Энергосберегающие аспекты процесса экстракции биоактивных соединений из растительного сырья сверхкритическими флюидными растворителями

ЦЕЛЬ. Исследование процессов экстракции растительного сырья, обладающих широким спектром биологически активных свойств, сверхкритическим диоксидом углерода, используемым в качестве растворителя, а также с добавление этанола, используемого в качестве сорастворителя, к сверхкритическому диоксиду углерода в соотношении 5% к общему расходу при температуре 313 К и давлении 30 МПа. МЕТОДЫ. Исследование процессов экстракции осуществлялось методом сверхкритической флюидной экстракции, являющимся эффективным и экологичным по сравнению с традиционными методами получения экстрактов. Экспериментальная установка, оснащенная двумя плунжерными насосами, позволила реализовать динамический метод экстракции, как сверхкритическим диоксидом углерода, так и диоксидом углерода с добавлением этанола. РЕЗУЛЬТАТЫ. Получены итоговые значения выхода экстракта для Valeriána officinális, Hypericum, Matricāria и Salvia при температуре 313 К и давлении 30 МПа с использованием в качестве растворителя чистого диоксида углерода и смеси диоксид углерод/этанол. По результатам экспериментальных данных построены зависимости массового выхода экстракта от времени экстракции. Тем самым определена скорость экстракции каждого образца. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что для каждого из образцов растительного сырья использование сверхкритического диоксида углерода, модифицированного с этанолом в соотношении 95 и 5% соответственно, ведет к увеличению выхода экстракта. Это, в свою очередь, ведет к уменьшению энергетических затрат при реализации процесса экстракции предложенным методом в промышленных масштабах.

1. Perrut M., Perrut V. Supercritical fluid applications in the food industry // Gases in Agro-Food Processes. 2019. pp. 483–509.

2. Zhou J., Gullón B., Wang M., Gullón P., Lorenzo J. M., Barba F. J. The Application of Supercritical Fluids Technology to Recover Healthy Valuable Compounds from Marine and Agricultural Food Processing By-Products: A Review // Processes, 2021. Vol. 9. № 2.

3. Majid A., Naz F., Phull A.R., Abbasi S., Khaskheli A.H., Sirohi M.H., Ahmed I., Ahmed W., Narejo G.F. Extraction and quantification of tocopherols from edible oils using high performance liquid chromatography // International Journal of Biosciences. 2019. Vol. 14. № 4. pp. 181-187.

4. Martinez J.L., editor. Supercritical Fluid Extraction of Nutraceuticals and Bioactive Compounds. CRC Press. 2008. 383 p.

5. Shirsath S., Sonawane S., Gogate P. Intensification of extraction of natural products using ultrasonic irradiations – a review of current status // Chem Eng Proc Proc Intens. 2012. Vol. 53. pp. 10–13.

6. Paulaitis M.E., Penninger J.M.L., Gray R.D., Davidson P. Chemical engineering at supercritical fluid conditions. Ann. Arbor Science Publishers. 1983. 543р.

7. Uwineza P. A., Waśkiewicz A. Recent Advances in Supercritical Fluid Extraction of Natural Bioactive Compounds from Natural Plant Materials // Molecules. 2020. Vol. 25. №. 17.

8. Kubra O., Yuksel B., Salih K., Ayse K., Osman S. Extraction of bioactive compounds from saffron species // Saffron. 2021. pp. 99-141.

9. Хайрутдинов В.Ф., Гумеров Ф.М. Нефтяные шламы и битуминозный песчаник как важный источник нефтепродуктов и проблемный экологический фактор // Известия вузов. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2017. Т.19. № 3-4. С. 10-19.

10. Хазипов М.Р., Сагдеев К.А., Сагдеев А.А., Галимова А.Т., Хайрутдинов В.Ф., Гумеров Ф.М. Регенерация ионнообменного катализатора с использованием сверхкритического флюидного экстракционного процесса // Известия вузов. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2018. T. 20. № 1-2. C. 111- 112.

11. Мазанов С.В., Гумеров Ф.М., Усманов Р.А., Габитова А.Р., Зарипов З.И., Варфоломеев С.Д., Вольева В.Б., Шаповалов Ю.А. Биодизельное топливо. Часть I. Способы получения // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т.24. № 4. С. 16-49. doi:10.30724/1998-9903-2022-24-4-16-49.

12. Мазанов С.В., Зарипов З.И., Гумеров Ф.М., Усманов Р.А., Шаповалов Ю.А. Биодизельное топливо. ЧАСТЬ II. теплофизические свойства систем, участвующих в процессе получения биодизельного топлива с использованием рабочих сред в сверхкритическом флюидном состоянии // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т.24. № 5. С. 35-60. doi:10.30724/1998-9903-2022-24-5-35-60.

13. Мазанов С.В., Гумеров Ф.М., Kурдюков A.И., Габитова А.Р., Усманов Р.А., Сафиуллина Л.Х., Зарипов З.И., Шаповалов Ю.А. Биодизельное топливо. Часть III. Квантово-химическое исследование и моделирование процесса // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2023. Т.25. № 1. С. 24-44. doi:10.30724/1998-9903-2023-25-1-24-44.

14. Банашек В.Э., Бугаева О.П., Солодков В.В. и др. Экстракция липидов из растительного и микробиологического сырья сжиженными и сжатыми газами. Обзорная информация. 1989. Вып. 5. 36c.

15. Liza M.S, Abdul Rahman R.A, Mandana B, Jinap S, Rahmat A, Zaidul I, Hamid A. Supercritical carbon dioxide extraction of bioactive flavonoid from Strobilanthes crispus (Pecah Kaca) // Food Bioprod Process. 2010. Vol. 88. pp. 319–326.

16. Губернаторов В.В., Сафина А.В. Водно-вакуумная экстракция березового гриба чага. Казань: Издательство РИЦ Школа, 2022. 130 с.