Procesare Avansata a Plantelor Medicinale Si Cosmetologice

TEZĂ DE MASTERAT

PROCESARE AVANSATĂ A PLANTELOR MEDICINALE ȘI

COSMETOLOGICE

CUPRINS

Formularea preparatelor extractive

Procesarea avansata in scopul obținerii produselor fitoterapeutice

I.1. DEFINIȚII ȘI GENERALITĂȚI

I.3 Formularea preparatelor extractive

INTRODUCERE

a) Actualitatea temei investigate.

Preparatele extractive sunt cunoscute și întrebuințate din timpuri străvechi, plantele fiind primele medicamente folosite de om. După descoperirea focului, omul a folosit căldura în scop mistic, la prelucrarea plantelor, iar apoi la concentrarea soluțiilor extractive. Informațiile scrise privind arta vindecării, rămase de la toate civilizațiile antice se referă la diferite forme farmaceutice obținute prin extracție din produse vegetale sau animale: macerate, infuzii, decocturi, vinuri, oțeturi, digestii, sucuri. Întreaga farmacie, pe o perioadă de 15 secole, s-a aflat sub influența lui GALENUS, inventatorul unui mare număr de preparate din plante.

Multe produse vegetale cunoscute din antichitate sunt și astăzi folosite: opiul, reventul, anasonul, aloe, hiosciamul, ricinul ș.a.

Tincturile au fost introduse de PARACELSUS și au înlocuit vinurile medicinale.

O dată cu descoperirea Americii, s-au adus în Europa: coaja de China, rădăcina de Ipeca, balsamul de Peru, balsamul de Tolu ș.a.

Până în secolul al XVIII-lea, produsele vegetale erau extrase cu apă sau vinuri, se utilizau și sub formă de sucuri sau concentrate de fructe.

Percolarea, ca metodă de extracție a fost introdusă în secolul al XlX-lea, când francezul REAL a propus un tip de extractor, bazat pe presiunea hidrostatică, iar în 1833, francezii BOLLAY au propus principiul deplasării solventului de extracție. în 1866, SQUIB propunea percolarea fracționată și concentrarea soluției extractive la cald. Mai târziu au fost propuse alte metode de extracție: evacolarea, diacolarea, percolarea la cald, extracția pe principiul Soxhlet ș.a.

Perfecționarea metodelor de extracție și standardizarea procedeelor a condus la izolarea în stare pură a unor alcaloizi, ceea ce a impulsionat reproducerea lor prin semisinteză și dezvoltarea extracției industriale.

Exemple de monografii pentru formele extractive apoase sau alcoolice sunt oficializate de F.R. ed. 1. Monografiile de generalități „Extracta" și „Tincturae” sunt prevăzute de F.R. ed. a 111 – a, iar „Decocta” și „lnfusa” de ed. a IV-a. începând cu ed. a V-a sunt înscrise separat cele trei monografii de generalități: „Extracta”, „Solutiones extractivae aquosae” și „Tincturae”.

b) Scopul și principiile lucrării:

Scopul extracției este de a obține un preparat farmaceutic. bogat în principii active, din produse vegetale. Acestea pot fi formate dintr-o singură substanță, ex. santonina din somitățile florale ale plantei Artemisia cina sau un grup de compuși (fitocomplexul) în care se distinge o substanță activă principală și substanțe active secundare, ex. morfina și alcaloizii din opiu. glicozidele cardiotonice, rezineie, taninurile, uleiurile volatile, mucilagiile, uleiurile grase etc.

c) Obiectivele teoretice ale lucrarii:

Prezentarea metodelor de procesare avansată a plantelor medicinale și detaliat procesare a avansatâ în scopul obținerii de produse fitoterapeutice, fitocosmetice.

O dată cu principiile active se extrag și substanțele secundare cu rol în potențarea efectului terapeutic al principiilor active.

Produsele vegetale reprezintă o materie primă importantă pentru industria de medicamente, prin diversitatea principiilor active, substanțe chimice elaborate de plantă și constitue o caracteristică esențială în transformarea lor în forme farmaceutice, cosmetologice cât și pentru extracția de substanțe pure.

Procedeul de dizolvare extractivă permite separarea principiilor active de substanțele inerte, obținerea unui preparat extractiv mai concentrat, mai stabil, cât și o acțiune farmacologică.

Se pot obține preparate extractive care conțin principii active pure sau foarte concentrate, extracte purificate, fără substanțe balast și extracte totale, care conțin și substanțe ballast.

Consemnăm, în continuare principalele obiective

continuarea explorării diverselor zone geografice și de vegetație, cu prioritate acelora care încă n-au fost cutreierate de botaniști și/sau farmaciști, sau datele disponibile sunt departe de a ne forma o imagine reală asupra fitodiversității și a potențialului productiv (de biomasă) de interes farmaceutic;

aclimatizarea unor plante spontane cu un potențial terapeutic deosebit, paralel cu ameliorarea condițiilor de cultură a celor recent luate în cultură;

obținerea prin metode genetice (hibridare, transgeneză etc) a unor hibrizi vegetali capabili de a sintetiza principii active de calitate superioară și/sau în cantitate ce eficientizează extragerea, purificarea și utilizarea lor în scop medicinal;

Metodele utilizate:

Teoretice

CAPITOLUL I. FORME FARMACEUTICE EXTRACTIVE DIN PLANTE. DEFINITII ȘI GENERALITĂȚI. CLASIFICARE.

I.1. DEFINIȚII ȘI GENERALITĂȚI

Formele farmaceutice extractive sunt preparate lichide, semisolide sau solide, care conțin un amestec de principii active, obținute prin dizolvarea extractivă a produselor vegetale sau biologice, cu ajutorul unui solvent sau al unui amestec de solvenți.

In general, preparatele extractive sunt destinate administrării pe cale orală, mai rar extern, pe piele sau mucoase, după ce au fost prelucrate intr-o formă farmaceutică.

Plantele medicinale sunt specii vegetale de la care se recoltează partea aeriană sau organul subteran, ce conține principii active cu acțiune terapeutică.

Produs vegetal sau drog vegetal reprezintă organul vegetal sau partea de plantă medicinală recoltată și uscată, mai rar în stare proaspătă, utilizat la prepararea unui medicament în diferite forme farmaceutice.

Principii active sunt reprezentate de o substanță activă sau un grup de substanțe active, denumit și fitocomplex, existent intr-un produs vegetal, care prezintă o acțiune terapeutică.

Preparatele extractive sunt forme farmaceutice variate, de consistență lichidă, semisolidă sau solidă, care conțin un fitocomplex activ, alături de un număr de substanțe balast;

eficacitatea terapeutică a unui produs vegetal și deci a preparatului extractiv respectiv nu se datorează numai activității substanței principale, ci este dată de activitatea tuturor principiilor active care formează fitocomplexul și, uneori, prin înseși substanțele balast, care măresc sau prelungesc efectul terapeutic;

pentru extracție se utilizează produse vegetale, în general în stare uscată, mai rar plante proaspete sau produse biologice ;

fîneturile și extractele se prepară industrial, după norme interne care prevăd un conținut exact dozat în principii active;

extracția se efectuează la temperatura camerei sau ia diferite temperaturi, în atmosferă liberă, sub presiune redusă sau suprapresiune, în atmosferă;

preparatele extractive se pot prelucra intr-o gamă variată de forme farmaceutice: siropuri, soluții, pilule, pulberi, comprimate, drajeuri, granulate, produse homeopate. gargarisme, spălaturi, clisme, unguente, supozitoare etc. ;

acțiunea terapeutică a preparatelor extractive este mai diversificată și uneori diferită ca intensitate de aceea a principiilor active pure, izolate din plante Prin prelucrările ulterioare, preparatele extractive servesc la izolarea în stare pură a unor substanțe ca: morfina, chinina, atropina, codeina, stricnina, rutozidul etc.

Pe lângă aceste avantaje, semnalăm și unele dezavantaje :

dintre formele extractive, numai tincturile și extractele au un conținut exact dozat în principii active și ușor de analizat;

operația de extracție industrială este complexă, durează timp îndelungat, necesită aparatură specială, solvenți adecvați și în cantitate mare, pentru a obține o extracție selectivă, cu cantități mici de balast;

soluțiile extractive apoase, maceratele, infuziile și decocturile, cât și digestiile (soluții extractive uleioase) se prepară numai în farmacie, la cerere și în cantități mici. Având ca vehicul apa sau uleiul vegetal, aceste forme au o stabilitate limitată, pot fi ușor invadate de micoorganisme și fungi, ceea ce impune adăugarea de conservanți;

concentrația în principii active a soluțiilor apoase extractive variază, chiar dacă produsul vegetal utilizat corespunde condițiilor de calitate cerute, ceea ce conduce la fluctuații ale efectului terapeutic;

pentru obținerea soluțiilor extractive apoase se pot utiliza concentrate pentru infuzii și decocturi, fluide sau chiar solide, care se diluează „ex tempore”. dar preparatele rezultate nu prezintă acțiunea complexă a soluțiilor extractive obținute prin procedeele de extracție cu apă.

In general, preparatele extractive sunt destinate administrării pe cale orală, mai rar extern, pe piele sau mucoase, după ce au fost prelucrate intr-o formă farmaceutică. ,,tempore” de către bolnav sau în farmacie ca vehicul pentru prepararea de formule magistrale.

I.2 CLASIFICARE

Formele farmaceutice tradiționale realizate prin extracție se pot grupa în funcție de diferite criterii:

Metoda de obținere și natura solventului:

prin dizolvare extractivă, folosind ca solvent:

apa, macerate, infuzii, decocturi;

alcoolul: tincturi;

uleiul de floarea soarelui, digestii;

prin dizolvare extractivă și evaporare (concentrări):

extracte fluide ;

extracte moi;

extracte u.:

forme lichide ,soluții extractive apoase, alcoolaturi, tincturi și extracte:

forme semisolide, extracte moi ;

forme solide, extracte uscate ;

soluții extractive apoase, macerate, infuzii, decocturi:

soluții extractive uleioase : digestii.

I. 2. 1. Formularea preparatelor extractive

Formele farmaceutice extractive se obțin în general din produse vegetale uscate, dar sunt caracterizate printr-o structură specifică a țesuturilor vegetale și prezența de substanțe anorganice și organice, grupate în următoarele patru clase :

principii active, fitocomplex ;

substanțe secundare;

substanțe inerte (balast);

substanțe care realizează structura scheletică a materiei vegetale.

Scopul extracției este de a obține un preparat farmaceutic. bogat în principii active, din produse vegetale

În procesul de extracție se ține seama de: natura și compoziția chimică a produsului vegetal, natura și proprietățile solventului, metoda de extracție ș.a.

Materialul vegetal este extras cu diferiți solvenți. în funcție de proprietățile principiilor active: apa-solvent puternic hidrofil; alcoolul etilic, cu calități dizolvante intermediare și eterul etilic, solvent lipofil.

Pentru a alege cea mai avantajoasă metodă de extracție se iau în considerare în primul rând solubilitatea și termolabilitatea principiilor active. Există substanțe care se dizolvă mai mult sau mai puțin si în funcție de această proprietate se va folosi o cantitate mai mare sau mai mică de solvent pentru extracție. Unele materii prime vegetale, mai ales acelea în stare pulverizată, prezintă o mare capacitate de îmbibare, necesitând astfel o cantitate mai mare de solventFormularea unui preparat extractiv depinde și de utilizarea sa terapeutică, de condițiile de păstrare și în funcție de care se aleg recipientele de condiționare primară și ambalarea.

Soluțiile extractive apoase (maceratele, infuziile și decocturile) sunt forme specifice de receptură, care se prepară în farmacie. Având ca vehicul apa, aceste forme au o stabilitate limitată.

Spre deosebire de acestea, soluțiile extractive industriale au un termen de valabilitate mai mare, dar totuși limitat la 1-2 ani.

De asemenea, în procesul de dizolvare extractivă, intervin fenomene fizice, ca difuziunea, osmoza, capilaritatea, tensiunea superficială, gravitația, adsorbția și absorbția, care influențează alegerea metodei de extracție.

Bazele teoretice ale procesului de extracțiea, osmoza, capilaritatea, tensiunea superficială, gravitația, adsorbția și absorbția, care influențează alegerea metodei de extracție.

Bazele teoretice ale procesului de extracție

In procesul extracției predomină fenomenele de difuziune bazate pe echilibrarea raportului de substanțe dintre conținutul celulelor produsului vegetal și al solventului.

Procesul de extracție are loc în sistemul corp solid – lichid. Extracția lichid-lichid se utilizează doar in cazul purificării extractelor obținute din produsele vegetale sau al substanțelor pure.

Spre deosebire de procesul de dizolvare, în care substanța trece total în solvent, în cazul extracției are loc doar un transfer parțial, cu formarea a două faze :

soluția principiilor active din celulele și spațiile in tercelulare ale produsului vegetal ;

soluția cu substanțe extractive în solventul care înconjoară produsul vegetal.

Transferul dintr-o fază în alta are loc cât timp există între ele o diferență de concentrație, care generează procesul de extractie.

Preparatele extractive se obțin prin dizolvarea și extracția principiilor active din produse vegetale proaspete sau uscate. în mod obișnuit, se folosesc produsele vegetale uscate, iar cele proaspete sau stabilizate, imediat după recoltare, se folosesc mai rar.

În procesul de dizolvare extractivă intervin o serie de factori, care depind de produsul vegeta!: natura produsului vegetal, umiditatea sa, gradul de mărunțire și umectarea sa înainte de extracția propriu-zisă.

Stabilizarea produselor vegetale proaspete constă în distrugerea enzimelor și păstrarea nemodificată a componentelor, pe toată perioada depozitării lor. până la prelucrarea în forma farmaceutică.

Pentru stabilizarea plantelor se utilizează :

tratamentul produsului vegetal proaspăt cu vapori fierbinți de alcool sau acetonă; operația se poate efectua și în autoclav, timp de 1-5-10 minute la temperatura de 100-105°C și presiune de 0,25 atm, în funcție de produsul vegetal. După stabilizare, planta este uscată repede, în etuvă, la 40-45°C. Se utilizează autoclave de capacitate mare, cu pereți dubli prin care circulă vapori de apă. Planta este întrodusă, în autoclav, întinsă în straturi subțiri, pe plase de sârmă sau țăvi metalice. Autoclavul este în legătură cu un generator de vapori de alcool și cu un refrigerent, în care, după stabilizarea plantei, vaporii de alcool se condensează și pot fi recuperați.

Fig. 1. Instalaiție industrială pentru stabilizarea produselor vegetale

Uscarea produselor vegetale se poate efectua la temperatura ambiantă sau cu ajutorul căldurii. Uscarea naturală se efectuează în aer liber la soare, umbră sau spații închise.

Operația de uscare la soare este mai rapidă, dar nu se poate aplica decât pentru unele produse stabile: rădă-cini. rizomi. scoarțe.

Prin uscare, celulele vegetale se contractă, proto-plasma celulei se strânge devenind un strat subțire, iar substraturile din interiorul celulei precipită sub formă cristalizată sau amorfă.

Uscarea cu aer cald este mai rapida [Fig. 2].

(

Fig. 2. Instalație pentru uscare, cu aer cald:

După uscare, produsele vegetale se condiționează în lăzi sau butoaie din lemn. cutii de tablă sau carton închise etanș, saci de hârtie sau material textil, saci impermeabili din polietilenă etc.

Mărunțirea produselor vegetale supuse extracției trebuie să se efectueze în momentul prelucrării lor, altfel stabilitatea principiilor active nu este asigurată.

Produsele vegetale livrate de industrie, pentru folosirea în scopul extracției, în farmacie, sub formă de pulbere trebuie să fie presate și ambalate în flacoane sau cutii metalice, în cantități mici, închise etanș, fără aer. [foto 1].

..Foto 1. Moara de macinat

Gradul de mârunțire a produsului vegetal are o mare importanță în procesul de extracție; în general, cu cât gradul de mârunțire este mai mare (mărimea particulei este mai mică) și suprafața de contact între produsul vegetal și solvent este mai mare și randamentul extracției este mai mare (se extrage o cantitate mai mare de principii.

Omogenizare

Plantele macinate fin se omogenizeaza manual si se verifica parametrii calitativi ai produsului omogenizat, inregistrandu-se rezultatul analizei pe flux.

Substanțe auxiliare

Principalii solvenți folosiți pentru extracție sunt apa, alcoolul etilic de diferite concentrații și amestecurile de alcool-eter.

Alegerea solventului depinde de natura produsului vegetal, de principiile active pe care le conține, cât și de substanțele balast care nu trebuie antrenate în preparatul extractiv și nu în ultimul rând de metoda de extracție.

Se mai utilizează amestecuri de alcool cu glicerina și apă, propanol, metanol, cloroform, benzină, eter de petrol, eter etilic.

De asemenea, alături de acești solvenți, se pot uneori asocia substanțe tensioactive, emulgatori sau detergenți, modificatori de pH în procesul de dizolvare extractivă intervin, pe lângă factorii care depind de produsul vegetal, și factori care depind de solvent: natura solventului, raportul dintre produsul vegetal și solvent, pH-ul mediului, agitarea amestecului, durata de extracție și temperatura.

Natura solventului

În scopul realizării unei extracții optime, solventul trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

să fie chimic pur.

să fie omogen (când este un amestec de solvenți);

capacitate mare de îmbibare a produsului vegetal, pentru a favoriza fenomenele de osmoză-difuziune ;

capacitate mare de dizolvare și de extracție selectivă a principiilor active ;

să nu fie corosiv, să fie stabil, neutru și ușor de îndepărtat prin evaporare :

să poată fi recuperabil;

să aibă o temperatură de fierbere cât mai scăzută și o căldură de vaporizare cât mai mică, pentru a se consuma o cantitate de căldură mică la recuperare ;

să fie netoxic, neinflamabil;

să aibă un preț de cost cât mai redus.

Apa

Pentru extracția unor produse vegetale, prin metode de macerare, infuzare sau decocție, se folosește apa distilată sau demineralizată (în industria farmaceutică), în cazul metodei de extracție prin percolare, apa nu conduce la rezultate bune, deoarece produsul vegetal se îmbibă cu apă. se umflă împiedicându-se astfel străbaterea lui cu lichid extractiv, în general, extracția cu apă este inferioară aceleia realizate cu alcool de diferite concentrații.

Apa prezintă avantajul de a se asocia cu alcoolul,, glicerolul, acizi, baze, substanțe tensioactive, care-i cresc capacitatea de dizolvare. Apa dizolvă molecular acizi, alcooli, fenoli, esteri, aldehide, amine, glicozide și săruri de alcaloizi; dizolvă coloidal gume, mucilagii, albumine, taninuri.

Adaosul de glicerol are mai mult rolul de a stabiliza soluțiile extractive, decât de a favoriza extracția.

Extracția produselor vegetale care conțin alcaloizi se efectuează cu apă acidulată cu acid citric, clorhidric, tartric. în cantitate egală cu conținutul în alcaloizi din produsul vegetal luat în lucru, cu excepția scoarței de China, la care se adaugă 1,5 ml acid clorhidric la 1 gram alcaloizi conținuți în scoarța de China.

Extracția produselor vegetale care conțin saponine acide, greu solubile în apă, se realizează în prezență de 1 gram bicarbonat de sodiu pentru 10 grame produs vegetal.

Tot apă acidulată se utilizează și pentru fabricarea extractului uscat de opiu. prin procedeul de macerare repetată; extracția de taninuri se efectuează cu apă.

Spații de producție

Fabricarea industrială a formelor extractive necesită spații de producție adecvate, de mare capacitate, în general hale de lucru pe mai multe nivele de construcție, comparativ cu alte forme farmaceutice, având în vedere design-ul instalațiilor de extracție, volumul mare de produse vegetale supuse extracției și cantitățile mari de solvent extractiv.[foto 2] [foto 3].

De asemenea, ținând seama de diversitatea solvenților utilizați în procedeele de extracție solvenți volatili și inflamabili, spațiile de producție trebuie să fie echipate.

Foto 2. Spații de producție

http://www.avantaje.ro/articol/

Foto 3. Spații de producție

https://www.google.md/search?

cu sistem de ventilație și, unde este cazul, cu instalație antiex (sistem de construcție cu echipament de producție, care nu provoacă scântei la conectarea și întreruperea unui aparat electric), în scopul evitării exploziilor.

Echipament de productie

Utilajele industriale folosite în procesul de fabricare a formelor extractive cât și aparatura sunt diferențiate de cele ale altor forme lichide, datorită materiilor prime produsele vegetale.

Se utilizează aparate pentru mărunțirea produselor vegetale, pentru cernere-sortare, pentru extracție și altele, pentru concentrarea sau evaporarea soluțiilor extractive.

Astfel, pentru fragmentarea și mărunțirea plantelor se folosesc mori coloidale, iar pentru sortare site de diferite mărimi.

De asemenea, utilajele folosite se deosebesc după procedeul de extracție aplicat: macerare, percolare etc.

Astfel, în procedeul de macerare se folosesc cuve (tancuri, containere) din metal inoxidabil prevăzute cu sistem de agitare cu palete, recipiente cu capac pentru colectarea și stocarea soluției extractive. Pentru mărirea vitezei de difuziune a solventului prin produsul vegetal se utilizează extractoare centrifugale, extractoare presă cu șnec, turboextractoare. vibroextractoare.

În procedeul de percolare se întrebuințează percolatoare din sticlă rezistentă sau metal inoxidabil, de dimensiuni mari, de formă cilindroconică sau tronconică. Obișnuit, se utilizează o baterie formată din mai multe percolatoare, asamblate în așa fel, încât să se poată realiza diferite variante de extracție.

Extracția în contracurent folosește utilaje cu sistem baterie mai nou, sistem amestecător, cu spirală.

CAPITOLUL II. PREZENTAREA METODELOR DE PROCESARE AVANSATĂ A PLANTELOR MEDICINALE ȘI COSMETOLOGICE ÎN DETALIAT.

II. 1. Procesarea avansată în scopul obținerii produselor fitoterapeutice

Procesarea avansata constă în transformarea materiilor prime obținute la procesarea primară în produse care se comercializează: produse fitoterapeutice (soluții extractive apoase, soluții extractive hidroalcoolice, pulberi liofilizate din soluții extractive), cosmetice, suplimente nutritive și dietetice, aditivi alimentari de aromatizare. Cantitatea de principii active din plantă este condițonată de factori ecologici, de zonarea speciei, de tehnologia de cultură, de valoarea biologică a cultivarului (populație, soi, hibrid etc.) și nu în ultimul rând, de modalitățile de procesare (prelucrare). Procesarea plantelor aromatice poate fi împărțită în două etape: procesarea primară și procesarea avansata.

Fitoterapia se bazeaza pe efectele sinergice ale principiilor active din plante. Pentru ca aceste principii active, cu actiune biologica asupra organismului uman, să poată fi valorificate trebuie să se regăsească în diferite forme fitoterapeutice.

Formele sub care se utilizează produsele vegetale sunt:

în stare naturală: întregi, fragmente, pulbere sau sub formă de influzie, decoct, macerat

preparate farmaceutice/fitofarmaceutice (extracte, tincturi, siropuri) în care principiile active sunt mai concentrate, mai usor de administrat și nu foarte costisitoare.

Un principiu care se respectă constant în fitoterapie și o face să se deosebească de alopatie, este extracția totală, care conține un complex de substanțe active și nu folosirea de substante active izolate .Această metodă este benefică prin mai multe tipuri de acțiuni farmacologice:

prin substituție, prin aportul unor principii care lipsesc din organismul bolnav (minerale, vitamine, aminoacizi, lipide, glucide, proteine);

prin inhibiția dezvoltării unor microorganisme patogene (plante cu effect bactericid sau antiparazitar);

prin stimularea reactivității organismului (componente infinitezemale din structura unei plante);

prin efect trofic local (plante cicatrizante);

prin efectul „contraria‖ (plante diuretice, tonicardiace, antalgice etc.).

II. 2. Tehnici de extractive. Fazele procesului tehnologic.

Macerare, percolare, infuzare, decocție, precum și metode noi performante,

Extrația Soxhlet,

Extracția alcoolică prin fermentare,

Extracție continuă cu solvenți organici,

Extracția accelerată cu solvent,

Extracția asistată de microunde,

Extracție cu ultrasunete (Sonicare),

Extracție cu fluid supercritic,

Extracția cu solvent presurizat,

Extracția cu gaze lichefiate,

Extracția cu CO2 supercritic,

Extracția prin presare,

Adsorbția pe un material adsorbant,

II. 2. 1. Macerarea

Este metoda de extracție cea mai simplă și în industrie se realizează în următoarele variante:

– macerarea simplă,

– macerarea repetată: dublă sau multiplă,

– macerarea cu agitare : turboextracția și vibroextracția ș.a,

– macerarea simplă,

– macerarea repetată : dublă sau multiplă,

– macerarea cu agitare : turboextracția și vibroextracția ș.a.

Macerarea simplă

Ca operație de extracție, macerarea simplă se aplică pentru fabricarea soluțiilor extractive alcoolice : tincturi și extracte. Ea se efectuează la temperatura camerei.

Produsul vegetal este menținut în contact cu solventul, de obicei alcool de diferite concentrații, mai rar apa (de exemplu apa acidulată cu acid fosforic 10% pentru extractul de opiu uscat), un timp variabil, într-un tanc închis, pentru a nu se evapora solventul.

Produsul vegetal mărunții la gradul indicat în monografie și lichidul extractiv se introduc într-un recipient, care se închide și se lasă 10 zile Ia temperatura normală, agitând de 3-4 ori pe zi. Soluția extrac¬tivă se decantează și reziduul vegetal se presează. Pe o probă filtrată se determină principiile active (controlul produsului semifinit) și dacă este necesar se diluează cu lichid extractiv, la concentrația prevăzută. Tinctura se păstrează la rece (5-10°C) cel puțin 6 zile, apoi se filtrează, evitând pierderile prin evaporare. Deoarece macerarea simplă nu conduce la randamente satisfăcătoare, au fost propuse metode de epuizare a produsului vegetal, în două sau mai multe faze, procedee numite de macerare repetată, care poate fi, deci, macerare dublă sau multiplă.

Macerarea repetată

Macerarea dublă: produsul vegetal supus extracției este tratat cu două fracțiuni de solvent: întâi cu prima jumătate de solvent, după care se separă lichidul extrac¬tiv, reziduul se presează și peste acesta se adaugă o a doua fracțiune de solvent, obținându-se al doilea lichid extractiv. Cele două fracțiuni de lichid extractiv se reunesc, se omogenizează, se păstrează la rece. la 5-10°C, zile și se filtrează. In alte variante, lichidul se fracționează inegal: 1/5, 1/4 sau 2/3. Această metodă permite o extracție mai completă decât macerarea simplă.

Macerarea multiplă

Produsul vegetal mărunțit se tratează succesiv cu diferite cantități din volumul total de lichid, menținându-se în recipient închis, timpul pre-văzut. Lichidul extractiv se separă, produsul vegetal se presează și se tratează cu porțiunea următoare de lichid. Fracțiunile de soluție extractivă se reunesc; pe o probă filtrată se determină concentrația în principii active și, dacă este necesar, tinctura se aduce cu lichid extractiv la concentrația prevăzută. Se păstrează la rece, cel puțin 6 zile, apoi se filtrează.

Macerarea cu agitare

Pentru mărirea vitezei de difuziune, deci de accelerare a extracției, s-au propus metode de extracție cu viteză de trecere mărită a solventului prin produsul vegetal. în extractoare cu agitatoare, cu șnec, centrifugale, vibro-extractoare etc.

Extractorul cu agitare mecanică este format dintr-un recipient cilindric vertical, prevăzut la partea superioară cu o gură de încărcare, pentru solvent și produs vegetal, sub care se găsește o sită metalică, o gură de descărcare, un agitator mecanic cu palete. Produsul vegetal supus extracției se plasează pe placa perforată, prevăzută cu sită metalică.

Solventul pătrunde prin partea superioară, trece prin produsul vegetal, iar lichidul extractiv e cules, la partea inferioară. Lichidul extractiv poate fi introdus în alt extractor, pe la partea superioară sau, în final, în blaza de distilare pentru recuperarea solventului. La sfârșitul extracției, solventul reținut de produsul vegetal din extractor e recuperat, prin antrenare cu vapori, pe la partea superioară.

Fig.3. Extractor cu agitare mecanică

Amestecul de produs vegetal și solvent este introdus în interiorul unei tobe centrifugale. se lasă la macerat timpul prevăzut, după care se supune extracției, prin acționarea centrifugei (foto 7).

Fig 4. Extractor centrifugal

Vibroextractorul

Procedeul de vibroextracție realizează agitarea amestecului de produs vegetal/solvent cu ajutorul unor vibrații electromagnetice, de mare frecvență și mică amplitudine. Dispozitivul este format dintr-un recipient de metal inoxidabil, închis cu capac, în care se introduce amestecul drog/solvent. La partea superioară utilajului se află un dispozitiv care produce vibrații el ctromagnetice de 50 Hz. La acesta se montează un ax, prevăzut la partea inferioară cu un disc sau un con din metal inoxidabil, cu perforații. În timpul funcționării, acesta produce o turbulență, agitând amestecul, produsul vegetal fiind parțial sfărâmat. Extracția este accelerată prin agitare, datorită vibra-țiilor și fenomenului. Avantajul metodei de vibroextracție constă în faptul că nu se produce căldură.

Turboextractorul

Operația de turboextracție se efectuează tot la temperatură normală, în recipiente de metal inoxidabil, cu pereți dubli, capac și în interior cu un agitator de mare turație 10.000-12.000 turații/minut, format din 2-4 cuțite, în loc de palete. Aceste cuțite sunt fixate pe axul agitatorului, cu o înclinație care în timpul funcționării aparatului provoacă turbulență și asigură, astfel, omogenitatea amestecului de produs vegetal și solvent.

Deși extracția are loc la temperatura normală, amestecul agitat se încălzește, ca urmare a acțiunii mecanice, de aceea prin pereții dubli ai turboextractorului circulă un lichid de răcire.

Prin această operație, amestecul produs vegetal/solvent este supus acțiunii de forfecare și impact al cuțiteloragitatorului, o durată de timp dependentă de structura produsului de cavitație.

Extracția în aparat Ultra-iurax

Are loc într-un dispozitiv care realizează aspirarea amestecului de produs vegetal/solvent, într-o cameră de turbulență, care produce vibrații. Aceste vibrații imprimă amestecului efecte de forfecare, lovire, ciocnire, permițând extracția principiilor active. Randamentul obținut e asemănător celui de la turboextracție.

II. 2. 2. Percolare

Procesul prin care se extrag principiile active din plante, la rece, folosind solvent în contracurent.

Forma percolatorului nu are o influență directă asupra randamentului extracției; acesta este în funcție de viteza de deplasare a lichidului, prin produsul vegetal, de timpul de contact dintre drog și solvent (durata extracției) cât și de cantitatea optimă de solvent folosită.

Centru extracția cu solvenți volatili (alcool, eter) se folosesc percolatoare perfect închise. Aerul, deplasat de solventul care se scurge în recipientul colector, trece primr-un canal de legătură, în partea superioară a percolatorului, și ocupă volumul solventului scurs, astfel că presiunea din recipient nu crește prea mult.

Fig 5. Schema percolatorului industrial cilindro-conic și cilindric

Foto 4. Extractorul de principii active.

http://www.inma.ro/Pagina_web_NUCLEU/Plante_medicinale_valorificare/PN

În procesul de percolare se întâlnesc aceleași faze generale de lucru, ca pentru toate soluțiile extractive:

livrarea materiilor prime ;

cântărirea produsului vegetal și a solventului :

mărunțirea produsului vegetal;

umectarea produsului vegetal;

introducerea amestecului umectat de drog vegetal in per¬colator :

adăugarea solventului;

macerarea produsului vegetal cu solventul;

percolarea propriu-zisă, cu unele specificări;

colectarea de diferite fracțiuni de lichid extractiv ;

amestecarea percolatelor;

depozitarea 2-6 zile, decantare și filtrare ;

condiționare, ambalare, depozitare ;

controlul în cursul fabricării și al produsului finit.

Procesul care are loc se desfasoară astfel înainte ca solventul să devină saturat în principiile active extrase, el este deplasat de un alt strat de solvent în care produsul vegetal suferă o măcerare de scurtă durată și cedează încă o parte din principiile active.

Percolarea e larg utilizată la extracția produselor vegetale, cu excepția celor care conțin cantități mari de mucilagii sau gume pentru care se utilizează extracția prin macerare. Pentru țesuturile vegetale dure, compacte, se preferă un grad de mărunțire avansat, ca și în cazul în care extracția se realizează cu alcool concentrat, eter sau alt solvent organic. În anumite cazuri, produsul vegetal mărunțit este debarasai de unele substanțe balast, ca de exemplu lipidele, care prezintă dezavantajele cele mai mari. deoarece influențează nu numai aspectul, dar și conservarea ulterioară a soluției extractive. Astfel, produsul vegetal este degresat prin extracție cu un dizolvant organic (eter de petrol, benzină). înainte de a fi supus percolării. Deoarece degresarea necesită cantități mari de solvent, iar aceștia sunt volatili și uneori inflamabili, se preferă degresarea soluției extractive concentrate la volum mic separat diferite fracțiuni de lichid extractiv. La sfârșitul operației se lasă să curgă tot lichidul din percolator.

Prin amestecarea diferitelor fracțiuni percolate se poate obține un lichid extractiv tulbure, datorită diferenței de solubilitate a principiilor active extrase. Percolatul se lasă eventual în repaus 2-6 zile, se decantează și se filtrează. F.R. X prevede următorul procedeu :

produsul vegetal se aduce la gradul de mărunțire prevăzut în monografia respectivă. În continuare, pentru fiecare gram de produs vegetal se folosesc pentru umectare 0,5 ml din solventul prevăzut, se amestecă și se lasă la temperatura camerei timp de 3 h, într-un vas bine închis. Se trece prin sita 1 și se introduce în percolator, presând ușor. se adaugă treptat solvent, până când acesta începe să curgă.

II. 2. 3. Extractia Soxhlet

Pe scară largă se aplică extractia continuă în aparatura specială (extractoare Soxhlet) în care, de obicei, solventul proaspăt este furnizat prin fierberea extractului. Această metodă se bazează pe o diferentă mare dintre punctele de fierbere ale solventului și cele ale analiților extrasi. Pe baza acestei proprietăți extrasul e adus la temperatura de fierbere a solventului, care se va condensa într-un refrigerent și va reveni în cartusul care conține proba de extras. Prin realizarea mai multor cicluri de extracție, randamentul procesului poate fi controlat astfel încat randamentul de extracție sa fie maxim.

Extractorul Soxhlet se compune dintr-un balon, corp de extractie și un refrigerent ascendent, legate intre ele [foto 5].

Materialul solid, mărunțit în prealabil pentru ca solventul să vină în contact cu o suprafata cît mai mare, se așează în spațiul de extracție, fie întrodus într-un cartuș special de hartie de filtru, fie pus direct în spațiul de extracție prevăzut cu un fund de sticlă poroasă. Faza extractoare (solventul) din balonul de fierbere distilata printr un tub lateral, prevăzut eventual cu o izolație termică, iar vaporii condensați în refrigerentul de reflux picură peste materialul din cartuș. Cînd spațiul de extracție se umple pană la înălțimea stratului de preaplin, soluția cu extract trece prin șifonare în balonul de fierbere și procesul se repetă.

Foto 5. Extractorul Soxhlet

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS_

Uneori sunt suficiente cîteva ore pentru extracția completă, însa la substanțele care trec mai greu în soluție sunt necesare chiar cîteva zile.

Soluția obținută este mutată din extractor și pompată în evaporator pentru a fi concentrată la o temperatură cît mai scăzută posibil. Principalul dezavantaj al extracției cu solvenți este acela al contaminării probei cu solvent sau al impurităților din solvent, care trebuie sa fie eliminate complet.

Două inconveniente principale pot totuși interveni în cadrul tehnicii de extractive Soxhlet. Primul se referă la faptul că extractul este expus pe tot parcursul procesului la temperatura de fierbere a solventului, care dacă este foarte ridicată, poate afecta unii analiți din probă, labili din punct de vedere termic. Al doilea inconvenient îl constituie concentrația mică în final datorită cantității mari de solvent utilizată, o parte din solvent ar putea fi înlăturată prin antrenare cu un curent de gaz inert, dar acesta poate antrena pe langă solvent și o parte din analiții extrași în el. Utilizarea de solvenți cu puncte de fierbere foarte joase.

Foto 6. Extractorul Soxhlet industrial

http://i00.i.aliimg.com/photo/v0/1261383494/Soxhlet_Extractors.jpg_350x350.jpg

Extracția Soxhlet se aplică, de regulă, probelor solide sau ″semisolide″. Probe de analizat, precum plante sau părți din ele, țesuturi animale, sol, cărbune și șisturi sunt mai întâi mărunțite și aduse într-o formă de pulbere foarte fină pentru a mări suprafața de contact în procesul de extracție. Analiții extrași se vor concentra în balonul în care se află solventul de extracție [foto 6].

Avantajele extractiei Soxhlet sunt urmatoarele:

-e proces continuu, dupa procesul extractive.

-nu e necesară filtrarea,

-consumul de solvent e mai mic decît în cazul macerării.

-tehnica nu e dependentă de matrice (de natura materialului procesat) și multe extractoare Soxhlet.

-ei pot fi configurați pentru a funcționa nesupravegheat.

Dezavantajele cele mai importante ale extractorului Soxhlet sunt:

timp îndelungat de extracție (24 ÷ 48 ore),

cantitate mare de solvent utilizat,

necesitatea aplicării procesului de evaporare a probei obținute după extractive (pentru purificarea și îndepărtarea compușilor secundari).

II. 2. 4. Extractia alcoolica prin fermentare

Principiile active conținute în unele preparate medicinale sunt obținute prin extracție într-un proces de fermentație. Procedura de extracție presupune înmuierea materialului vegetal fie sub forma unui decoct fie în stare măcinată, pentru o anumita perioadă de timp, în cursul careia are loc fermentarea și generarea de alcool în situ; acesta facilitînd extracția substanțelor active conținute în materialul vegetal. Alcoolul astfel generat are rol și de conservare.

La scara industrială se folosesc cuve de lemn, vase de porțelan sau vase din inox alimentar.

II. 2. 5. Extracție continuă cu solvenți organici

Principiul extracției e simplu. Componentele prezente în materia primă brută sunt extrase prin dizolvare în lichidul – solvent. Materia primă brută e asezată într un extractor special construit, iar solventul trebuie sa fie continuu recirculat prin masa de material vegetal.

Fig 6. Extracție continuă cu solvenți organici

Extracția la nivel industrial necesită o serie de modificări fată de cea de la nivel de laborator. Daca la nivel de laborator extracția presupune utilizarea unor cantități mici de solvent (500 – 1000 mL) prin urmare agitarea/amestecarea soluției nu este dificil de realizat, la nivel industrial. Astfel, eficiența extracției în procesul de macerare la nivel industrial, poate fi îmbunătățită prin circulația continua a solventului prin produsul vegetal și în plus pentru o extracție cît mai completă a principiilor active din plante se utilizează un proces în mai multe trepte.

II. 2 6. Extrcția accelerată cu solvent

Extracția accelerată cu solvent ASE – metodă nouă de extracție, bazată pe utilizarea temperaturii și presiunii înalte pentru a accelera cinetica dizolvării și a desface legăturile de interacție analit-matrice. In felul acesta, timpul de extracție se reduce de la zeci de minute la maximum câteva minute, iar probele de extras pot fi în cantități mici. Aceasta metoda este o alternativa la extractia Soxhlet sau la extracția cu fluide supercritic. Dispozitivele în care se efectuează o astfel de extracție trebuie sa reziste la presiuni înalte; probele și solventul fiind întroduse într-o incintă moleculelor de solvent în textura probei, iar presiunea mare care se obține menține solventul în stare lichidă.

Fig. 7. Repercolarea la cald intr-o baterie de extracție

Foto 7. Aparat extractiv la cald

http://www.tecnos.ro/assets/products

Etapele principale ale unei proceduri ASE (statice) sunt urmatoarele:

întroducerea probei in celula de extractie;

umplerea cu solvent;

încalzirea și presurizarea celulei;

golirea celulei prin purjarea cu ajutorul unui flux gazos (N2);

acumularea extractului într-o fiola în vederea analizei sau a unei alte etape de prelucrare (evaporare solvent, derivatizare).

Sistemele ASE sunt total automatizate. Se cunoaște și modalitatea dinamică, mai rar utilizată, prin care solventul trece în mod continuu prin celula de extracție, dar consumul de solvent e mare.

II. 2. 7. Extracția asistată de microunde

Extracția asistată de microunde (MAE) este o tehnică relativ recentă, care utilizează energia microundelor pentru a încălzi solventul și proba în vederea creșterii ratei transferului de masa dintre substanțele dizolvate din matricea probei și solvent, contribuind la trecerea mai usoară a acestora în solvent..

Avantajul acestei tehnici față de metodele convenționale de extracție constă în timpul redus de extracție, în condițiile folosirii unui consum redus de energie și solvent și cu o eficiența de extracție ridicată.

Solvenții polari, precum acetona, metanolul, sau diclormetanul se încalzesc rapid sub influența microundelor. În schimb, hexanul, benzenul sau chiar toluenul nu pot fi încălziți prin acțiunea microundelor, deoarece neavînd moment de dipol nu absorb radiația de microunde.

Componentele de baza ale unui sistem MAE cuprind generatorul de microunde (magnetron), un element de direcționare a microundelor, o cavitate rezonantă și o sursă de alimentare cu curent electric. Această procedură se poate aplica la presiune atmosferică și la punctul de fierbere al solventului (în sistem deschis cînd pierderea de solvent se evită prin condensarea vaporilor și revenirea lor în extractor), sau la presiune ridicată (în sistem închis, cînd presiunea din sistem creste în timpul extracției.

Tehnica se poate aplica atît la extracția în faza lichidă ( cînd un lichid este utilizat ca solvent) cît și la extrațtia în faza gazoasă ( cînd un gaz acționează ca extractant). Procesul de extractie în faza lichidă ( utilizat pentru a izola uleiuri esentiale din plante), se bazează pe un principiu fizic, definit prin capacitatea diferită de absorbție a energiei microundelor, în funcție de natura chimica a speciei iradiate cu microunde. Parametrul utilizat în general ca masură a acestei proprietăți fizice, este constantă dielectrică. Astfel, extracția în faza lichidă, în prezența microundelor, se bazează pe faptul că este posibilă imersarea matricii vegetale supuse extracției, într-un solvent, caracterizat printr-o constantă dielectrică mică și o transparență relativă pentru mw.

Prima aplicație a fost extracția uleiurilor din produse vegetale. S-au publicat rezultate privind cinetica extractiei cu microunde, din frunzele de rozmarin, în etanol și în amestecuri hexan-etanol, ca și influența diferiților factori ( sursa vegetală, energia microundelor, durata de iradiere, masa de probă), asupra vitezei

Principiul metodei: Microundele reprezintă termenul sub care sunt cunoscute radiațiile electromagnetice similare cu undele radio sau infrarosii. Limitele de frecventă ce definesc domeniul microundelor sunt de 300 MHz si 300 GHz, ceea ce corespunde la lungimi de undă între 1m si 1mm. Microundele încalzesc simultan proba, prin conducție ionică și rotația momentului de dipol, fară a încălzi vasul de reacție, ele incalzînd mai întii solventul și apoi proba. Punctul de fierbere interactionează selectiv cu moleculele de apă libere, prezente în plante, producînd o încalzire și o creștere a temperaturii, apropiate de punctul de fierbere al apei, ceea ce face ca anumiți componenți să migreze către solventul organic. Sunt usor de manuit și au multe aplicații.

Factorii care pot influența procesul de extracție cu microunde sunt următorii:

Volumul solventului trebuie ales astfel încat proba sa fie imersată complet în solvent.

Temperatura la sistemele închise și presiunea este importantă deoarece poate menține solventul la o temperatura mai mare decat punctul său de fierbere de la p.a. este cuprinsă între 80°C-100°C. Temperatura optimă este de 70-80° C.

Puterea trebuie aleasă corect pentru a evita temperaturile excesive care ar duce la degradări și suprapresiune și deaceea se alege o valoare cuprinsă între 30-90 W.

Timpul de extracție nu trebuie sa depășească 20 min pentru a evita descompunerea produșilor. O extracție tipică durează între 15-30 min. Timpul maxim de extracție 45 min, timpul optim de extracție 10 min.

Natura compușilor de bază (matricea vegetală). Apa conținută în compuși are o mare importanța datorită momentelor de dipol și absoarbe mai usor energia microundelor decît compușii organici și duce la încălzirea mai rapidă a probei.

II. 2. 8. Extracție cu ultrasunete (Sonicare)

Extracția asistată de ultrasunete (UAE) este una dintre cele mai importante tehnici folosite pentru extracția compusilor valorosi din materialele vegetale și este destul de adaptabilă la o scară redusă sau mai largă (de exemplu în laborator sau la scară industrială). Comparînd această tehnică cu altele, cum ar fi extracția asistată de microunde (MAE), aparatul cu ultrasunete este mai ieftin și mai usor de manipulat.

Foto. 8. Instalație pentru extragerea uleiurilor vegetale cu ajutorul ultrasunetelor.

https://www.google.ru/search?q=EXTRACȚIA+CU+AJUTORUL+ULTRASUNE

Undele ultrasonice sunt folosite pentru extracția compușilor activi din diferite plante, cum ar fi: saponinele, steroizii și triterpenele din Chresta spp., care se obțin de trei ori mai rapid prin această metodă, decat prin metodele convenționale de extracție rutin și quercețin din Euonymus alatus (Thunb) Sieb și acid carnosic din Rosmarinus officinalis.

Metoda implică utilizarea de ultrasunete, cu frecvente variind de la 20 kHz la 2000 kHz, acestea crescînd permeabilitatea pereților celulari și producînd liza celulelor, favorizînd astfel extracția de compuși biologic activi.

Extracția asistată de ultrasunete permite solventului să patrundă prin pereții celulari, iar bulele produse de cavitatia acustică favorizează ruperea peretelui celular și eliberarea compușilor activi, determinînd astfel cresterea randamentului de extractive.

Extracția prin sonicare este mai rapidă decăt extracția Soxhlet (30 – 60 min per proba) și permite folosirea unei cantităti mai mari de probă, determinînd un cost relativ scăzut.

Dezavantajul constă însa în faptul că folosește la fel de mult solvent ca extracția Soxhlet, presupune o muncă intensivă și necesită filtrare dupa extracție.

Foto 9. Instalatie pentru extragerea uleiurilor vegetale cu ajutorul ultrasunetelor

https://www.google.ru/search?q=

II. 2. 9. Extracție cu fluid supercritic

Extracția cu fluid supercritic a fost dezvoltată în ultimii ani pentru utilizare la scara analitică, constituind o alternativă la extracția clasică cu solvenți.

În practică, mai mult de 90% din extracțiile cu fluide supercritice sunt effectuate cu CO2 din mai multe motive practice. În afara faptului că are presiunea critică (74bari) și temperatura (32°C), relativ scazute, CO2 este relativ non-toxic, noninflamabil, disponibil la puritate crescută și prețuri mici și este usor de înlăturat din extract. Deasupra acestor valori critice, CO2 ajunge la "nivel supercritic". În această formă, vîscozitatea e similară cu cea a unui gaz, facilizînd penetrarea sa în matricea solidă, și capacitatea sa de dizolvare este similară cu cea a unui lichid. Dupa extracție, solventul e separat de extract prin scaderea presiunii, convertind dioxidul de carbon la faza gazoasă și pierderea capacității mari de dizolvare.

Fig 8. Schema unei instalații de extracție de tip CSWE.

http://www.creeaza.com/files/chimie/91poze/image004.jpg.

În cazul extracției cu fluide supercritice și nu numai, proprietățile caracteristice ale extractului obținut din materiale vegetale vor diferi, într-o masură importantă, de condițiile de extracție și separare alese în operarea instalației experimentale, astfel, odată cu creșterea presiunii crește densitatea CO2 supercritic, fapt ce duce la cresterea solubilității componenților mai puțin volatile din materialul preparat. Prin urmare, prin alegerea unor combinații potrivite ale temperaturii și presiunii de extracție, ca de altfel și a condițiilor de separare, e posibil să se optimizeze atît selectivitatea cît și viteza de extractive.

Datorită eficienței ridicate acest tip de extracție a devenit din ce în ce mai interesant pentru industriile alimentare și cea de arome și parfumuri.

Principiul metodei

In principiu, extracția în fluide supercritice este o variantă a extracției solid-lichid, în care solventul de extracție e înlocuit cu un fluid supercritic, este o metodă relativ nouă de prelucrare a probelor solide și semisolide, care ulterior a devenit o tehnică cuplată on-line cu supercritică. Aceasta oferă analistului multe avantaje în comparație cu alte tehnici analitice de prelucrare a probelor, cum ar fi distilarea, sau extracția cu solvenți. Proprietatea cea mai importantă a fluidelorsupercritice în procesele de extracție este dată de capacitatea de ajustare a puterii de solubilizare prin parametrii fizici – temperatură și presiune, astfel încât un fluid în stare supercritică să aibă posibilitatea de a extrage un grup de analiți de polarități și dimensiuni moleculare, mai mult sau mai puțin restrânse.

Fig. 9 Diagrama de faza

http://htmlimg4.scribdassets.com/5sx8xtvs003jpixo/images/6-3fb9c781bd.jpg

În plus, coeficienții de difuzie solute-fluid sunt mult mai mari pentru fluide supercritice decât pentru sisteme lichid-lichid, facilitând astfel o viteză mare de extracție pentru o varietate mare de matrici complexe de analizat.

II. 2 10. Extracția cu solvent presurizat

Este o tehnică de extracție din probe solide sau semisolide cu solvenți lichizi obișnuiți, care utilizează temperaturi și presiuni ridicate pentru a crește eficiența procesului de extracție. Această tehnică poate înlocui extracția cu Soxhlet, extracția cu lichide la fierbere, extracția cu agitare, extracția asistată de ultrasunete sau alte tehnici de extracție. Utilizarea temperaturilor ridicate conduce la creșterea solubilității soluțiilor, la depășirea efectelor de matrice, scăderea vâscozității solvenților, creșterea vitezelor de desorbție, creșterea coeficientului de difuziune prin matricea solidă. Presiunea ridicată ajută la menținerea solvenților în stare lichidă la temperaturi ridicate și grăbește umplerea celulelor. Se mărește astfel viteza de extracție și crește randamentul extracției. Etapele de lucru sunt, în general, următoarele:

-introduce proba în celula de extracție;

-se umple celula cu solvent;

-se aduce celula la presiunea și temperatura corespunzătoare;

-se menține proba la temperatura și presiunea prestabilite;

-se pompează solvent în celula cu probă;

-se purjează solventul din celulă cu gaz inert.

II. 2 11. Extracția cu gaze lichefiate

Evoluțiile în sectorul tehnologic și aprofundarea din punct de vedere fizicochimică operațiilor unitare au făcut ca acest procedeu să devină aplicabil la scara industrială.

Avantajele oferite de gazele lichefiate sunt urmatoarele:

consum termic redus;

posibilitatea excluderii contactului cu oxigenul;

inexistenta problemelor derivate din prezența rezidurilor de solvenți în extracte;

gaze netoxice (CO2, freoni, butan etc.).

Rezultatele cele mai bune s-au obținut cu butan și bioxid de carbon. Butanul se folosește cu succes pentru extragerea odorantelor din flori, sub numele de"procedeu butaflor", fiind aplicat în Franța de mai mulți ani. Extractele obținute din unele flori sunt calitativ mai bune și mai puțin colorate decît cele obținute cu solvenți organici care au conținut mai mic de ceruri și componenți grași.

Cu toate dificultățile tehnice impuse de operarea cu presiune înaltă, extracția cu gaze subcritice și supracritice a devenit în ultimii ani procedeu industrial de obținere a odorantelor și aromelor natural.

II.2. 12. Extracția cu CO2 supercritic

Fluidele supercritice au fost utilizate ca solvenți pentru o mare varietate de aplicații, printre care și extracția uleiului volatil. Dezvoltată din anii 1980 această tehnologie devine mai populară. Extracția cu CO2 supercritic permite recuperarea diferitelor tipuri de arome naturale și uleiuri volatile cu o eficacitate ridicată. Nici o urmă de solvent nu rămîne în produsul final și reprezintă un grad înalt cand este comparat cu produsele obținute prin alte metode de extracție.

Principalele avantaje ale extracției cu fluide supercritice:

Fluidele supercritice au puterea de solvatare similară cu cea a solvenților organici, dar cu o putere de difuzie mai mare, vîscozitate mai mică și tensiune superficială mai mica.

Separarea solventului se face usor și rapid

În procesele industriale care implică produse alimentare sau farmaceutice, nu există riscul contaminării acestora cu solvent, ca în cazul utilizării solvenților organici clasici.

Fluidele supercritice sunt, in general, ieftine, simple si sigure.

Costurile de eliminare a solventului sunt mai mici, iar fluidele sunt simplu de reciclat.

II. 2. 13. Extracția în curent continuu.

Acest procedeu de extracție se aplică mai ales pentru produsele vegetale care conțin principii active termo-labile. utilizând diferiți solvenți, singuri sau în amestec. Instalațiile de extracție funcționează. în general, pe principiul aparatului SOXHLET. Aceste aparate efectuează distilarea continuă, a solventului care intră automat în circuit, având un randament maxim. De asemenea, se utilizează pentru extracție cantități mici de solvent. Recipientele de extracție industrială sunt confecționate din sticlă termorezistentă sau metal inoxidabil și au o capacitate de 100-500 litri.

.Fig. 10. Baterie de percolatoare pentru extracția în curent continuu

Stocarea intermediară

Preparatele extractive sunt supuse la o stocare intermediară. in scopul determinării diferiților parametri caracteristici.

Condiționare

Repartizarea tincturilor în recipientele de condiționare primară se efectuează în instalații automatizate, prin metoda de dozare volumetrică (pe principiul seringii), care asigură un randament mare. Se condiționează în sticle de culoare brună, bine închise. de capacitate mică, până la 1000 g. -tarcare, grupare, ambalare.

Fîneturile se ambalează în mod asemănător cu soluțiile. Eticheta prevede marca întreprinderii producătoare, denumirea tincturii, concentrația, modul de păstrare pentru produsele puternic active și toxice. Flacoanele se introduc în cutii de carton și se ambalează, grupate într un număr variabil, în pachete.

II. 2. 14. Extractia prin presare

Acest procedeu de obținere a uleiurilor volatile se aplică în puține cazuri și numai la acele plante sau parți din plante în care uleiul volatil se găsește în cantitate mare, acumulat în glande secretoare dispuse superficial.

Foto 10. Instalație de presare

http://www.cimasitalia.it/images/olio03g.jpg

Industrial, procedeul se aplică pentru obținerea uleiurilor volatile din fructe citrice (lămîi, portocale, bergamot etc.).

Procesul constă în presarea mecanică, cu diferite dispozitive, a cojilor fructelor, dupa îndepartarea sucului. Împreună cu uleiul volatil sunt eliminate din coajă și alte substante: mucilagii, pectine, proteine, coloranți liposolubili, etc.

Există procedee în care uleiul volatil e extras din fructul întreg cu ajutorul unui dispozitiv prevăzut cu numeroase ace care practică înțepături superficiale în coaja fructului, concomitent cu trecerea lui sub jet cu apă.

Uleiurile volatile obținute pe această cale au calități superioare celor similare, obținute prin antrenare cu vapori de apă, deoarece sunt eliminați factorii care produc degradări asupra lor.

II. 2. 15. Adsorbția pe material adsorbant

Această tehnică constă în extracția odorantelor din flori prin adsorbția lor pe un suport cu o mare capacitate, cum ar fi: cărbunele activ, gelul de silice și cu solvenți. În primul rand datorită faptului că materia primă naturală nu vine în contact cu adsorbantul, poate sa,,supravețuiască" pe tot timpul extracției Aplicarea industrială acestui procedeu, sub numele de adsorbție dinamică, se practică în ultimile decenii și vizează în primul rand acele flori din care odorantele nu se pot obține decît prin enfleurage, cum sunt narcisele, zambilele , liliacul etc.

Instalația constă din camere în căre sunt depozitate florile pe rame suprapuse și distante. În plafonul acestor încăperi sunt dispuse coloane umplute cu absorbant.

Pe la partea inferioară se insuflă aer, cu ajutorul unor suflante, cum ar fi extracția la presiune redusă sau la suprapresiune cu gaze inerte (hidrogen, azot, bioxid de carbon etc.).

Cromatografia

Este una dintre cele mai importante și eficace metodă de separare și purificare a compușilor organici; e o metoda fizica de separare bazată pe distribuția componentelor dintr-un amestec între două faze: una fixă, denumită faza staționară, și mobilă, care străbate faza staționară. Faza staționară poate fi un adsorbant solid (cromatografie de adsorbție), un lichid depus pe suprafata unui suport solid (cromatografie de repartiție), un schimbător de ioni (cromatografie prin schimb ionic) sau un gel (cromatografie prin excluziune sterică).

Dintre numeroasele tehnici cromatografice, în prezent, se utilizează în special cromatografia în faza lichidă de înaltă performanța (HPLC), data fiind finețea prelucrărilor, reproductibilitatea și rapiditatea rezultatelor, dar limitativa din punct de vedere al volumului prelucrat.

Aceste procese în raport cu toate celelalte clasice prezintă avantajul separării, purificării sau al concentrării unui anumit compus într-o singura fază, la rece, fară intervenția unor reactivi chimici, cu un consum de energie foarte scăzut. Pe această cale sunt eliminate operatii suplimentare de purificare și se obțin produse calitativ obținute prin metodele clasice.

Foto 11. Cromatografe de lichide de înaltă performanță (HPLC) Hewlett-Packard http://www.google.ru/imgres?imgurl=

http://www.upc.edu/sct/es/fotos equipament/i 578 pct-cromatograf-gasos new.jpg

Ultrafiltrarea (UF)

Este un proces de separare a substanțelor coloidale și a compușilor cu masa moleculară cuprinsă între 500 si 500.000 Da, folosinduse filtrarea prin membrane la presiuni scăzute. Astfel, prin ultrafiltrare se rețin compuși macromoleculari de tipul virușilor, bacteriilor, biomoleculelor, substanțelor coloidale, dar trec prin membrană cele mai multe substanțe ionice sau cu mase moleculare mici [41-43].

Nanofiltrarea (NF)

Este un proces de baromembrană, situată între osmoză inversă și ultrafiltrare, care s-a dezvoltat puternic în ultimii ani. Prin nanofiltrare sunt îndepărtate moculele cu dimensiuni de cca. 0,001m. NF are loc la presiuni mai mici decat cele la care se desfăsoară osmoza inversă, deci costurile consumului de energie electrica sunt mai mici decît cele aferente osmozei inverse.

Osmoza inversa (OI)

Este deci un proces membranar prin care se îndepărtează soluția cu masa moleculară mică din soluție apoasă. La osmoza inversă, denumită și hiperfiltrare, forța motrice este de asemenea presiunea ca și în cazul micro-, ultra- și nanofiltrării. Fiind vorba de specii micromoleculare, devine importantă presiunea osmotică, care se manifestă, dupa cum se știe, prin apariția unei diferențe de presiune între două compartimente separate de o membrana semipermeabilă. Dacă se mărește presiunea pe partea soluției mai concentrate se reduce fluxul de solvent iar la depașirea presiunii osmotice transportul de solvent are loc în sens invers.

Aceasta duce la îmbogățirea mai avansată a compartimentului de concentrație mai ridicată și are loc o separare de substantă. Pentru a se preveni osmoza normală se lucrează la presiuni mari (10-100 bari), mai ridicate decît presiunea osmotică a soluției, care acționează în sens invers. Concentrarea extractelor prin procedee membranare se realizează în instalații de laborator sau instalații automatizate la nivel semiindustrial/ industrial.

CAPITOLUL III. PROCSAREA AVANSATĂ A PLANTELOR MEDICINALE PENTRU UTILIZARE ÎN COSMETICĂ. BAZELE TEORETICE ALE PROCESULUI DE EXTRACȚE

III. 1.

În comparație cu produsele cosmetice, la baza cărora se află substanțele chimice, fitocosmetica pe bază de ingrediente vegetale, are o acțiune neagresivă asupra pielii, din cauza asemănării celulelor plantelor și a celor umane. Fitocosmeticele se adresează tuturor tipurilor de ten, fiind recomandate și pielii sensibile a copiilor. Efectele plantelor indicate pentru îngrijirea igieno-cosmetică a feței, ochilor, gurii, părului, picioarelor și corpului în ansamblu se datorează principiilor active din extractele concentrate preparate și care determina acțiunea lor terapeutică dupa cum urmează:

Cosmetica naturală se bazeaza pe tot ce oferă natura, de la uleiuri volatile, obținute din plante, la grasimi naturale de origine diversă:

(ceara de albine), substanțe ceroase din pește (balenă, delfin, cașalot) și pînă la ingredient activi din fructe, flori, rădăcini de plante sau tulpini de arbori. Fie că se folosesc sub forma de infuzii, uleiuri, tincturi, pastile, bețisoare parfumate, produse cosmetice diferite:

preparate cosmetice pentru îngrijirea feței – creme și unguente, loțiuni, geluri, emulsii de curatat și pentru îngrijirea pielii, măsti cosmeticale, substanțe liofilizate, preparate contra pistruilor și petelor, farduri și cosmetice pentru machiaj,

preparate pentru îngrijirea dinților și a gurii – paste de dinți, prafuri, apă de gură, sprauri bucale.

preparate pentru îngrijirea ochilor – creme, unguente, solutii,

preparate pentru îngrijirea părului – șampoane, briantine, loțiuni, măsti, creme și ape de păr, tonice capilare.

preparate pentru îngrijirea măinilor și unghiilor – creme, lotiuni, emulsii emoliente și sprauri, pastă pentru albirea mănilor și îndepărtarea petelor, soluții pentru îngrijirea unghiilor.

preparate pentru îngrijirea picioarelor – creme, unguente, alifii, pentru calcaie, calozităti, bătături, degerături, preparate sicative, antimicotice, pentru masaj,

preparate deodorante și sprauri antisudorifice pentru corp,

preparate cosmetice masculine – creme, emulsii, sprauri, soluții, loțiuni pentru ras și dupa ras,

preparate destinate îngrijirii copiilor – unguente, creme, paste, loțiuni, emulsii, uleiuri, pudre, săpunuri, șampoane,

preparate pentru baie – săruri de baie, cuburi și tablete de baie, uleiuri de baie, spume de baie etc,

săpunuri de toaletă și săpunuri medicinale,

produse de parfumerie.

O trăsătură comună tuturor materiilor prime cosmetice, în afara de marea lor diversitate, o constituie puritatea deosebită ce trebuie să o aibă și lipsa de toxicitate. Industria produselor cosmetice deține recordul din punct de vedere al frecvenței de apariție a noului, chiar în cazul produselor de serie – fabricate în flux continuu sau discontinuu. De aceea, din multitudinea tipurilor de produse cosmetice ce se pot obține prezentăm în continuare numai preparate cu valoare de model reprezentativ de produse, schemele tehnologice de obținere fiind redate în:

Sapunurile de toaletă, cele organice și săpunurile medicinale (cu proprietăți curative). Se pot fabrica săpunuri lichide sau solide.

Materiile prime din care se obțin sunt reprezentate de grăsimi animale purificate (supergresate cu lanolină, derivați ai lanolinei, colesterina sau crema), grăsimi și/sau uleiuri vegetale, glicerina vegetală, ce sunt esterificate cu soluție de hidroxid de sodiu. Substanțele active respective (extracte din plante cu anumite proprietăți medicinale sau aromatice, sulf, ichtiosulfonat de amoniu, borax etc.) se întroduc, în săpunul organic sau în săpunul medicinal, în momentul mărunțirii săpunului în mori sau în timpul malaxării, încorporarea perfectă efectuîndu-se în continuare prin valtuirea acestora.

Șampoanele pentru păr se fabrică sub formă fluidă sau de cremă ori mai rar din praf. Formulele de sampoane se bazează pe alchisulfonați, alcooli polietoxilați, alchiletersulfați împreună cu adaosuri ce pot fi: lanolina, ou, lecitina, vitamina F, extracte vegetale (tincturi, infuzii, decocturi sau diferite principii active) etc.

Pastele de dinți sunt suspensii de substanțe solide constituit din substanțe mucilaginoase macerate în apă. Avănd în vedere scopul în care sunt folosite pastele de dinți e necesar un control riguros al calității tuturor materiilor prime, căt și asigurarea condițiilor optime de igienă în timpul fabricării.

Cremele de ras sunt produse cu consistență păstoasă. Se fabrică în două calități: creme spumoase- cu un conținut de circa 38 % acizi grași- și nespumoase, primele fiind cele mai raspăndite. Ca materii prime se folosesc: stearina, acidul miristic sau palmitic, uleiul de cocos, hidroxid de sodiu sau potasiu, trietanolamina, iar ca adaosuri: glicerina, acidul boric, mentolul, lanolina sau derivații ei, extracte de plante medicinale si/sau aromatice, tenside.

Produsele de parfumerie alcoolice – ape de colonie si de toaletă- se obțin prin inglobarea compozițiilor de parfum într-un excipient, cu rol de solvent sau de vehicul, ce poate fi lichid, solid sau cremos. Cei mai utlizați sunt excipienții lichizi, în special alcool etilic, ca atare sau în amestec cu apa.

Cosmetice pentru machiaj. Cele mai importante sunt pudrele și fardurile, roșul de buze, lacurile de unghii și vopselele de par. Materiile prime de bază pentru pudre și farduri sunt: talcul, caolina coloidala, oxidul de zinc și dioxitul de titan, stearatul de zinc și de magneziu, carbonatul de calciu, de magneziu și hidroxi-carbonatul de magneziu, pudra de mătase, coloranții naturali (pigmenți) și sintetici, parfumul etc. În cadrul pudrelor compacte- pe lănga cantități reduse de lanolină se adaugă ca lianți – mucilagii sau esteri grași pentru a ajuta compactarea, ca exemplu: stearați, miristați, plamitați de izopropil, ceruriamidon și chiar un emulgator.

Cosmetice antisolare- se prezintă sub formă de loțiuni, creme sau emulsii fluide. Schematic ele sunt constituite dintr-un excipient substantă filtrantă sau ecran și adjuvanții cu rol de îngrijire a pielii ce a fost expusă soarelui și în general intemperiilor atmosferice.

Produsele cosmetice sub formă de aerosoli cuprind preparate prezentate în ambalaje presurizate, indiferent de aspectul jetului la iesirea din ambalaj. Acest fel de produse se mai numesc și „sprauri” adică produse care se pulverizează.

În continuare sunt prezentate cîteva plante medicinale cu aplicabilitate în cosmetica.

III. 1. 2.

1. Anghinarea (Cynara scolymus, Fam. Asteraceae (Compositae)

Avănd importante proprietăți antioxidante datorate conținutului ridicat de polifenoli și flavonoizi, extractul apos de anghinare este un agent promițător de protecție a celulelor în fața stresului oxidativ, cu efect revitalizant, de stimulare a metabolismului cellular. Cremele, loțiunile, emulsiile și uleiul de anghinare sunt destinate tenurilor grase, comedogene (cu puncte negre), asfixice, cu imperfecțiuni, pigmentate și deshidratate, ajutănd la normalizarea funcționării glandelor sebacee.

2. Armurariu (Silybum marianum, Fam. Compositae (Asteraceae)

Extractul de armurariu este un adjuvant în bolile pielii, avănd un puternic effect antioxidant și importante proprietăti fitogeriatrice (de regenerare celulară), datorită acidului fumaric. Alături de extracte de pătrunjel, crețușca, suc de aloe și alte ingrediente natural, întră în compoziția unor creme intensive cu efect de albire pentru tenurile pistruiate, pătate și în compoziția unor măsti pentru tenurile îmbătrănite, devitalizate.

Firmele de cosmetice renumite (Clinique, Estee Lauder) folosesc extractul de armurariu în compoziția unor săruri de lifаting facial, creme de regenerare a pielii si refacerea zonei din jurul ochilor, în săruri și produse de baie sau pentru îngrijirea corpului.

3. Cimbrul de cultură (Thymus vulgaris L., Fam. Labiatae)

Principiile active din cimbru – ulei volatil, rezine, tanin, acid cafeic, acid ursolic, substante flavonoide și triterpinoide, serpilina, principiu amar, săruri аminerale, antiseptice vegetale, conferă acestuia importante proprietăți antiinfecțioase, fiind un bun antibiotic, un potentator al efectului antibioticelor de sinteză și întărind capacitatea organismului de a se autoapara. Această proprietate il face extrem de util în tratarea tenurilor acneice asfixice, papulopustuloase și nodulochistice precum și în alte afecțiuni dermatologice, fără să irite pielea și avănd un efect dezodorizant. Produsele se pot comercializa sub formă de creme, loțiuni, geluri, unguente, emulsii, măsti cosmeticale, sprauri pentru pulverizare cu infuzii de cimbru, deodorante, șampoane, ulei esențial sau alte preparate cu rol cosmetic si dermato-cosmetical. Cimbrul este un reconfortant și un bun stimulent al circulatiei periferice. Folosit în produsele pentru baie, acesta fortifică corpul și are acțiune favorabilă în tratamentul plăgilor supurative.

4. Gălbenele (Calendula officinalis L., Fam. Asteraceae)

Larg utilizate în cosmetică, florile de gălbenele conțin substanțe proteice, ulei volatil, saponine, glicozide, carotenoide, xantofilina, flavonoide, fermenți, mucilagii, vitamina C, săruri organice, ce conferă extractului de gălbenele proprietăți antiseptice, antiinflamatoare, calmante, revitalizante, nutritive, grăbind epitelizarea și asigurănd o cicatrizare estetică. Are efecte deosebite în tonificarea și îmbunătățirea aspectului general al pielii și se recomandă în toate tipurile de ten și în mod special pentru pielea sensibilă, delicată, uscată, cu fragilitate capilară, supusă înroșirii și iritării sau cuperozei, atenuănd roseața pielii.

Principiile active din gălbenele, folosite în diferite produse cosmetice stimulează circulația săngelui la nivelul țesuturilor favorizănd regenerarea stratului hidrolipidic alterat și întărind puterea de apărare epidermică, pentru o protective eficientă si durabilă. Efectul calmant al florilor de galbenele este apreciat și în cosmetică și igienă oculară, sub formă de infuzii, decoct, creme, unguente, alifii etc. Pentru îndepărtarea calozităților (pielea întărită de la nivelul picioarelor) uleiul

de gălbenele dă rezultate foarte bune, fiind emolient și epitelizant. Întra În compoziția unor creme (de fată, de maini, de corp), în lapte demacheant, loțiuni, creme fluide hidroprotective, măsti gel și alte produse anticelulitice, antirid, nutritive, hidratante, tonice, pentru tenuri pigmentate, dermatocosmetice, loțiuni.

III. 2. Bazele teoretice ale procesului de extracție

În procesul extracției predomină fenomenele de difuziune bazate pe echilibrarea raportului de substanțe dintre conținutul celulelor produsului vegetal și al solventului.

Fig. 11. Fluxul tehnologiei de extracție

Procesul de extracție are loc în sistemul corp solid- lichid. Extracția lichid-lichid se utilizează doar în cazul purificării extractelor obținute din produsele vegetale sau al substanțelor pure.

Spre deosebire de procesul de dizolvare, în care substanța trece total în solvent, în cazul extracției are loc doar un transfer parțial, cu formarea a două faze :

– soluția principiilor active din celulele și spațiile in- tercelulare ale produsului vegetal ;

– soluția cu substa nțe extractive în solventul care înconjoară produsul vegetal.

Transferul dintr-o fază în alta are loc cât timp există între ele o diferență de concentrație, care genereazăprocesul de extracție ; acest transport al principiilor active în solvent are loc în urma difuziunii moleculare și a curenților de convecție.

Difuziunea moleculară are loc ca rezultat al mișcării haotice, neregulate a moleculelor aflate la frontiera dintre faze și poate fi exprimată matematic prin ecuația Iui FICK modificată : reprezintă cantitatea de substanță (kg) difuzată în timp (s), prin suprafața de 1 m2, grosimea stratului de 1 m și diferența de concentrație de 1 kg/m3; semnul (-) orientează procesul de extracție in direcția micșorării concentrației (în celula plantei);

= masa substanței difuzate în kg ;

– Ps2 = gradientul de concentrație, în kg/m3;

= suprafața de contact a fazelor, în m2;

= grosimea stratului, în m;

= timpul de difuziune. în secunde.

Conform acestei relații, cantitatea de principii active difuzată în solvent este direct proporțională cu diferența dintre concentrații, suprafața de contact a fazelor, timpul de difuziune, coeficientul de difuziune și invers proporțională cu grosimea stratului.

Se formează curenți de convecție în urma transferului de principii active în porțiuni mici de soluție, datorită diferenței de densitate a soluției și a solventului, coloanei hidrostatice de lichid, schimbărilor de temperatură. O convecție forțată are loc în condiții de schimbări hidrodinamicc : agitare, vibrație, turbulență.

Cantitatea de substanță transferată prin difuziune și curenți de convecție se calculează după relația :

dms = -B(PS1 PS2) ds dt. în care :

dms = masa de substanță transferată din faza lichidă în torentul de mișcare al unui alt lichid, în kg;

B = coeficientul de difuzie prin convecție. care arată canti-tatea de substanță transferată timp de 1 s prin suprafața de 1 m2. când diferența de concentrații este de 1 kg/m3;

Procesul de extracție depinde de structura și proprietățile fizico-mecanice ale celulelor produsului vegetal. În general, se extrag principiile active din produsul vegetal uscat și pentru aceasta solventul trebuie să străbată bariera celulară.

La uscarea produsului vegetal, celula își schimbă proprietățile sale și ca urmare membranele celulare își pierd semipermeabilitatea, devin poroase (cu un număr de pori până la 20.000 și mai mulți, având un diametru de la 0,2-0,3 mm până la zeci și sute de nanometri).

Procesul de extracție capătă un caracter de dializă prin acest perete poros și are loc în mai multe etape :

– pătrunderea solventului în produsul vegetal (îmbi- bare și gonflare) :

– umectarea substanțelor aflate în celulă ;

– extracția principiilor active din celulele sfărâmate;

– transferul de substanțe de la suprafața produsului vegetal în solvent, aducerea lor în soluție.

Procesul de pătrundere a solventului in celulă este determinat de gradul de hidrofilie a produsului vegetal, natura solventului și mărimea porilor pereților celulari.

De obicei pătrunderea solventului în capilare este difi¬cilă, datorită aerului care se află în ele.

Procesul de umectare și de pătrundere a solventului este facilitat de utilizarea substanțelor tensioactive (0,01-0,1%), care micșorează tensiunea superficială la frontiera dintre faze, în urma difuziunii prin porii peretelui celular, solventul pătrunde în interiorul celulei, vine în contact cu sucul celular uscat, unde au loc desorbția și dizolvarea principiilor active.

Transferul substanțelor dizolvate în sucul celular prin porii peretelui celular, în spațiul intercelular și mai departe, la suprafața produsului vegetal, se efectuează în urma difuziunii interne.

Difuziunea internă este alcătuită din :

– difuziune prin porii membranei celulare, care depin de gradientul de concentrații pe ambele părți ale peretelui celular, numărul și diametrul porilor și difuziunea moleculară liberă, care transportă substanțele de pe suprafața celulelor.

Concomitent cu pătrunderea solventului în produsul vegetal se formează un torent de lichid contraflux. cu conținut în principii active, așa încât viteza generală de extracție va depinde și de diferența mișcărilor de solvent și soluție.

Fig. 12. Structura stratului difuzional de frontieră :a) stratul difuzional în mișcare, b) substrat difuzional.

Substanțele transportate la suprafața particulelor de produs vegeta trec în stratul difuzional de frontieră.

Viteza de transfer depinde, mai departe, de grosimea acestui strat care, la rândul ei. depinde de viteza de mișcare a solventului, de viscozitatea lui. de distanța dintre straturi cu concentrații diferite. Grosimea stratului difuzional permanent se schimbă în funcție de deplasarea solventului. În cazul în care solventul și produsul vegetal se află în repaus relativ, stratul difuzional se egalează cu grosimea stratului de lichid aflat în repaus.

Transferul de substanțe în stratul difuzional va avea loc datorită difuziunii moleculare. în urma mișcărilor imense de lichid, stratul difuzional se micșorează și trece în substratul difuzional.

La mișcarea turbulentă a lichidului, grosimea stratului difuzional poate fi egalată cu zero și atunci difuziunea moleculară este substituită prin difuziunea de convecție.

Astfel procesul de extracție din produsul vegetal este alcătuit din trei etape principale :

transportul de substanțe în interiorul produsului vegetal, a cărui viteză este caracterizată de coeficientul difuziunii interne (D,);

transportul ele substanțe în sucul celular și în stratul diluzional de frontieră, determinat de coeficientul difuziunii moleculare libere (Dm);

transferul prin convecție, caracterizat de coeficientul difuziunii prin convenție (B).

Suma coeficienților de transfer (K) al principiilor active este determinată de relația :

nDi Dm B

B. Dj, n și Dm sunt coeficienții corespunzători procesului de extracție ;

r <- mărimea particulelor, în metri; si grosimea stratului difuzional de frontieră, în metri.

La finele extracției, după înlăturarea reziduului datorita gonflării, o parte din lichid și principiile active sunt reținute în acesta, ele constituind pierderile la difuziune <Pd. care se calculează conform relației:

Pd=„,( Vi • m,) :Vo,

în care:

V1 = cantitatea de solvent reținută de reziduu, în litri;

Vo = cantitatea inițială de solvent, în litride reziduu. în kg.

Pentru micșorarea pierderilor se recurge la stoarcerea reziduului (prin presare) sau la extracția fracționată, care permite epuizarea produsului vegetal.

În procesul de dizolvare extractivă intervin o serie de factori, care depind de produsul vegeta : natura produsului vegetal, umiditatea sa, gradul de mărunțire și umectarea sa înainte de extracția propriu-zisă.

Pentru extracție se recomandă folosirea unui coeficient de flotă = cantitatea de solvent, raportată la cantitatea de produs vegetal supus extracției, de 150-500%, mărimea lui variind în funcție de particularitățile condițiilor de producție (natura și calitatea produsului vegetal, gradul de mărunțire). O cantitate de solvent, variabilă în funcție de umiditatea inițială a produsului vegetal, este absorbită de acesta și se pierde o dată cu evacuarea epuizatului.

Folosirea unui coeficient de flotă ridicat este neren-tabilă, deoarece conduce la obținerea unei soluții extractive foarte diluate, a cărei filtrare și concentrare necesită un consum mare de energie. Pe de altă parte, cantitatea de solvent, ce s-ar găsi deasupra materiei vegetale, n-ar mai fi în contact cu faza solidă și deci ar participa mai puțin la extracție.

pH-ul mediului

Acest parametru are o mare importanță în obținerea unui randament optim în principii active. în general, pentru soluțiile extractive apoase, adăugarea de acizi favorizează extracția cu apă sau alcool a alcaloizilor, iar asocierea de substanțe alcaline este indicată pentru pro-dusele vegetale care conțin saponine acide, prevederi înscrise de F.R. X la monografia de generalități și pre-zentate anterior.

Și pentru unele tincturi și extracte vegetale se pot indica modificatori de pH ai mediului extractiv. Astfel, pentru extractul uscat de 1 icviriția se utilizează metoda de percolare cu apă și soluție de hidroxid de amoniu diluată ; extractul de opiu se obține prin macerare cu apă și iGluție de acid fosforic diluat; extractul fluid de corn de secară se obține prin dizolvarea extractului de corn de secară uscat în amestec cu apă, alcool, acid tartric ș-r acid ascorbic.

De asemenea, tincturile se obțin prin diferite procedee de extracție, ca macerare, macerarea repetată, percolare, cu alcool de diferite concentrații și adaos de acizi : formic. fosforic. clorhidric.

Substanțe tensioactive

Adăugarea a 0,01-0,1% substanțe tensioactive la solvent duce la îmbunătățirea procesului de extracție: se mărește cantitatea de principii active extrase – alcaloizi, heterozide. uleiuri volatile ; de asemenea se poate utiliza o cantitate mai mică de

și solvent.

Astfel poate fi obținută o importantă economie de timp, energie si materiale.

Substanțele tensioactive micșorează tensiunea superficială a solventului măresc gradul de umectare, în plus prezintă proprietăți de solubilizare a principiilor active.

Agitarea, durata de extracție și temperatura

În stare de repaus, procesul de difuziune prin membrana celulară încetează, datorită stabilirii unui echilibru între concentrația soluției din celulele plantei și lichidul extractiv, care le înconjoară, fapt care impune agitarea repetată a amestecului de produs vegetal-solvent. Astfel se egalizează concentrația de principii active extrase, în tot lichidul extractiv.

În cazul soluțiilor extractive apoase, F.R. X prevede următoarele:

– pentru macerare ; în timpul de contact de 30 minute, dintre produsul vegetal și solvent, la temperatura normală, se va agita de 5-6 ori;

– pentru infuzare și decocție, nu prevede agitare.

Agitarea este utilizată în procesul de preparare a tincturilor prin macerare.

În procedeele de extracție prin turboextracție și vibroextracție se aplică o agitare mecanică a amestecului, ceea ce scurtează durata extracției la 5-10 minute, față de metodele de macerare sau percolare, la care durata ope¬rației este de 10 zile, la temperatura obișnuită. Dar în cazul percolării, intervine și viteza relativă de traversare a solventului prin masa de produs vegetal, astfel încât solventul este reîmprospătat în mod continuu.

În proiectarea industrială a percolatoarelor, E. VILLA propune următoarea relație, care stabilește timpul necesar de contact pentru a se obține starea de concentrație Cj – C2 (diferența între concentrația principiului activ din produsul vegetal, la începerea și terminarea extracției):

Pentru micșorarea timpului de dizolvare este necesar ca S. v și diferența C, – C2 să fie cât mai mari, ceea ce se realizează printr-o mărunțire avansată a produsului vegetal, prin mărirea coloanei de percolare sau percolare forțată (cu o pompă de circulație) și prin înlocuirea cu solvent proaspăt.

În cazul soluțiilor extractive apoase, timpul de extracție indicat de F.R. X este, în general, de 30 minute pentru macerare, infuzare și decocție, la care se adaugă cele 5 minute, pentru umectarea produsului vegetal. Acest timp este calculat în primul rând în funcție de randamentul extracției cât și pentru a reduce cât mai mult o eventuală posibilitate de invadare cu microorganisme.

Pentru ca extracția să decurgă în bune condiții, scăde-rea temperaturii trebuie să se producă lent; în acest scop se utilizează recipiente acoperite și cu pereții groși (sticlă, porțelan, inox).

Temperatura de extracție este dependentă de volumul ocupat de produsul vegetal, intensitatea sursei de căldură (care poate fi reglată), câi și de materialele din care sunt fabricate recipientele de extracție.

Din legile difuziunii reiese că ridicarea temperaturii accelerează procesul de extracție, dar numai în cazul când se utilizează apa ca solvent.

Extracțiile cu alcool sau eter se efectuează numai la temperatura camerei (alteori mai jos), deoarece creșterea temperaturii duce Ia pierderea solvenților volatili, condițiile de lucru se complică și apare pericolul de explozie.

Temperatura ridicată de extracție se recomandă pentru extragerea principiilor active din produsele vegetale dure. lemnoase, cu textura compactă : rădăcini, rizomi și scoarțe, frunze coriace.

CONCLUZII

Pentru extracția plantelor medicinale se poate alege oricare din metodele de extracție prezentate, ținand seama, în afară de avantajele și dezavantajele fiecărei metode prezentate anterior, și de următorii factori:

daca planta conține principii active termolabile se vor alege metodele de extracție la rece: macerare, percolare și extracția în contracurent; pentru principii active termostabile se aleg de regulă extracția Soxhlet (cănd se utilizează ca solvent etanolul sau alți solvenți organici) sau decocția (cand se utilizeaza ca solvent apa distilata).

standartizarea timpului de extracție: un timp de extracție insuficient conduce la o extracție incompletă, respectiv un timp de extracție prea lung conduce la extracția și a unor compuși nedoriți, iar procesul devine nerentabil economic.

Numarul de extracții necesar pentru o extracție completă este la fel de important ca și durata fiecărei extracții.

S-au îmbunătățit mult formele farmaceutice obținute din plantele medicinale, se cunosc principiile active la majoritate, ceea ce a permis standardizarea lor și administrarea unor doze bine stabilite.

Au fost izolate în stare pura numeroase principii active vegetale, prin transpunerea pe cale industrială a tehnologiilor, ceea ce a contribuit la ridicarea prestigiului și încrederii în fitoterapie și a permis obținerea unor derivații de semisinteză, care să corecteze anumite caractere ale plantelor naturale (solubilitate, eficiență).

Medicamentele de origine vegetală sunt mai bine tolerate de organismul uman, fenomenele secundare și reacțiile adverse fiind mult mai mult semnalate decât pentru moleculele realizate prin sinteză, deci neexistente în natură, la care de multe ori se observă fenomene alergice.

S-a finalizat inventarierea rezervelor de plante medicinale și s-au introdus în cultură speciile medicinale valoroase, care asigură materia primă necesară realizării la scara industrială a medicamentelor de origine vegetală

Secolul XXI este momentul nașterii unei noi științe în care prepararea și validarea formelor bazate pe diferite extracte din plante este făcută de către specialiștii capabili să satisfacă cerințele care utilizează fitoterapia ca mijloc profilactic și de menținere a sănătății.

Bibliografie

1. Alexan, M. Gidul micului culegător de plante medicinale. București: Ed. Trustul Plafor, 1976. 81 p.

2. Amorosa, M. Principii de Tehnică farmaceutică. Bologna: 1992. 537. p.

3. Ana Francisca; Mihailescu, Ion; Luputiu, Ion. Exploatarea și întreținerea utilajelor și instalațiilor din industria chimică. București: Editura Didactică și Pedagogica, 1991. 380 p.

4. Avram, R; Andronescu, E; Fuzi, I. Botanică farmaceutică. București: Ed. Didactică și Pedagogică, 1981, 457 p.

5. Bojor, Ovidiu; Popescu, Octavian. Miracolele terapeutice ale plantelor. București: Ed. Edimpex-Speranța, 1993. 241 p.

6. Bojor, O. Ghidul plantelor Medicinale Și Anatomice. De La A LA Z. București: Ed. Fiat Lux. 168. p; 202. p.

7. Bojor, O, Popescu O. Fitoterapia tradițională și modernă. București: Ed. Fiat-Lux, 129 p.

8. Bojor. Ovidiu; Popescu, Octavian. Miracolele terapeutice ale plantelor. București: Ed. Edimpex-Speranța, 1993. 248 p.

9. Constantinescu, Gr. D. Plante medicinale. București: Ed. Medicală, 1979. 96 p.

10. Chiru, T. Analiza chimică a plantelor medicinale. Chișinău: Ed. Universitas, 1993, 83 p.

11. Ciulei, I.; Grigorescu, E.; Stănescu, U. Plante medicinale – Fitochimie și Fitoterapie vol.I. București: Ed. Medicală, 1993. 250 p.

12. C.Stan, I; Craciun, Z; Hlasci. Exploararea și întreținerea utilajelor din industria chimică. Bucuresti: Editura Didactică și Petagogică, 1993. 543 p.

13. Chirilă, P. Medicina naturistă. București: Ed. Medicală, 1987. 310 p.

14. Barbaroșie, I; Ciobanu N. Tehnologia medicamentelor industriale. Chișinău: Ed. Știința, 1993. 493 p.

15. Ciulei, I.; Grigorescu, E.; Stănescu, U. Plante medicinale-Fitochimie și Fitoterapie vol.II.București: Ed.Medicală, 1993. 650 p.

16. Em.Bratu, Procese și utilaje.Vol. II. București: Editura Tehnica, 1969. 260 p.

17. Fauron, R; Moatti, R; Donadieu, Y. Ghid practic de fitoterapie. Paris: Ed. Maloine, 1984. 176 p.

18. Farmacopeea Română, Ed. X-a, București: Ed. Medicală, 1993. 920 p.

19. Fischer, E. Dicționarul plantelor medicinale. București: Ed. Gemma Press, 2000. 177 p.

20. Florea, V. Plante medicinale. Chișinău: Ed. Universitas, 2009. 25 p.

21. Gr.Constantinescu. Plantele medicinale. București: Ed. Medicală, 1979. 209 p.

22. Geiculescu, Virgil. Bioterapie. Remedii naturiste. Iași: Ed. Polirom, 2007. 356 p.

23. Gheorghe, Grigore. Plante medicinale de la A la Z. Tratamente fitoterapeutice. București: Ed. Ștefan, 2008. 359 p.

24. Hofigal. Homeopatie-Fitoterapie Galenice.București: Ed.Hofigal, 2005. 400p.

11. Istudor. V. Farmacognozie, fitochimie, fitoterapie. București: Editura Medicală 1996, 115 p.

25. Ionescu; Stoian, P; Savopol, Em. Extracte farmaceutice vegetale. București: Editura Medicală, 1977. 155 p.

26. Kucerenko, N. E. Biochimia. Chișinău: Ed.Universitas, 1993. 450 p.

27. Ladîghina, E. Analiza chimică a plantelor medicinale. Chișinău: Ed. Universitas, 1993. 312 p.

28. Ministerul Petrolului din Romănia. Procese și aparate. București: Editura Tehnica, 1953. 272 p.

29. Mohan, Gh. Mica enciclopedie de plante medicinale și fitoterapie.

Ed.All, 1998. 130 p.

30. Nistreanu, A. Farmacognozie.Chișinău:Ed.Poligrafic, 2000. 672 p.

31. Nădășan, Valentin. Incursiune în fitoterapie. București: Ed. Viață și sănătate, 2004. 286 p.

31. Matcovschii, Constantin; Vasilie Procopișin. Gid farmacoterapeutic. Chișinău: Tipografia Centrală, 2004. 523 p.

33. Mohan. Gheorge. Mica enciclopedie de plante medicinale și fitoterapie. București: Ed. All, 1998. 414 p.

34. Ovidiu, Bojor; Octavian, Popescu. Fitoterapia tradițională și modernă. București: Ed. Fiat Lux, 2005. 625 p.

35. Parvu, C. Universul plantelor. Mică enciclopedie. București: Ed. Enciclopedică, 1997. 268 p.

36. Pașcanu, V. Tratament naturist integral. Iași: Ed. Moldova, 1994. 233 p.

37. Pașcanu, V. Tratament naturist integral.București:Ed.Cogito, 1991. 176 p.

38. Pârvu, C. Universul plantelor. București:Ed.Enciclopedică, 1991. 598 p.

38. Rusu, V. Dicționar medical ed.IV-a.București: Ed.Medicală,2007. 808 p.

40. Stănescu, V. Tehnică farmaceutică. București: Editura Medicală, 1983. 213 p.

41. Speranța, A. Incursiune în medicina naturistă. Iași: Ed.Polirom, 2010. 666 p.

42. Stănescu, U; Hăncianu, M.; Miron, A. Bazele farmaceutice,farmacologice și clinice ale fitoterapiei vol.1,2. Iași: Ed.Gr.T.Popa, 2002. 360 p.

43. Stănescu, U.; Hăncianu, M.; Miron, A. Plante medicinale de la A la Z vol.1, 2. Iași: Ed.Gr.T.Popa, 2004. 320 p.

44. Tămaș, M.; Oniga, I. Produse fitoterapeutice romanești. Cluj-Napoca:

Ed.Polirom, 2000. 920 p.

45. Teleuță, Alecsandru; Colțun, Maricica. Plante medicinale. Chișinău: Ed. Litera internațional, 2008. 335 p.

46. Teleuța, Alexandru. Plante medicinale. Chișinău: Ed. Universul plantelor, 335p.

Surse: internet

.

4. CONCLUZII

Perfecționarea metodelor de extracție este esențială pentru obținerea cât mai cuprinzătoare a

compușilor de substanțe bioactive din resursele vegetale, concomitent cu izolarea și standardizarea

fiecărei substanțe componente a extractului.

Metoda de extracție în gaze la presiuni subcritice face posibilă valorificarea optimă și „totală“ a

potențialului produselor vegetale și fungice (compuși bioactivi lipo și hidrosolubili). Metoda este

perfect aplicabilă pentru obținerea noilor bioproduse care să permită prelucrarea superioară a plantelor

și ciupercilor comestibile din compoziția preparatelor respective.

Tehnologiile privind extracția principiilor active și de condiționare a extractelor vegetale vor

permite ridicarea nivelului calitativ al procesării, cu posibilitatea obținerii de alimente inovative.

Tehnicile perfecționate de obținere a extractelor de compuși bioactivi din plante oferă o largă

aplicabilitate în industria alimentară, farmaceutică, textilă sau cosmetică, adică, duc la obținerea unor

alimente inovative de tipul alimentelor funcționale, a nutraceuticelor, a alimentelor compozite de

excelență, precum și, pot fi folosite în procesul de fabricare al anumitor medicamente, pigmenți

naturali alimentari sau industriali, arome alimentare sau cosmetice etc.