,0-1:2,5) при t= 70-80^oC в течение 30-35 мин без разделения фаз; 3) 96^o этиловым спиртом и подсолнечным маслом (соотношение порошок : спирт : масло 1: 1,2:1,2-1:1,5:1,5) при t=40-50^oC в течение 20-25 мин без разделения фаз.

Крапивный порошок является ценной пищевой добавкой. 100 г крапивного порошка содержат белка - 18 г, жиров - 3,4 г, углеводов - 36,16 г, клетчатки - 16 г, витаминов: С - 400 мг, β-каротина - 60 мг, К - 4 мг, минеральных веществ: К - 6840 мг, Са - 5990 мг, Mg - 1320 мг, Fe - 25 мг.

Крапивный порошок в своем составе содержит пигменты: хлорофилл 1,14% (хлорофилл а - 0,82%, хлорофилл в - 0,31%) и каротиноиды 0,27%. Хлорофилл обладает стимулирующим и тонизирующим действием, усиливает основной обмен веществ, улучшает деятельность сердечно-сосудистой системы, дыхательного центра, усиливает деятельность пищеварительных желез.

Присутствие красящего пигмента хлорофилла придает продукту насыщенный ярко-зеленый цвет.

Биологическая активность данных веществ определяется их способностью оказывать разностороннее фармакологическое действие на организм человека. Она характеризуется усвояемостью, которая повышается при переведении в раствор веществ.

Экстрагирование веществ, содержащихся в крапиве, ведут подсолнечным маслом, или 96^o этиловым спиртом, или 96^o спиртом и подсолнечным маслом Маслом переводят в раствор жирорастворимые витамины: А, E, К, растворимые в неполярном растворителе фракции хлорофилла и каротина. Спиртом - водорастворимые витамины С, группы В, фракции хлорофилла и каротина.

Применяется спирт 96^o крепости, в котором лучше растворяются хлорофилл, каротин, витамин К.

Экстрагирование смесью спирта и масла позволяет лучше извлекать витамин К, для экстракции которого необходимо применение смеси полярных и неполярных растворителей.

Для повышения выхода биологически активных веществ из сырья при экстракции необходимо увеличение движущей силы процесса и уменьшение сопротивления.

На величину движущей силы и характер ее изменения оказывает влияние температура, расход масс экстрагента и сырья, размер частиц сырья.

С изменением температуры экстрагента изменяется коэффициент диффузии экстрагируемого вещества в частицах порошка D: где R - газовая постоянная;
Т - абсолютная температура, К;
N - число Авогадро;
η - вязкость среды, Па•с;
r - радиус диффундирующих молекул, м.

При экстрагировании маслом поддерживают t=70-80^oC, спиртом и маслом - 40-50^oС, что обеспечивает снижение вязкости растительного масла и способствует быстрому и полному смачиванию частиц порошка маслом во всем объеме материала и насыщению им капилляров и пор и увеличению экстракции биологически активных веществ. Экстрагирование спиртом ведут при t=25-30^oC.

Увеличение температуры выше указанных значений не вызывает повышения экстрагирования (примеры 10, 11, 12).

Соотношение порошка и экстрагентов находится в пределах 1:2,0-1:2,5 (спиртовая и масляная пасты) - 1:1,2:1,2-1:1,5:1,5 (спиртово-масляная паста). При меньших количествах экстрагента повышается вязкость массы и уменьшается коэффициент диффузии [формула (1), примеры 7, 8, 9]. Увеличение содержания экстрагентов ведет с одной стороны к увеличению движущей силы, с другой - к понижению концентрации экстрагируемых веществ и удорожанию, потребуется процесс их выделения (выпаривание, перегонка).

Значительное влияние на внутреннее диффузионное сопротивление оказывает размер частиц. Уменьшение размера частиц является одним из самых мощных средств для уменьшения внутреннего сопротивления.

С увеличением степени измельчения сырья увеличивается общая поверхность сырья и повышается молекулярная диффузия, так как становится больше разорванных клеток сырья, экстрагент более свободно проникает в клетку и увеличивается контакт сырья с растворителем. Вслед за повышением молекулярной диффузии увеличивается и наружная (конвективная) диффузия, то есть диффузия от поверхности частиц сырья в экстрагент, а значит и повышается и количество проэкстрагированных веществ.

Измельчение ведут до дисперсности частиц 20-30 мкм в течение 12-16 мин (спиртовая паста), 30-35 мин (масляная паста), 20-25 мин (спиртово-масляная паста). Для каждого вида сырья и условий протекания процесса существует минимальный размер частиц (для крапивного порошка 20-30 мкм), при котором суммарное внутреннее и внешнее диффузионное сопротивление является минимальным. При дальнейшем уменьшении размера частиц внешнее диффузионное сопротивление увеличивается в большей степени, чем уменьшается внутреннее, что не способствует улучшению экстрагирования и ведет лишь к лишним энергозатратам.

Для интенсификации процесса экстракции уменьшение размера частиц сопровождается улучшением условий массоотдачи от поверхности частиц к экстрагенту, что достигается при одновременном проведении процесса измельчения и экстракции в механо-химическом активаторе (МХА).

Важным моментом является использование сырья в виде порошка дисперсностью 200-400 мкм. Увеличение размера частиц более 400 мкм не обеспечивает устойчивость системы (твердое тело (порошок) - жидкость (экстрагент)) и приводит к ее расслоению, что затрудняет дозирование в МХА. Уменьшение размера частиц менее 200 мкм приводит к увеличению удельной поверхности сырья, увеличению количества экстрагента, необходимого для смачивания частиц порошка и получения текучей массы, и понижению концентрации экстрагируемых веществ.

Таким образом, совокупное действие всех технических приемов позволяет достигнуть решения поставленной задачи
Примеры конкретного выполнения (см. таблицу).

I: Крапивные пасты получают следующим образом:
Порошок крапивы дисперсностью 200-400 мкм смешивают в смесителе в течение 5 мин:
- с 96^o этиловым спиртом в соотношении 1:2,0 (пример 1);
- с подсолнечным маслом в соотношении 1:2,0 (пример 2);
- с подсолнечным маслом и этиловым спиртом в соотношении 1:1,2:1,2 (пример 3).

Полученную смесь направляют в МХА, где происходят одновременно измельчение и экстракция. Обработку массы ведут до дисперсности частиц 20 мкм при t= 25^oC в течение 16 мин (пример 1, крапивная спиртовая паста); при t=70^oC в течение 35 мин (пример 2, крапивная масляная паста); при t=40^oC в течение 25 мин (пример 3, крапивная спиртово-масляная паста).

Полученные пасты, представляющие собой однородные мазеобразные массы ярко зеленого цвета, герметически укупоривают в стеклянные или жестяные банки.

II: Порошок крапивы дисперсностью 200-400 мкм смешивают в смесителе в течение 5 мин:
- с 96^o этиловым спиртом в соотношении 1:2,5 (пример 4);
- с подсолнечным маслом в соотношении 1:2,5 (пример 5);
- с подсолнечным маслом и этиловым спиртом в соотношении 1:1,5:1,5 (пример 6),
обрабатывают в МХА до дисперсности 30 мкм при t=30^oC в течение 12 мин (пример 4, крапивная спиртовая паста); при t=80^oC в течение 30 мин (пример 5, крапивная масляная паста); при t=50^oC в течение 20 мин (пример 6, крапивная спиртово-масляная паста).

III: Порошок крапивы дисперсностью 200-400 мкм смешивают в смесителе в течение 5 мин:
- с 96^o этиловым спиртом в соотношении 1:1,5 (пример 7);
- с подсолнечным маслом в соотношении 1:1,5 (пример 8);
- с подсолнечным маслом и этиловым спиртом в соотношении 1:1,0:1,0 (пример 9),
обрабатывают в МХА до дисперсности 60 мкм при t=18^oC в течение 5 мин (пример 7, крапивная спиртовая паста); при t=50^oC в течение 20 мин (пример, 8, крапивная масляная паста); при t=30^oC в течение 15 мин (пример 9, крапивная спиртово-масляная паста).

Полученные пасты представляют собой неоднородные массы с вкраплениями частиц порошка.

IV: Порошок крапивы дисперсностью 200-400 мкм смешивают в смесителе в течение 5 мин:
- с 96^o этиловым спиртом в соотношении 1:3,0 (пример 10);
- с подсолнечным маслом в соотношении 1:3,0 (пример 11);
- с подсолнечным маслом и этиловым спиртом в соотношении 1:2,0:2,0 (пример 12),
обрабатывают в МХА до дисперсности 10 мкм при t=40^oC в течение 25 мин (пример 10, крапивная спиртовая паста); при t=90^oC в течение 45 мин (пример 11, крапивная масляная паста); при t= 60^oC в течение 30 мин (пример 12, крапивная спиртово-масляная паста).

Выход хлорофилла в пастах по сравнению с примерами 4, 5, 6 снизился в среднем на 3% (таблица).

Таким образом, предлагаемый способ (примеры 1-6) позволяет повысить эффективность экстракции, выход биологически активных веществ (пигмента хлорофилла до 57-67%), сократить продолжительность процесса до 12-35 мин и создать полуфабрикаты лекарственных трав для широкого использования в пищевой промышленности в качестве биологически активной добавки и натурального красителя.

Формула изобретения

1. Способ переработки лекарственных трав, включающий экстракцию, отличающийся тем, что в качестве сырья используют крапивный порошок дисперсностью частиц 200-400 мкм, одновременно с экстракцией осуществляют измельчение до размера частиц 20-30 мкм, а экстракцию ведут 96^o этиловым спиртом (соотношение порошок: спирт 1: 2,0-1: 2,5) при 25-30^oС в течение 12-16 мин без разделения фаз.

2. Способ переработки лекарственных трав, включающий экстракцию, отличающийся тем, что в качестве сырья используют крапивный порошок дисперсностью частиц 200-400 мкм, одновременно с экстракцией осуществляют измельчение до размера частиц 20-30 мкм, а экстракцию ведут подсолнечным маслом (соотношение порошок: масло 1: 2,0-1: 2,5) при 70-80^oС в течение 30-35 мин без разделения фаз.

3. Способ переработки лекарственных трав, включающий экстракцию, отличающийся тем, что в качестве сырья используют крапивный порошок дисперсностью частиц 200-400 мкм, одновременно с экстракцией осуществляют измельчение до размера частиц 20-30 мкм, а экстракцию ведут 96^o этиловым спиртом и подсолнечным маслом (соотношение порошок: спирт: масло 1: 1,2: 1,2-1: 1,5: 1,5) при 40-50^oС в течение 20-25 мин без разделения фаз.

РИСУНКИ

Рисунок 1