Спосіб виділення біологічно активної речовини з сировини рослинного походження

Реферат: Спосіб виділення біологічно активної речовини з сировини рослинного походження передбачає виділення біологічно активної речовини за допомогою електричної вакуумно-конденсаційної установки, яка містить вакуумну камеру з щонайменше однією герметичною кришкою, блок управління нагрівом, блок управління вакуумним насосом та блок управління холодильним пристроєм. Виділення біологічно активної речовини здійснюють шляхом сушіння сировини рослинного походження при температурі від 35 С до 41 С у розрідженому повітрі вакуумної 2 2 камери з тиском від 0,3 кг/см до 0,7 кг/см та конденсації парів, що утворюються в процесі сушіння. При цьому сушіння сировини рослинного походження здійснюють за допомогою електронагрівальних елементів та шляхом продування шару цієї сировини парами, що утворюються в процесі сушіння у вакуумній камері, за допомогою щонайменше одного вентилятора. UA 79824 U (12) UA 79824 U UA 79824 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель, що заявляється, належить до процесів виділення біологічно активних речовин з сировини рослинного походження і являє собою спосіб отримання рідини, яка містить біологічно активні речовини, шляхом конденсації парів, що утворюються в процесі сушіння сировини рослинного походження, яка містить біологічно активні речовини, шляхом передачі тепла від джерела нагріву до сировини паром та випаровуванням при пониженому тиску, і може бути застосована у фармацевтичній галузі. З рівня техніки відомий спосіб отримання біологічно активних речовин з рослинної або тваринної сировини, який передбачає подрібнення сировини в стані природної вологості, нагрів з отриманням суміші парів екстрагента і біологічно активних речовин, конденсацію отриманої суміші і виділення з неї щонайменше однієї біологічно активної речовини (Гавриленко И.В. Маслоэкстракционное производство. - М.: Пищепромиздат, 1960. - с. 230-233). Цей спосіб дозволяє порівняно швидко отримати якісну біологічно активну речовину, наприклад ефірну олію. Як екстрагент у цьому способі використовують воду, якою додатково змочують сировину, що обробляється, перед нагрівом. Однак використання зовнішнього екстрагента, а саме - додаткової води, робить неможливим отримання біологічно активної речовини у пропорціях, притаманних живій рослинній або тваринній сировині. Крім того, такий спосіб дозволяє отримувати тільки одну біологічно активну речовину, наприклад ефірну олію, вміст якої в рослинній сировині, як правило, не перевищує кількох відсотків, хоча відомо, що у сировині міститься декілька десятків відсотків біологічно активних речовин і об'єм їх розчинів у внутрішній рідині сировини, що обробляється, сягає 50-80 %. Також відомий спосіб отримання біологічно активних речовин з рослинної або тваринної сировини, який включає подрібнення сировини, що обробляється, в стані природної вологості, нагрів її НВЧ полем з отриманням суміші парів екстрагенту і біологічно активних речовин, конденсацію отриманої суміші і виділення із неї щонайменше однієї біологічно активної речовини. Як екстрагент у цьому способі використовують гази і рідину, які містяться у сировині, що обробляється. При цьому після виділення щонайменше однієї біологічно активної речовини сконденсований екстрагент щонайменше один раз з боку, протилежного виходу суміші парів, подають в сировину, що обробляється, для повторної взаємодії з ним (патент Російської Федерації № 2029559; МПК: А61K 35/78, С11В 9/02, B01D 11/02; опубл. у 1995 році у бюл. № 6). У цьому способі після щонайменше одної повторної взаємодії екстрагента з сировиною, що обробляється, в процесі нагріву НВЧ полем в сировину подається додатковий екстрагент. Це дозволяє за рахунок його взаємодії з розвиненою активною поверхнею капілярів і клітин, яка утворюється після їх руйнування на перших стадіях технологічного процесу, отримати додаткову кількість біологічно активних речовин, які не взаємодіють з екстрагентом. Головним недоліками цього способу є потреба у спеціальному обладнанні, а саме НВЧ установки спеціальних розмірів і габаритів. НВЧ поле не є природним для речовин рослинного походження і завдає руйнування стінок капілярів і клітин речовини, що обробляється, за рахунок гідродинамічних і кавітаційних впливів при їх індукційному розігріві. Це, у свою чергу, впливає на внутрішню структуру сировини, що обробляється, зменшуючи її біологічну активність. Застосування додаткового екстрагента також забруднює первинний продукт обробки своїми компонентами, що негативно впливає на біологічну активність речовини, що видобувається. Найбільш близьким до рішення, що заявляється, є спосіб за патентом США № 4251923 (опубл. у 1981), який, в тому числі, може використовуватися і для отримання біологічно активних речовин з сировини рослинного походження. Цей спосіб є найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, оскільки в ньому застосоване сушіння у розрідженому просторі. Такий процес включає розміщення шару сировини (речовини, яка висушується) у замкненому об'ємі, в якому підтримують розрідження від 600 до 1 мм рт. ст. Шар сировини продувають теплоносієм (осушувальним газом). При цьому випарувані з сировини, що висушується, пари води і летючі складові змішують з осушувальним газом. Після цього отриману суміш пропускають через адсорбер, де відбирають летючі складники у формі порошку. Аналіз цього способу свідчить про те, що очистка в адсорбері суміші парів води, летючих складових і осушувального газу, які випарувані з сировини, що висушується, від летючих складових призводить до забруднення лікарського препарату, що виробляється з них, компонентами осушувального газу, що знижує біологічну активність речовин, які одержуються. Крім того, при реалізації такого способу в процесі сушіння біологічно активні речовини отримуються у водному розчині, тобто в тих умовах, в яких вони існують в рослинах. А після проведення очистки в адсорбері водяну пару відганяють. Надалі отримані біологічно активні речовини використовуються у формі порошку. 1 UA 79824 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Існують достовірні дані про визначальну регуляторну роль води у біологічних системах, до яких належать і лікарські рослини, з яких отримуються біологічно активні речовини. Встановлено, що вода діє на стан і функціональні характеристики різних біологічних структур, починаючи від макромолекул білків, біомембран і закінчуючи клітинним і більш високими рівнями організації подібних систем. Властивості і структура води, яка є основним компонентом як рослини, так і тіла людини, визначають фізико-хімічні механізми функціонування і стійкість біологічних систем, включаючи і можливості їхньої зміни під впливом вітамінів, ферментів, мікроелементів та інших біологічно активних речовин. Регуляторна роль води і, отже, її вирішальне значення в становленні рівноваги сил в межах даної біологічної системи значно змінюється і навіть втрачається під впливом дії тепла, холоду, тиску, забруднення, зміни кислотно-лужного балансу і турбулізації, оскільки при цьому змінюється структура води і її стан у дисперсних системах. Отже, при одержанні біологічно активних речовин з сировини рослинного походження з використанням останнього описаного способу, окрім забруднення лікарського препарату компонентами осушувального газу, додатково знижується біологічна активність речовин, що одержуються, при вилученні води, в якій вони розчинені, коли знаходяться у рослинах. Крім того, описане технічне рішення є достатньо складним, передбачає суттєві витрати та має низький рівень автоматизації процесу. Останнє описане технічне рішення вибране як найближчий аналог корисної моделі, що заявляється. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом застосування певних пристроїв та зміни етапів і умов процесу, створення простого, маловитратного та більш автоматизованого способу виділення біологічно активної речовини з сировини рослинного походження, яка містить біологічно активні речовини, який забезпечує виділення біологічно активних речовин із зберіганням їх природних властивостей. Поставлена задача вирішена за рахунок того, що спосіб виділення біологічно активної речовини з сировини рослинного походження, що включає розміщення шару сировини у замкненому просторі і висушування у розрідженому повітрі, відповідно до корисної моделі, передбачає здійснення виділення біологічно активної речовини за допомогою електричної вакуумно-конденсаційної установки, яка містить вакуумну камеру з щонайменше одною герметичною кришкою, блок управління нагрівом, блок управління вакуумним насосом та блок управління холодильним пристроєм, при цьому вакуумно-конденсаційна установка виконана із забезпеченням вільного стікання конденсату по внутрішніх поверхнях вакуумної камери в отвір зливного патрубка, поєднаного через вакуумний вентиль із збірником конденсату, який оснащений пристроєм, що відображає кількість конденсату, накопиченого у збірнику конденсату. При тому за цим способом у попередньо санітарно оброблену вакуумну камеру здійснюють завантаження сировини рослинного походження, яку рівномірно розміщують на щонайменше одному деку, встановленому на тримних елементах всередині вакуумної камери, і забезпечують герметизацію вакуумної камери шляхом щільного закриття її кришки. Виділення біологічно активної речовини здійснюють шляхом сушіння сировини рослинного походження при 2 температурі від 35 C до 41 C у розрідженому повітрі вакуумної камери з тиском від 0,3 кг/см 2 до 0,7 кг/см та конденсації парів, що утворюються в процесі сушіння. При цьому сушіння сировини рослинного походження здійснюють за допомогою електронагрівальних елементів, якими керують через блок управління нагрівом за допомогою датчиків температури, та шляхом продування шару цієї сировини парами, що утворюються в процесі сушіння у вакуумній камері, за допомогою щонайменше одного вентилятора. До того ж, встановлення у вакуумній камері вищевказаного тиску здійснюють через блок управління вакуумним насосом шляхом запуску електродвигуна вакуумного насоса та відкачування через трубопровід повітря з вакуумної камери до досягнення визначеного мановакуумметром відповідного показника тиску. Конденсацію парів, що утворюються в процесі сушіння, здійснюють шляхом охолодження внутрішньої поверхні вакуумної камери підключеним до неї за допомогою трубопроводів холодильним пристроєм, запуск електродвигуна якого здійснюють через блок управління холодильним пристроєм. При цьому конденсат вказаних парів, що утворюється на охолодженій внутрішній поверхні вакуумної камери та вільно стікає по внутрішніх поверхнях вакуумної камери в отвір зливного патрубка, виводять у збірник конденсату, а процес сушіння зупиняють, коли кількість конденсату у збірнику конденсату відповідає розрахованій кількості вологи, яка виділяється з сировини рослинного походження, що висушується. До того ж, керування процесом сушіння сировини рослинного походження здійснюють за допомогою пульта управління, поєднаного з вищевказаними блоком управління нагрівом, блоком управління вакуумним насосом, блоком управління холодильним пристроєм та вентилятором. Крім того, за 2 UA 79824 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 цим способом застосовують вищеописану вакуумно-конденсаційну установку, усі елементи конструкції якої, що призначені для контакту з конденсатом, виконані з матеріалів, призначених для контакту з харчовими продуктами. Як можна побачити, описана сукупність ознак корисної моделі, враховуючи параметри режимів обробки сировини, дозволяє суттєво спростити процес та знизити витрати на нього, а також передбачає збільшення рівня автоматизації способу виділення біологічно активної речовини з сировини рослинного походження, яка містить біологічно активні речовини, при одночасному забезпеченні виділення біологічно активних речовин із зберіганням їх природних властивостей. Такий спосіб виключає можливість та необхідність застосування жорстких умов більш глибокого вакууму та високих температур, як це пропонується найбільш близьким аналогом. Запропонована корисна модель забезпечує отримання біологічно активних речовин з рослинної сировини в умовах, максимально наближених до звичайних умов існування рослин, без необхідності додаткового забруднення продукту, що отримується. А запропоноване застосування у способі особливої конструкції вакуумно-конденсаційної установки дозволяє забезпечити вищезазначені умови. Для реалізації способу виділення біологічно активної речовини з сировини рослинного походження, що заявляється, використовують електричну вакуумно-конденсаційну установку, яка містить вакуумну камеру, блок управління нагрівом, блок управління вакуумним насосом та блок управління холодильним пристроєм. При цьому вказана вакуумна камера виконана у вигляді суцільно звареного корпусу, утвореного листами нержавіючої сталі та має кришки, що відкриваються. По периметру кришок розміщено затискачі, що забезпечують герметичність камери за допомогою гумової прокладки. Вакуумна камера встановлена на підставці опорами з мінімальним нахилом внутрішньої поверхні нижньої частини стінки для забезпечення вільного стікання конденсату по внутрішніх поверхнях вакуумної камери в отвір зливного патрубка. Ця камера має герметичний ввід кабелів для електронагрівальних елементів, датчиків температури сировини, підключених всередині камери до контактної панелі. Всередині вакуумної камери встановлена продуктова етажерка, що призначена для розміщення на ній щонайменше одного дека з сировиною та електронагрівальних елементів, що поєднані з вищевказаним блоком управління нагрівом. У нижній частині камери встановлений вентилятор. Зазначений зливний патрубок поєднаний через вакуумний вентиль із збірником конденсату, який оснащений пристроєм, що відображає кількість конденсату, накопиченого у збірнику конденсату. Крім того, усі елементи конструкції вакуумно-конденсаційної установки, що призначені для контакту з конденсатом, виконані з матеріалів, призначених для контакту з харчовими продуктами. Вищевказаний блок управління вакуумним насосом поєднаний з електродвигуном вакуумного насоса, який в свою чергу поєднаний трубопроводом з вакуумною камерою. А блок управління холодильним пристроєм поєднаний з електродвигуном холодильного пристрою, трубопровід якого встановлений у кожусі, що прилягає ззовні до верхньої частини вакуумної камери. Зазначені блок управління нагрівом, блок управління вакуумним насосом, блок управління холодильним пристроєм, а також індикатори мановакуумметра і вищевказаних датчиків температури, чутливі елементи яких розташовані всередині вакуумної камери, поєднані у єдиній шафі з пультом управління, до якого також підключений вищевказаний вентилятор, що встановлений у вакуумній камері. Контроль роботи електронагрівальних елементів та температури продукту здійснюється за допомогою датчиків температури, які рівномірно по вертикалі продуктової етажерки розміщуються на нагрівальних елементах. Запропонований спосіб виділення біологічно активної речовини з сировини рослинного походження передбачає здійснення виділення біологічно активної речовини шляхом сушіння сировини при температурі від 35 °C до 41 C у розрідженому повітрі вакуумної камери з тиском 2 2 від 0,3 кг/см до 0,7 кг/см та конденсації парів, що утворюються в процесі сушіння. Однак, в конкретному варіанті виконання цей спосіб може бути реалізованим за наступною послідовністю та умовами. У попередньо санітарно оброблену вакуумну камеру здійснюють завантаження сировини рослинного походження, яку рівномірно розміщують на щонайменше одному деку, встановленому на етажерці всередині вакуумної камери. Оптимальна кількість сировини сягає, наприклад, 50-60 кг коренеплодів або 30-40 кг рослин. Після цього забезпечують герметизацію вакуумної камери шляхом закриття її кришок затискачами. Далі, за допомогою пульта управління через блок управління холодильним пристроєм здійснюють запуск електродвигуна холодильного пристрою, здійснюють охолодження 3 UA 79824 U 5 10 15 20 25 внутрішньої поверхні верхньої частини вакуумної камери до температури в межах від 2 C до 5 C. При цьому за допомогою пульта управління через блок управління вакуумним насосом шляхом запуску електродвигуна вакуумного насоса та відкачування через трубопровід повітря з вакуумної камери доводять тиск всередині вакуумної камери, показник якого відображається на 2 індикаторі мановакуумметром, до 0,6 кг/см . А за допомогою пульта управління через блок управління нагрівом включають розташовані всередині вакуумної камери електронагрівальні елементи та вентилятор, забезпечуючи при цьому сушіння сировини при температурі 36 C. Тривалість процесу сушіння запропонованим способом вибирають у залежності від кількості рослинної сировини та її вологості. При цьому за допомогою вищеописаних блоків управління та датчиків температури і мановакуумметра здійснюють підтримання зазначених параметрів сушіння. Під час сушіння відбувається випаровування вологи з рослинної сировини, що супроводжується створенням пари у вакуумній камері, якою за допомогою вентилятора здійснюється продування шару сировини. Примусовий рух пари до стінок вакуумної камери також забезпечується вентилятором. Коли пари осідають на охолоджених стінках вакуумної камери, вони перетворюється на конденсат, який стікає по стінках та дну вакуумної камери до отвору зливного патрубка і далі у збірник конденсату. Процес сушіння зупиняють за допомогою пульта управління, коли кількість конденсату у збірнику конденсату, що відображається вищезгаданим відповідним вимірювальним пристроєм, відповідає розрахованій кількості вологи, яка виділяється з сировини, що висушується. Отриманий описаним способом конденсат являє собою біологічно активну воду, що містить біологічно активні речовини, які були виділені з сировини рослинного походження. Деякі результати практичного застосування описаного способу щодо тривалості процесу та об'єму отриманої біологічно активної води, в залежності від виду, маси та вологості сировини рослинного походження, наведені у таблиці 1. Таблиця 1 Назва рослини Часник Цибуля Яблука Морква Журавлина 30 Вологість рослинної сировини, % 70,0 86,0 86,0 88,5 89,5 Маса рослинної сировини у початковому стані, кг 40 36 50 36 35 Тривалість процесу, год. Кількість вилученої біологічно активної води, л 17,5 15,5 20,5 16,0 16,0 28,0 31,0 43,0 32,0 32,0 У таблиці 2 наведені дані хімічного аналізу проб, які відібрані з виділеної запропонованим способом рідини. Таблиця 2 3 Назва рослини Часник Цибуля Яблука Морква Журавлина ГДК мг/дм 3 S сірка 22 22 20 21 20 По O4 результат х 3 Кількість речовини, мг/дм Al Са Сr Ni алюміній кальцій хром нікель 0,16 46 0,04 0,13 0,22 15 0,07 0,08 0,20 43 0,20 0,10 0,30 14 Немає 0,10 0,23 15 Немає 0,18 0,5 0,1 4 0,10 Со кобальт Немає Немає 0,10 Немає 0,11 0,1 мг/9 м NH4 аміак 1,6 2,6 6,5 1,6 1,06 3 12 UA 79824 U Таблиця 2 3 Назва рослини Часник Цибуля Яблука Морква Журавлина 3 ГДК мг/дм 5 10 NO2 нітриди 0,14 0,01 0,07 0,02 0,033 0,1 Кількість речовини, мг/дм NO3 SO4 Fe нітрати сульфати залізо 0,57 5 0,10 0,18 3 0,12 Немає 5 0,06 0,18 5 0,46 0,13 4 0,22 45 500 0,3…1,0 Водневий Сумарна показник В-активність, 3 pH Kі/дм хлориди -11 Немає 7,2 5,8·10 -11 Немає 6,9 4,2·10 -11 Немає 7,2 5,8·10 -11 Немає 7,1 5,8·10 -11 Немає 7,4 4,2·10 350 6,0…9,0 Заявником також проведені дослідження, які свідчать про антимікробну активність отриманих за описаним способом речовини з часнику та цибулі, а також вплив отриманих з буряка, капусти, часнику, гарбуза, шовковиці і золотого кореня речовин на ракові клітини Неlа, деякі з яких мали виражену здатність викликати повну деградацію ракових клітин. Таким чином, запропонований спосіб виділення біологічно активної речовини з сировини рослинного походження дозволяє суттєво спростити процес та знизити витрати на нього, а також передбачає збільшення рівня автоматизації, з одночасним забезпеченням виділення біологічно активних речовин із зберіганням їх природних властивостей. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 40 45 Спосіб виділення біологічно активної речовини з сировини рослинного походження, що включає розміщення шару сировини у замкненому просторі і висушування у розрідженому повітрі, який відрізняється тим, що виділення біологічно активної речовини здійснюють за допомогою електричної вакуумно-конденсаційної установки, яка містить вакуумну камеру з щонайменше одною герметичною кришкою, блок управління нагрівом, блок управління вакуумним насосом та блок управління холодильним пристроєм, при цьому вакуумно-конденсаційна установка виконана із забезпеченням вільного стікання конденсату по внутрішніх поверхнях вакуумної камери в отвір зливного патрубка, поєднаного через вакуумний вентиль із збірником конденсату, який оснащений пристроєм, що відображає кількість конденсату, накопиченого у збірнику конденсату, при тому за цим способом у попередньо санітарно оброблену вакуумну камеру здійснюють завантаження сировини рослинного походження, яку рівномірно розміщують на щонайменше одному деку, встановленому на тримних елементах всередині вакуумної камери, і забезпечують герметизацію вакуумної камери шляхом щільного закриття її кришки, а виділення біологічно активної речовини здійснюють шляхом сушіння сировини рослинного походження при температурі від 35 C до 41 C у розрідженому повітрі вакуумної камери з 2 2 тиском від 0,3 кг/см до 0,7 кг/см та конденсації парів, що утворюються в процесі сушіння, при цьому сушіння сировини рослинного походження здійснюють за допомогою електронагрівальних елементів, якими керують через блок управління нагрівом за допомогою датчиків температури, та шляхом продування шару цієї сировини парами, що утворюються в процесі сушіння у вакуумній камері, за допомогою щонайменше одного вентилятора, до того ж, встановлення у вакуумній камері вищевказаного тиску здійснюють через блок управління вакуумним насосом шляхом запуску електродвигуна вакуумного насоса та відкачування через трубопровід повітря з вакуумної камери до досягнення визначеного мановакуумметром відповідного показника тиску, а конденсацію парів, що утворюються в процесі сушіння, здійснюють шляхом охолодження внутрішньої поверхні вакуумної камери підключеним до неї за допомогою трубопроводів холодильним пристроєм, запуск електродвигуна якого здійснюють через блок управління холодильним пристроєм, при цьому конденсат вказаних парів, що утворюється на охолодженій внутрішній поверхні вакуумної камери та вільно стікає по внутрішніх поверхнях вакуумної камери в отвір зливного патрубка, виводять у збірник конденсату, а процес сушіння зупиняють, коли кількість конденсату у збірнику конденсату відповідає розрахованій кількості вологи, яка виділяється з сировини рослинного походження, що висушується, до того ж, керування процесом сушіння сировини рослинного походження здійснюють за допомогою пульта управління, поєднаного з вищевказаними блоком управління нагрівом, блоком управління вакуумним насосом, блоком управління холодильним пристроєм та вентилятором, крім того, за цим способом застосовують вищеописану вакуумно 5 UA 79824 U конденсаційну установку, усі елементи конструкції якої, що призначені для контакту з конденсатом, виконані з матеріалів, призначених для контакту з харчовими продуктами. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6