RU2816640C1 - Способ получения масляного экстракта косточек винограда, обогащенного полифенолами - Google Patents

Способ получения масляного экстракта косточек винограда, обогащенного полифенолами Download PDF

Info

Publication number
RU2816640C1
RU2816640C1 RU2023119040A RU2023119040A RU2816640C1 RU 2816640 C1 RU2816640 C1 RU 2816640C1 RU 2023119040 A RU2023119040 A RU 2023119040A RU 2023119040 A RU2023119040 A RU 2023119040A RU 2816640 C1 RU2816640 C1 RU 2816640C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
extraction
minutes
oil
carried out
Prior art date
Application number
RU2023119040A
Other languages
English (en)
Inventor
Иван Алексеевич Абашкин
Юрий Александрович Елеев
Илья Сергеевич Харченко
Ирина Васильевна Новикова
Любовь Петровна Курыгина
Евгений Владимирович Кучинский
Александр Валерьевич Куткин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии" (ФГУП "ГосНИИОХТ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии" (ФГУП "ГосНИИОХТ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии" (ФГУП "ГосНИИОХТ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2816640C1 publication Critical patent/RU2816640C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ получения масляного экстракта косточек винограда, характеризующийся тем, что включает очистку косточек от сопутствующих примесей, сушку, измельчение до фракции 0,3÷0,4 мм, обработку сверхкритическим диоксидом углерода при давлении 250÷260 атм и температуре 50÷55°С в течение 60 минут, при этом экстракцию диоксидом углерода проводят с добавлением смеси этанола и пентана в количестве 5% об. в соотношении 4:1, которую осуществляют чередованием статического и динамического режимов с интервалом 10 минут в течение 60 минут. Изобретение позволяет получать масляный экстракт из косточек винограда с высоким выходом жирных насыщенных и ненасыщенных кислот, токоферолов, а также полифенолов, а также значительно снизить общий расход диоксида углерода и сорастворителей на проведение процесса экстракции при сохранении высокой эффективности извлечения. 3 табл., 6 пр.

Description

Изобретение относится к производству растительных масел и может быть использовано в масложировой промышленности, в частности для получения масляного экстракта косточек винограда, который, в свою очередь, применяется при производстве декоративной косметики и средств по уходу за кожей.
Известен способ получения масла из косточек винограда прессовым способом, который складывается из следующих операций: очистки косточек от сорных примесей, кондиционирования косточек (сушки до влажности не выше 12%), если это необходимо, измельчения косточек на рифленых и гладких вальцах, подготовки мезги в чанной жаровне, прессования мезги на прессах однократного окончательного отжима типа экспеллера [Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Том I, Книга первая. Под общей научной редакцией д.т.н., проф. А.Г. Сергеева. ВНИИЖ. Ленинград - 1975].
Основным недостатком указанного способа является низкий выход масла - менее 8% масс.
Известен способ получения масла из косточек винограда, включающий очистку семян от примесей, измельчение, обработку мятки реагентом, влаготепловую обработку при нагревании мятки до температуры 105÷110°С и последующее выделение масла прессовым методом. В качестве реагента для увлажнения мятки используют электроактивированную жидкость с рН 1,4÷2,5 в количестве 3÷10% от массы сырья. При этом электроактивированную жидкость получают путем электролиза 1÷5% водного раствора NaCl, при силе тока 1,0÷1,5 А, напряжении тока не более 50 Вт и скорости потока жидкостей в электролизере католита 5÷10 см/ч, анолита 2÷3 см/ч [RU 2563935].
Недостатком данного способа является сложность процесса, связанная с необходимостью получения электроактивированной жидкости и влаготепловой обработки мятки при 105÷110°С. Проведение процесса при высоких температурах способствует деградации термолабильных ценных соединений, входящих в состав масла.
Известен способ выделения масла из косточек винограда путем их последовательной очистки от сопутствующих примесей, сушки и экстракции в аппарате Сокслета полярными и неполярными органическими растворителями с последующей их отгонкой в вакууме [Rajeev Bhat. Valorization of Agri-Food Wastes and By-Products: Recent Trends, Innovations and Sustainability Challenges/Elsevier. - 2021. - 1024 p.].
Данный способ является одним из наиболее распространенных в промышленном производстве масла из растительного сырья. При этом в качестве растворителя чаще всего применяется гексан.
Основными недостатками указанного способа являются:
1. Длительность проведения процесса - не менее 3 ч.
2. Большой расход органических растворителей в пересчете на массу обрабатываемого сырья (массовое соотношение сырье: растворитель находится в диапазоне от 1:5 до 1:30), которые необходимо отгонять после завершения процесса экстракции.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа изобретения, является способ получения масла из косточек винограда, включающий в себя очистку косточек от примесей, их измельчение до фракции 0,25÷0,45 мм, экстракцию под давлением диоксида углерода 350 атм, при температуре 40÷50°С, скорости потока флюида 50 г/мин в течение 60 мин [RU 2732920].
Основным недостатком способа является низкая растворимость в неполярном сверхкритическом диоксиде углерода веществ, имеющих большое количество полярных функциональных групп. К таким, в частности, относятся содержащиеся в косточках винограда полифенолы, которые обладают высокой антиоксидантной активностью. В составе масла полифенолы выступают в качестве консервантов [Bozdogan Konuskan, Dilsat & Kamiloglu, Onder & Kaya Demirkeser, Özge (2019). Fatty Acid Composition, Total Phenolic Content and Antioxidant Activity of Grape Seed Oils Obtained by Cold-Pressed and Solvent Extraction. Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research. 53. 144-150. 10.5530/ijper.53.1.19]. В составе масла, получаемого по описанному способу, полифенолы отсутствуют.
Для извлечения из растительного сырья полярных соединений в условиях сверхкритического диоксида углерода применяются органические сорастворители. Наиболее распространенным является этанол.
За счет амфипротонности молекулы этанола обладают склонностью к самоассоциации. Применение смесей из нескольких сорастворителей может способствовать интенсификации образования кластеров «растворенное вещество хорастворитель» и «растворенное вещество:сорастворитель:растворитель», что, в свою очередь, повышает эффективность процесса экстракции.
Также в прототипе приводятся данные о постоянном расходе диоксида углерода, проходящем через реактор - 50 г/мин в течение 60 минут (то есть экстракция осуществляется в непрерывном динамическом режиме).
Способ экстракции сверхкритическим диоксидом углерода, выбранный в качестве прототипа, может быть реализован как с закрытым, так и с открытым контуром по растворителю. В первом случае необходима дополнительно организация узла очистки, охлаждения и сжатия отработанного диоксида углерода перед его подачей в реактор, что значительно увеличивает капитальные затраты. При реализации способа с открытым контуром отработанный диоксид углерода безвозвратно уносится в атмосферу, и при его большом массовом расходе заметно возрастают эксплуатационные затраты (частая необходимость замены или заправки при использовании баллонов с жидким диоксидом углерода).
Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка нового способа экстракции из виноградных косточек масла, обогащенного полифенолами, при одновременном снижении общего расхода диоксида углерода и сорастворителей, необходимых для проведения процесса.
Технический результат достигается тем, что способ получения масляного экстракта косточек винограда, характеризуется тем, что включает очистку косточек от сопутствующих примесей, сушку, измельчение до фракции 0,3÷0,4 мм, обработку сверхкритическим диоксидом углерода при давлении 250÷260 атм и температуре 50÷55°С в течение 60 минут, при этом экстракцию диоксидом углерода проводят с добавлением смеси этанола и пентана в количестве 5% об. в соотношении 4:1, которую осуществляют чередованием статического и динамического режимов с интервалом 10 минут в течение 60 минут.
Этанол и пентан не входят в перечень веществ, запрещенных к использованию в парфюмерно-косметической продукции, а их суммарное допустимое остаточное содержание в получаемом экстракте после отгонки составляет 0,5% масс.
В общем случае способ осуществляется следующим образом. Косточки винограда последовательно подвергают очистке от сопутствующих примесей, сушке в течение 1,0÷1,5 часов, измельчению до размера частиц 0,3÷0,4 мм, обработке сверхкритическим диоксидом углерода при давлении 250÷260 атм и температуре 50÷55°С в течение 60 минут. При этом в ток подаваемого диоксида углерода добавляется смесь этанола и пентана в количестве 5% об. в соотношении 4:1, а экстракция осуществляется чередованием статического и динамического режимов с интервалом 10 мин.
В качестве контрольного использовался образец, полученный в ходе исчерпывающей экстракции гексаном косточек винограда в аппарате Сокслета (контрольный).
Точную навеску сырья (20±0,1 г) очищенных от сопутствующих примесей косточек винограда, высушенных при 30÷35°С в течение 1,0÷1,5 часов и измельченных до размера частиц 0,3÷0,4 мм, помещают в аппарат Сокслета и проводят исчерпывающую экстракцию в среде гексана в течение 6 часов при атмосферном давлении и температуре 30÷70°С. Полученная смесь помещается в вакуумный роторно-пленочный испаритель, где осуществляется отгонка гексана. После отгонки гексана масло виноградных косточек взвешивается на аналитических весах.
Массовый выход масла виноградных косточек составил 14,2% масс, от загруженного сухого сырья.
Далее приводятся относительные выходы экстракта, полученные в примерах 1-6, которые рассчитываются по следующей формуле:
Относительный выход экстракта (%)=выход экстракта методом экстракции сверхкритическим диоксидом углерода (мас. %)/выход экстракта методом экстракции в аппарате Сокслета (мас. %) × 100
Пример 1
Точную навеску косточек винограда (20±0,1 г), очищенных от сопутствующих примесей, высушенных при 30÷35°С в течение 1,0÷1,5 часов и измельченных до размера частиц 0,3÷0,4 мм, помещают в сверхкритический реактор объемом 100 мл марки RESS-100 и проводят экстракцию в среде сверхкритического диоксида углерода в течение 60 минут при давлении 250÷260 атм, температуре 50÷60°С и расходе диоксида углерода 20 мл/мин. Далее раствор поступает в сепаратор, где давление сбрасывают до атмосферного, а масляный экстракт собирается в приемнике. Относительный выход экстракта - 42%.
Пример 2
Аналогичен примеру 1, только экстракцию масла в сверхкритическом реакторе проводят с добавлением этанола путем его подачи в ток диоксида углерода на входе в реактор. Расход этанола 5% об. Относительный выход экстракта - 69%.
Пример 3
Аналогичен примеру 1, только экстракцию масла в сверхкритическом реакторе проводят с добавлением смеси этанол-пентан (массовое соотношение 1:1) путем ее подачи в ток диоксида углерода на входе в реактор. Расход смеси 5% об. Относительный выход экстракта - 86%.
Пример 4
Аналогичен примеру 1, только экстракцию масла в сверхкритическом реакторе проводят с добавлением смеси этанол-пентан (массовое соотношение 4:1) путем ее подачи в ток диоксида углерода на входе в реактор. Расход смеси 5% об. Относительный выход экстракта - 95%.
Пример 5
Аналогичен примеру 4, только экстракцию масла в сверхкритическом реакторе проводят, чередуя статический (выдержка при рабочих давлении и температуре) и динамический режимы (проток диоксида углерода 20 мл/мин при рабочих давлении и температуре) с интервалом 15 мин. Относительный выход экстракта - 83%.
Пример 6
Аналогичен примеру 5, только экстракцию масла в сверхкритическом реакторе проводят, чередуя статический (выдержка при рабочих давлении и температуре) и динамический режимы (проток диоксида углерода 20 мл/мин при рабочих давлении и температуре) с интервалом 10 мин. Относительный выход экстракта - 94%.
В примерах 2-6 полученная смесь помещается в вакуумный роторно-пленочный испаритель, где осуществляется отгонка органических растворителей. После отгонки растворителей масляный экстракт виноградных косточек взвешивается на аналитических весах. Как следует из результатов исследований, максимальный выход экстракта получен в примере 4 (95% по сравнению с контрольным образцом). Дальнейшее увеличение давления, а также времени проведения экстракции, не привело к заметному росту относительного выхода масла.
Осуществление экстракции путем чередования статического и динамического режимов с интервалом 10 мин (пример 6) позволило значительно снизить потребление диоксида углерода и смеси сорастворителей при практически неизменной эффективности извлечения по сравнению с динамической экстракцией (пример 4) при одинаковых значениях температуры, давления и суммарном времени проведения процесса.
Количественное определение жирно-кислотного состава масла проводили после превращения жирных кислот в соответствующие метиловые эфиры при обработке 2М раствором триметилсилилдиазометана в гептане (Aldrich). Для проведения дериватизации в виалу отбирали 200 мкл пробы и выпаривали досуха в токе азота. К сухому остатку добавляли 250 мкл смеси метанола и ацетона в соотношении 1:1 и равный объем реагента. Смесь перемешивали в течение минуты на орбитальном шейкере и выдерживали 10-12 часов при комнатной температуре. Для выполнения аналитических исследований использовали хромато-масс-спектрометрическую систему, состоящую из газового хроматографа Agilent 7890А, моноквадрупольного масс-спектрометра Agilent 5975С с источником электронной ионизации. Хроматографическое разделение компонентов проводили на кварцевой капиллярной колонке HP-5MS (5% фенил-, 95% метилполисилоксан) длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, толщиной пленки неподвижной жидкой фазы 0,25 мкм. Объем вводимой пробы для всех измерений составлял 1 мкл, температура испарителя 260°С, расход газа-носителя гелия 1,0 мл/мин. Температурная программа термостата: 150°С с последующим подъемом со скоростью 10°С/мин до 280°С, далее подъем со скоростью 20°С/мин до 290°С.Параметры работы масс-спектрометра: температура источника ионов и квадруполя 230°С и 150°С, соответственно; нагрев интерфейса до 300°С; энергия ионизации 70 эВ. Диапазон сканируемых масс устанавливали в интервале от 50 до 900 m/z. Идентификацию компонентов проводили с помощью масс-спектральных библиотек NIST17 (NIST Mass Spectral Search Program for the NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library. Version 2.3, 2017, 267 тыс. химических соединений) и Wiley 11 (Wiley Registry of Mass Spectral Data 11th edition. Database Compilation. John Wiley & Sons, 2016, 366 тыс.химических соединений).
Сравнительные результаты химического анализа экстракта, полученного в примере 6, с контрольным образцом представлены в таблице 1.
Содержание токоферолов определяли по соответствующей методике [ГОСТ Р 54634-2011. Продукты пищевые функциональные. Метод определения витамина Е. М.: 2013. - 12 с].
Результаты измерения представлены в таблице 2.
Общее содержание полифенолов (ОСП) определялось методом Фолина-Чокальтеу на спектрофотометре Shimadzu UV 1650 [Bozdogan Konuskan, Dilsat & Kamiloglu, Onder & Kaya Demirkeser, Özge (2019). Fatty Acid Composition, Total Phenolic Content and Antioxidant Activity of Grape Seed Oils Obtained by Cold-Pressed and Solvent Extraction. Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research. 53. 144-150. 10.5530/ijper.53.1.19].
Сравнению подвергались экстракты из сухих измельченных косточек винограда до и после обработки в условиях сверхкритического диоксида углерода при заданных условиях (пример 6). Вес пробы семечек для экстракции - 1±0,1 г.
Результаты анализов, выраженные в миллиграмм-эквивалентах галловой кислоты на 1 кг сухого экстракта, представлены в таблице 3.
Степень извлечения полифенолов определялась по следующей формуле:
Степень извлечения полифенолов (%)=100 - (ОСП в экстракте из сухих измельченных косточек винограда после обработки)/(ОСП в экстракте из сухих измельченных косточек винограда) × 100
Из таблицы 3 следует, что из косточек винограда экстрагировано 81% полифенолов.
Таким образом, предложенный способ позволяет:
- получать масляный экстракт из косточек винограда с высоким выходом жирных насыщенных и ненасыщенных кислот, токоферолов, а также полифенолов;
- значительно снизить общий расход диоксида углерода и сорастворителей на проведение процесса экстракции при сохранении высокой эффективности извлечения.

Claims (1)

  1. Способ получения масляного экстракта косточек винограда, характеризующийся тем, что включает очистку косточек от сопутствующих примесей, сушку, измельчение до фракции 0,3÷0,4 мм, обработку сверхкритическим диоксидом углерода при давлении 250÷260 атм и температуре 50÷55°С в течение 60 минут, при этом экстракцию диоксидом углерода проводят с добавлением смеси этанола и пентана в количестве 5% об. в соотношении 4:1, которую осуществляют чередованием статического и динамического режимов с интервалом 10 минут в течение 60 минут.
RU2023119040A 2023-07-18 Способ получения масляного экстракта косточек винограда, обогащенного полифенолами RU2816640C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2816640C1 true RU2816640C1 (ru) 2024-04-02

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2951736B1 (fr) * 2009-10-23 2011-12-30 Valagro Carbone Renouvelable Poitou Charentes Procede d'extraction des insaponifiables de matieres premieres renouvelables
RU2563935C2 (ru) * 2013-03-29 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Способ получения масла из виноградной косточки
RU2732920C2 (ru) * 2018-06-29 2020-09-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Способ получения жирного масла и воска из косточек винограда сверхкритической флюидной экстракцией диоксидом углерода (варианты)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2951736B1 (fr) * 2009-10-23 2011-12-30 Valagro Carbone Renouvelable Poitou Charentes Procede d'extraction des insaponifiables de matieres premieres renouvelables
RU2563935C2 (ru) * 2013-03-29 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Способ получения масла из виноградной косточки
RU2732920C2 (ru) * 2018-06-29 2020-09-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Способ получения жирного масла и воска из косточек винограда сверхкритической флюидной экстракцией диоксидом углерода (варианты)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Golmohammadi et al. Optimization of essential oil extraction from orange peels using steam explosion
de Campos et al. Free radical scavenging of grape pomace extracts from Cabernet sauvingnon (Vitis vinifera)
Stratakos et al. Methods for extracting essential oils
US5262163A (en) Process for preparing the nonsaponifiable matter of avocado enabling in one of its fractions termed H to be improved
CA2571312C (en) Solvent based plant extracts
Dai et al. Investigation of various factors for the extraction of peppermint (Mentha piperita L.) leaves
EP0307626A1 (fr) Procédé d'obention d'un extrait antioxydant d'épices
Sharif et al. Ethanol modified supercritical carbon dioxide extraction of antioxidant rich extract from Pereskia bleo
Kusuma et al. Comparison of two isolation methods for essential oils from orange peel (Citrus auranticum L.) as a growth promoter for fish: microwave steam distillation and conventional steam distillation.
Vieira et al. Quercus cerris extracts obtained by distinct separation methods and solvents: Total and friedelin extraction yields, and chemical similarity analysis by multidimensional scaling
RU2816640C1 (ru) Способ получения масляного экстракта косточек винограда, обогащенного полифенолами
Schulz et al. Characterization of oakmoss products used in perfumery by high-performance liquid chromatography
Ramazanov et al. Supercritical fluid extraction of oils and waxes from grape seeds with carbon dioxide
Fitri et al. A comparative study of water-steam distillation with water-bubble distillation techniques to increase the quality of patchouli essential oil
EP1144561A2 (en) A process of obtaining natural antioxidants from plants
Kristiawan et al. Yield and composition of Indonesian cananga oil obtained by steam distillation and organic solvent extraction
RU2788724C1 (ru) Способ выделения эфирного масла из побегов рододендрона адамса
RU2664148C1 (ru) Способ производства сухих экстрактов из сырья растительного происхождения
RU2732920C2 (ru) Способ получения жирного масла и воска из косточек винограда сверхкритической флюидной экстракцией диоксидом углерода (варианты)
El Amrani et al. Chemical composition of moroccan Argania spinosa leaf essential oils isolated by supercritical CO2, microwave and hydrodistillation
RU2696127C1 (ru) Способ выделения эфирного масла из бутонов гвоздичного дерева
RU2279284C1 (ru) Способ комплексной переработки древесины лиственницы
Ház et al. Comparison of accelerated solvent extraction and supercritical fluids extraction of Spruce bark
US11028338B2 (en) Method for making full use of Lippia origanoides
Bondioli et al. Recovery of triterpene acids from olive leaves