BG113327A - Метод за получаване на биологично активни продукти от маслодайни рози rosa damascena mill. и rosa alba - Google Patents

Abstract

Изобретението се отнася до метод за получаване на биологично активни продукти, които може да бъдат използвани при производството на козметични и парфюмерийни продукти, фармацевтични средства, хранителни добавки и в хранително-вкусовата промишленост. При метода цветове от рози Rosa damascena Mill. и Rosa alba са подложени на докритична или надкритична (свръхкритична или суперкритична) флуидекстракция с въглероден диоксид. Флуидекстракцията протича при температура от 10 градуса до 70 градуса при налягане от 5 МРа до 40 МРа, с времетраене от 100 до 320 min и със скорост на процеса от 4 до 10 l/min. В резултат на използването на метода се получават концентрати от липофилните компоненти на суровината под формата на липофилен биологично активен продукт с ниска концентрация на алергенни и канцерогенни вещества.

Description

МЕТОД ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА

НА БИОЛОГИЧНО АКТИВНИ ПРОДУКТИ

ОТ МАСЛОДАЙНИ РОЗИ ROSA DAMASCENA MILL. И ROSA ALBA ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението е в областта на човешки потребности и по-специално се отнася до метод за получаване на биологично активни продукти от свеж цвят на маслодайни рози Rosa damascene Mill, и Rosa Alba. Тези продукти може да бъдат използвани при производството на различни козметични и парфюмерийни продукти, фармацевтични средства, хранителни добавки и в хранително-вкусовата промишленост.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

От практиката са известни методи за получаване на биологично активни продукти чрез извличане на биологично активни ароматни вещества от растителни суровини. Това са пресоване, дестилация и екстракция. Пресоване е технологичен процес осъществяващ се чрез натиск. Използва се за извличане на сокове от плодове и зеленчуци, за получаване на етерични масла от суровини на цитрусови плодове, а така също на масла от голям брой маслодайни растителни суровини.

Недостатък на пресоването е невъзможността да се извличат дълбочинно и селективно биологично активни вещества, като за увеличаване на тяхната трайност са необходими допълнителни обработки, използването на стабилизатори или специални условия на съхранение.

Дестилация е технологичен процес, при който растителния материал ври във вода при температура 97° С - 99° С.

Основни недостатъци дестилацията са висока енергоемкост, слаба и почти липсваща селективност на отделящите се ароматни компоненти и биологично активни вещества. Особено голям недостатък е високо температурната обработка на растителния материал при което ценни, но термолабилни биологично активни вещества се разпадат до термостабилни съединения. Етеричното масло от маслодайна роза

Rosa Damascena Mill, произведено c водно-парна дестилация е със стандартни осреднени стойности (w/w%) на биологично активни вещества - Phenylethyl alcohol - 3,0; гераниол (Geraniol), алерген -14,0027,00; цитронелол (Citronellol), алерген - 20,00-37,00; метил-евгенол (Methyl eugenol), канцероген - няма стандартизирани стойности, обичайни: 1,00-3,00; евгенол (Eugenol), алерген - няма стандартизирани стойности, обичайни стойности 0,3-3,1; Hydrocarbons - 18,00-25,00.

Екстракцията е процес на масов трансфер на един или повече компоненти от една фаза в друга, при който растителни тъкани, животински тъкани или микроорганизми се третират със селективни разтворители (екстрагенти), при което намиращите се в тях ароматните продукти и биологично активни вещества се разтварят и отделят от инертната матрица (растителна, животинска, микробна). Познатите техники на екстракция са мацерация; инфузия, запарка; перколация; декоксия (варене); продължителна гореща екстракция (сокслет екстракция); водно-алкохолна екстракция чрез ферментация. Основните съвременни технологии са противотокова екстракция; микровълнова екстракция; ултразвукова екстракция; екстракция с надкритични флуиди. Недостатъците на мацерация, инфузия, декоксия и перколация са, че отнемат много време, изискват голямо количество енергия. С течение на времето се получава окисление или декструкция на някои нестабилни компоненти, а поради насищане на екстракта с разтворени вещества масовия трансфер намалява. Основният недостатък при противотоковата екстракция е използването на хексан и петролиеви етери, тяхната висока токсичност, пожаро и взривоопасност и невъзможността за пълното им елиминиране от крайната смес от екстрахирани биологично активни вещества.

Известно е, че въглеродния диоксид (СОг), намиращ се в надкритично състояние, се използва в качеството му на слабо полярен разтворител за извличане на ценни екологично чисти биологично активни вещества съдържащи се в натуралната суровина като липофилни биологично активни вещества (провитамини, антиокисиданти, бактерицидни и бактерио-статични съединения, наситени и ненаситени парафини).

Известен е метод [1] за получаване на биологично активен продукт от растението Clinopodium vulgare L., при който смляната маса от надземната част на растението първоначално се екстрахира с неполярен разтворител чрез надкритична флуидекстракция с въглероден диоксид (СОг). След това екстрахираната с неполярен разтворител растителна маса се екстрахира с вода или водноалкохолна смес при ниска температура чрез кавитация с ултразвукова стимулация при температура от 20° до 99°С за 20 до 1000 минути. Накрая при ниска температура, водният екс се изсушава при температура на дюзата 120°С до 170°С.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Задачата е да се създаде метод за селективно извличане на липофилни биологично активни вещества от свеж цвят от маслодайна роза Rosa Damascena Mill, или маслодайна бяла роза Rosa Alba, при което да се получава концентрат от липофилните компоненти на суровината под формата на липофилен биологично активен продукт с ниска концентрация на алергенни и канцерогенни вещества (гераниол, цитронелол, евгенол и метилевгенол).

Задачата се решава като е създаден метод, при който цветовете на двете рози са подложени на докритична или надкритична (свръхкритична или суперкритична) флуидекстракция с въглероден диоксид (СОг). Флуидекстракцията протича при температура от 10°С до 70°С и налягане от 5 МРа до 40МРа, при времетраене на процеса от 100 до 320 минути и със скорост на процеса от 4 до 10 литра/минута.

Предимствата на метода съгласно изобретението е, че в сравнение с други методи на екстракция, постигането на висока чистота, висок добив и висока селективност на екстрактите, като получения липофилен биологично активен продукт е с ниска концентрация на алергенни и канцерогенни вещества(гераниол, цитронелол, евгенол и метилевгенол), което обуславя използването на биологично активен продукт в поголеми количества за индустриалното им приложение. При сепарирането на получения биологично активен продукт, използвания разтворител (СО2) е в газова фаза, при което той се изпарява напълно от биологично активния продукт, което е съществено предимство в сравнение с екстракцията с органични разтворители при другите методи, където токсичните разтворители не могат да бъдат пречистени напълно и елиминирани от биологично активния продукт.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Пример 1. Набран и приготвен свеж цвят от растението маслодайна роза Rosa Damascena Mill, се преработва чрез докритична флуидекстракция с въглероден диоксид(СОг) при температура на екстракция 15°С и налягане 12 МРа и скорост на екстракция 6 литра/минута с продължителност на екстракцията 150 минути, при което се получава концентрат от липофилен биологично активни продукт, съдържащ (в относителни обемни единици w/w %) 0.05% Linalool, 4.4% Citronellol, 2.7% Nerol, 4.5% Geraniol, 2.6% Benzyl alcohol, 37.0% Phenylethyl alcohol, 0.11% Methyl eugenol, 0.54% Eugenol, 21.0% Hydrocarbons и 27.1% други помпоненти.

Пример 2. Приготвен свеж цвят от маслодайна роза Rosa Alba се преработва чрез докритична флуидекстракция с въглероден диоксид при температура на екстракция 25°С, налягане 20 МРа и скорост на екстракция 6 литра/минута, с продължителност на екстракцията 180 минути, при което се получава концентрат от липофилни биологично активни компоненти, при което се получава концентрат от липофилен биологично активни продукт съдържащ (в относителни обемни единици w/w %) 0.03% Linalool, 3.8% Citronellol, 2.1% Nerol, 4.2% Geraniol, 1.9% Benzyl alcohol, 36.0% Phenylethyl alcohol, 0.2% Methyl eugenol, 0.3% Eugenol, 24.0% Hydrocarbons и 27.47% други помпоненти.

Пример 3 за изпълнение на метода, при който набран и приготвен свеж цвят от маслодайна роза „Rosa Damascena Mill.” се преработва чрез надкритична флуидекстракция с въглероден диоксид при температура на екстракция 40°С, налягане 20 МРа и скорост на екстракция 7 литра/минута с продължителност на екстракцията 200 минути, при което се получава липофилен биологично активни продукт съдържащ (в относителни обемни единици w/w %) 0.08% Linalool, 4.6% Citronellol, 2.9% Nerol, 4.6% Geraniol, 2.8% Benzyl alcohol, 33.0% Phenylethyl alcohol, 0.14% Methyl eugenol, 0.74% Eugenol, 33.0% Hydrocarbons и 18.14% други компоненти.

Пример 4 за изпълнение на метода, при който набран и приготвен свеж цвят от маслодайна роза сорт Rosa Alba се преработва чрез надкритична флуидекстракция с въглероден диоксид при температура на екстракция 60°С, налягане 30 МРа и скорост на екстракция 7 литра/минута с продължителност на екстракцията 250 минути, при което се получава концентрат от липофилен биологично активни продукт с компоненти съдържащ (в относителни обемни единици (w/w %) 0.04% Linalool, 4.5% Citronellol, 3.0% Nerol, 4.9% Geraniol, 2.1% Benzyl alcohol, 37.0% Phenylethyl alcohol, 0.19% Methyl eugenol, 0.35% Eugenol, 30.0% Hydrocarbons и 17,92% други компоненти.

ИЗПОЛЗВАНЕ (ПРИЛОЖЕНИЕ) НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО Първоначално се извършва предварителна подготовка на суровината. Цвятът от маслодайна роза „Rosa Damascena Mill.” и маслодайна роза „Rosa Alba” се събира в периода на цъфтеж, прекарва се в затворени полиетиленови чували, които се поместват в прохладни помещения без пряк достъп на слънчева светлина. Температурата на суровината в чувалите се проверява през 2 часа за контролиране на ферментацията. С цел запазване на качеството на суровината за по-дълъг период се допуска съхранение да е разстлан вид в тънък слой до 20-30 см. За запазване на оптимално свежо състояние, суровината се разбърква периодично на ръка с цел контролиране на ферментацията на суровината от самозагряване. Суровина с влошени качествени параметри в следствие на самозагряване и достигане на температура над 50°С по време неговото съхранение не се преработва. Набраната суровина се доставя за преработване в същия ден, като оптималния период за това е в рамките на 24ч. след набирането й с цел избягване на процесите на ферментиране от самозаграяване. Най-напред се преработва суровината с най-висока температура определена по време на извършваните измервания.

Непосредствено преди постъпване за преработка в технологичното оборудване за екстракция, суровината се поставя в контейнери за преработка, които са конструктивно пропускливи за използвания екстрагент, цилиндрични, което позволява лесното им поместване в екстракторите преди преработване и последващото им евакуиране след края на екстракционния процес, и с основи, позволяващи зареждане и евакуиране на преработения суровина.

С цел оптимизиране на процеса, суровината се уплътнява чрез механичен натиск до постигане на съотношение 350-400кг свеж цвят за 1м³ работен обем на съда. Съотношението количество суровина за единица работен обем е във функция от кондиционирането на суровината, моментното й състояние преди постъпване за преработка, както и от метеорологичните условия в деня на нейното прибиране и доставка - набраният и доставен сутрешен свеж цвят може да съдържа повишено количество вода от роса, както и в случай на цвят събиран и доставен по време на дъжд, в следствие на което теглото на суровината постъпващо за преработване е по-голямо за единица обем. След поставяне на суровината и затварянето й в екстракторите, се стартира същинската екстракция, като предварително се задават работните параметри на процеса - налягане, температура, скорост и продължителност на екстракцията. Комбинацията от работно налягане и температура на екстрагента (СОг) обославят фазовото му състояние докритично (субкритично) състояние, в което екстрагента е в течна фаза, или надкритично (свръхкритично) състояние, в което екстрагента е във флуидна фаза. Скоростта на процеса на екстракция определя количеството екстрагент, което преминава през суровината за цялото времетраене на процеса и извлича биологично активни вещества от растителната матрица. Продължителността на процеса на екстракция се определя от необходимостта за достигане на съответна, зададена селективност и на база финансово-икономическата обоснованост по отношение на общото количеството извлечени биологично активни вещества във функция на използваните ресурси за продължаване на процеса. Времетраенето на процеса е функция на работните налягане и температура на екстрагента (СОг).

Процесът на екстракция се извършва в един или няколко екстрактора свързани в паралелен режим.

Процесът започва с постъпване на СОг в системата на екстракция от буферен контейнер за съхранение на въглероден двуокис (СОг) и неговото охлаждане чрез преминаването му през топлообменик до втечняване с цел компресиране през помпа за въглероден диоксид СОг до достигане на зададеното работно налягане. Въглеродният диоксид (СОг) се темперира като от нагнетяващата помпа преминава през топлообменника. Така въглеродният диоксид достига зададената работна температура преди постъпването му в екстракторите. В процеса на екстракция при достигане на работните параметри налягане и температура, екстрагентът СОг (в докритична или надкритична флуидна фаза) преминава през растителната матрица на суровината и чрез разтваряне извлича биологично активни вещества, които се увличат от потока СОг.

Сепариране на извлечените биологично активни вещества: след напускане на екстракторите, се променят фазовите параметри на потока СОг, като чрез намаляване на налягането се довеждат до газова флуидна фаза на екстрагента. Физическото разделане на биологично активни вещества и СОг се извършва в един или два сепаратора, свързани последователно един след друг. При сепариране в един сепаратор се получава смес от биологично активни вещества съдържащи се в свежата суровина - алкохоли, терпени, наситени и ненаситени парафини. При необходимост от разделяне на парафините от алкохолите и терпеновите съединения, първите се отделят в първия сепаратор, а останалите вещества във втория.

Рециклиране на екстрагента (СОг).

След разделяне на въглеродния диоксид (СО2) и биологично активни вещества, екстрагентът се рециклира посредством компресор, който го нагнетява обратно в съда за съхранение на СОг, от където той отново постъпва и се използва в процеса.

След приключване на процеса, отработената суровина се евакуира от екстракторите, като цилиндричните съдове се изваждат, а суровината се заменя със нов, свеж цвят.

Накрая продуктът се разтапя чрез нагряване, разделя се от увлечената водна фаза и се филтрира за отстраняване на механичните примеси.

От постигнатите резултати и след анализ на съдържанието на екстрактите получени чрез екстракция с въглероден двуокис от свежи цветове на българска маслодайна роза Rosa Damascena Mill, и Rosa Alba е видно, че обявените за алергени гераниол, цитронелол и евгенол са многократно намалени, а метилевгенолът е с порядък по-малко от колкото в произведеното чрез водно-парна дестилация розово масло.

Литература: 1. БГ66887

Claims (5)

1. Метод за получване на биологично активни продукти от маслодайна „Rosa damascena Mill.” и маслодайна „Rosa Alba”, при което цветовете на двете рози са подложени на докритична или надкритична (свръхкритична или суперкритична) флуидекстракция с въглероден диоксид (СОг), характеризиращ се това, че флуидекстракцията протича при температура от 10°С до 70°С и налягане от 5 МРа до 40МРа за докритична флуидекстракция, или при температура 32-70°С и налягане 7-40 МРа за надкритична флуидекстракция, при времетраене на процеса от 100 до 320 минути и със скорост на процеса от 4 до 10 литра/минута, в резултат на което се получават концентрати от липофилните компоненти на суровината под формата на липофилен биологично активен продукт.

2. Метод за получаване на биологично активно вещество, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че свежия цвят от растението маслодайна роза Rosa Damascena Mill, се преработва чрез докритична флуидекстракция с въглероден диоксид при температура на екстракция 15°С и налягане 12 МРа и скорост на екстракция 6 литра/минута с продължителност на екстракцията 150 минути.

3. Метод за получаване на биологично активно вещество, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че свежия цвят от маслодайна роза Rosa Alba се преработва чрез докритична флуидекстракция с въглероден диоксид при температура на екстракция 25°С, налягане 20 МРа и скорост на екстракция 6 литра/минута, с продължителност на екстракцията 180 минути.

4. Метод за получаване на биологично активно вещество, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че свежия цвят от маслодайна роза „Rosa Damascena Mill.” се преработва чрез надкритична флуидекстракция с въглероден диоксид при температура на екстракция 40°С, налягане 20 МРа и скорост на екстракция 7 литра/минута с продължителност на екстракцията 200 минути.

5. Метод за получаване на биологично активно вещество, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че свежия цвят от маслодайна роза сорт Rosa Alba се преработва чрез надкритична флуидекстракция с въглероден диоксид при температура на екстракция 60°С, налягане 30 МРа и скорост на екстракция 7 литра/минута с продължителност на екстракцията 250 минути.