CC BY
342
7universum.com
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
НОВЫЙ СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭФИРНЫХ МАСЕЛ
Богатюк Наталия Петровна
научный сотрудник Института сельского хозяйства Крыма,
РФ, Республика Крым, г. Симферополь
Данилова Ирина Львовна
научный сотрудник Института сельского хозяйства Крыма,
РФ, Республика Крым, г. Симферополь
Пехова Ольга Антоновна
канд. с.-х. наук, ведущий научный сотрудник Института сельского хозяйства Крыма, РФ, Республика Крым, г. Симферополь
Тимашева Лидия Алексеевна
канд. с.-х. наук, старший научный сотрудник, заведующая лабораторией Института сельского хозяйства Крыма,
РФ, Республика Крым, г. Симферополь
A NEW METHOD OF PLANT PRODUCT PREPARATION FOR ESSENTIAL OIL PRODUCTION
Bogatyuk Natalia
research scientist of the Crimea Institute of Agricultural Industry,
Russia, Republic of Crimea, Simferopol
Danilova Irina
research scientist of the Crimea Institute of Agricultural Industry,
Russia, Republic of Crimea, Simferopol
Pehova Olga
master of Agriculture, leading researcher of the Crimea Institute ofAgricultural Industry, Russia, Republic of Crimea, Simferopol
Новый способ подготовки растительного сырья для производства эфирных масел // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Богатюк Н.П. [и др.]. 2014. № 9 (9) . URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/1567
Timasheva Lydia
master of Agriculture, Senior research scientist, Head of laboratory of the Crimea Institute ofAgricultural Industry,
Russia, Republic of Crimea, Simferopol
АННОТАЦИЯ
Разработан новый способ подготовки эфиромасличного сырья к переработке. Применение нового способа подготовки сырья позволяет увеличить степень извлечения эфирного масла за счет: 1 — уменьшения размеров частиц сырья при измельчении; 2 — сокращения потерь эфирного масла при измельчении сырья в водной среде.
ABSTRACT
A new method of the essential oil raw material production for processing is developed. The use of this method of raw preparation helps to increase essential oil degree of extraction by means of reducing particle size while blending, and loss reduction of essential oil while blending in water environment.
Ключевые слова: эфиромасличное сырье; измельчение сырья; подготовка сырья; эфирное масло.
Keywords: essential oil raw material; raw blending; raw preparation; essential oil.
Достоверная оценка качества эфиромасличного сырья — одна из самых главных задач, стоящих перед специалистами отрасли.
Совершенствование и разработка новых методов оценки качества сырья дает возможность:
• селекционерам избегать ошибок при введении в культуру новых сортов и перспективных видов эфиромасличных растений;
• технологам и конструкторам эфиромасличного производства повышать уровень технологического процесса и совершенствовать оборудование с целью количественного извлечения эфирного масла, близкого к его содержанию в сырье.
Одним из важных этапов определения содержания эфирного масла в растительном сырье является подготовка сырья для анализа в лаборатории или предназначенного для переработки на производстве.
Подготовка сырья — это начальная стадия технологического процесса получения эфирного масла.
Единство теоретического и методологического подхода к подготовке сырья основывается на фундаментальных научных разработках ученых и изобретателей в этом направлении исследований. В настоящее время для подготовки сырья к переработке используют разные способы: измельчание, подвяливание, высушивание [14], ферментирование [15, с. 128; 13, с. 178], обработка сырья ультразвуком [2, с. 248], СВЧ-излучением [11, с. 202], инфракрасными лучами [7, с. 56] и другие [9; 10; 12; 16, с. 14].
Сотрудниками ИЭЛР был получен патент [1] по способу подготовки цветочно-травянистого эфиромасличного сырья к переработке. Новизна изобретения заключалась в переработке воздушно-сухого (высушенного) цветочно-травянистого сырья после удаления его балластной части. Такой способ подготовки сырья позволяет получить высокий выход эфирного масла даже после хранения сырья в течение 6—8 месяцев. При этом энергетические и трудовые затраты значительно уменьшаются.
Однако предложенный способ подготовки сырья не лишен некоторых недостатков: 1 — при измельчении и обмолоте сырья происходит частичная потеря эфирного масла; 2 — способ распространяется только на высушенное цветочно-травянистое сырье.
Цель настоящих исследований - разработать новый способ подготовки сырья к переработке, который исключит недостатки выше изложенного способа (существующего).
Материалы, методика и условия проведения исследований.
Экспериментальные исследования проводили в лаборатории качества сырья и продуктов переработки ИСХ Крыма. Объектом исследования были следующие эфиромасличные растения: витекс священный (Vftex agnus-castus L.),
душица обыкновенная (Origanum vulgare L.), чабер садовый (Satureja hortensis L.), лаванда узколистная (Lavandula angustifolia L.) и ромашка аптечная (Matricaria recutita L.) как свежесрезанные растения, так и высушенные. Влажность сырья [5, с. 267], массовую долю эфирного масла и его компонентный состав [3, 8], относительную плотность и коэффициент рефракции [4], кислотное число [6] определяли по действующим нормативным документам.
Результаты и обсуждение. В лабораторных условиях был проведен ряд экспериментов по выявлению факторов, влияющих на полноту извлечения эфирного масла как из свежеубранного, так и из высушенного сырья. Было установлено, что потери эфирного масла происходят на следующих этапах подготовки сырья к переработке:
1) при измельчении навески сырья;
2) при загрузке измельченной навески в дистилляционную колбу;
3) при прилипании частичек растительной ткани к поверхности режущих инструментов;
4) при обволакивании режущих частей инструмента смесью клеточного сока и эфирного масла.
Далее была поставлена задача по устранению выявленных причин и достижению технического результата — повышению степени извлечения эфирного масла из сырья.
В результате проведенных исследований был разработан новый способ подготовки сырья к переработке [1], который уменьшает потерю эфирного масла на стадии подготовки сырья.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата было осуществлено благодаря тому, что измельчение сырья проводилось в водной среде, в лабораторном измельчителе (типа блендера). Это дало возможность:
• исключить потерю эфирного масла при измельчении;
• увеличить количество вскрытых эфиромасличных вместилищ, при этом размер частиц измельченного сырья находился в пределах от 0,5 мм до 3,0 мм (у существующего способа — от 1 см до 3 см);
• устранить прилипание к режущей части измельчителя частиц сырья, клеточного сока и эфирного масла за счет омывания ее водой.
Таким образом была повышена степень извлечения эфирного масла и уменьшена продолжительность его отгонки.
Результаты проведенных исследований с применением нового способа подготовки сырья в сравнении с существующим способом (контроль) представлены в таблицах 1 и 2. Данные таблиц отражают средние значения, полученные за три года исследований (2011—2013).
Таблица 1.
Массовая доля эфирного масла, полученного по существующему* и новому способу подготовки сырья
Название растения Фаза развития растения Массовая доля, %
влаги (“/m ) эфирного масла ( v/m )
существующий (контроль) новый способ
на сырую массу на абсолютно сухую массу на сырую массу на абсолютно сухую массу
Свежеубранное сырьё
Чабер садовый Начало цветения 73,78 0,40 1,51 0,78 2,96
Витекс священный Начало цветения 71,90 0,10 0,35 0,18 0,64
Массовое цветение 68,30 0,17 0,54 0,25 0,79
Душица обыкновен- ная Массовое цветение 60,80 0,32 0,82 0,42 1,07
Высушенное сырьё
Чабер садовый Начало цветения 6,90 1,15 1,23 2,05 2,20
Витекс священный Начало цветения 7,00 0,62 0,66 0,90 1,00
Душица обыкновен- ная Начало цветения 9,90 0,28 0,31 0,56 0,62
Лаванда узколистная (чашечки) Массовое цветение 7,20 2,00 2,20 2,40 2,60
Ромашка аптечная Массовое цветение 9,30 0,58 0,64 0,92 1,01
Примечание: * существующий способ подготовки сырья к переработке (контроль) — измельчение растений на отрезки 1—3 см.
За результат измерения принимали среднее арифметическое двух параллельных измерений, сходимость которых при доверительной вероятности 0,95 не превышала 0,025, граница погрешности измерений А при этом
равняется ± 0,01. Все расчеты проводили до третьего десятичного знака с последующим округлением до второго десятичного знака.
Данные таблицы 1 показывают существенное увеличение величины показателя «массовая доля эфирного масла» при использовании нового способа подготовки сырья перед существующим (контроль). Это преимущество составляет от 30 % до 80,0 % (V/m) по отношению к контролю.
Таблица 2.
Показатели качества эфирных масел, полученных разными способами
подготовки сырья к переработке
Способ подготовки сырья Физико-химические показатели качества э( шрных масел
Коэффициент преломления при 200 С Относительная плотность при 200 С Кислотное число, мгКОН/г Массовая доля основного компонента, %
Чабер садовый (свежеубранное)
Контроль новый 1,4972 1,4955 0,904 0,901 2,78 2,65 Карвакрол 63,07 57,13
Чабер садовый (высушенное)
Контроль новый 1,5150 1,5011 0,918 0,914 2,36 2,21 56,75 52,56
Витекс священный (свежеубранное)
Контроль новый 1,4819 1,4804 0,940 0,936 3,36 3,22 1,8-цинеол 23,85 27,00
Витекс священный (высушенное)
Контроль новый 1,4830 1,4785 0,944 0,941 2,75 2,48 18,88 20,10
Душица обыкновенная (свежеубранное)
Контроль новый 1,4935 1,4920 0,937 0,936 4,54 3,90 Борнеол 30,92 36,57
Душица обыкновенная (высушенное)
Контроль новый 1,4955 1,4938 0,938 0,936 3,69 3,51 32,0 36,54
Физико-химические показатели качества эфирных масел, полученных из сырья, подготовленного к переработке новым способом (таблица 2), не имеют существенных отличий от показателей качества эфирных масел, полученных с использованием существующего способа подготовки сырья. Выводы:
1. Новый способ подготовки сырья к переработке позволяет достоверно оценить содержание эфирного масла в сырье.
2. Увеличение содержания эфирного масла в сырье (на 30 % и более) происходит за счет:
• сведения к минимуму потерь эфирного масла на стадии подготовки сырья (измельчение в водной среде);
• более мелкого измельчения сырья, т. е. большего количества вскрытых эфиромасличных вместилищ.
3. Показатели качества эфирных масел, полученных с применением нового способа подготовки сырья к переработке, остаются на уровне контроля.
Список литературы:
1. Богатюк Н.П., Данилова 1.Л., Пехова О.А., Юмашева Л.О. Спошб визначення вмюту ефiрноi олп у рослиннш сировиш: пат. 82449 Украши; заявка а 2012 14456; опубл. 12. 08. 2013, Бюл. № 15. — 4 с.
2. Гершгал Д.А., Фридман В.М. Ультразвуковая аппаратура промышленного назначения. М.: Энергия, 1967. — 264 с.
3. ГОСТ 14618.10-1978. Масла эфирные, вещества душистые и полупродукты их синтеза. Методы определения плотности и показателя преломления. М.: Изд-во стандартов, 1987. — 6 с.
4. ГОСТ 14618.5-1978. Масла эфирные, вещества душистые и полупродукты
их синтеза. Газохроматографический метод анализа. М.: Изд-во
стандартов, 1987. — 7 с.
5. ГОСТ 24027.2-1980. Сырье лекарственное растительное. Методы определения влажности, золы, экстрактивных и дубильных веществ, эфирного масла // Лекарственное растительное сырье. М.: Изд-во стандартов, 1980. — С. 267—295.
6. ГОСТ 30146-1994 (ДСТУ 2728-94). Масла эфирные и продукты эфиромасличного производства. Метод определения кислотного числа. К.: Госпотребстандарт, 1995. — 10 с.
7. Дерибере М.Практические рекомендации по проведению процесса ИК-обработки растительного сырья перед сушкой до низкой влажности. М.-Л.: Госфизматиздат, 1959. — 440 с.
8. ДСТУ 7109:2009. Плоди ефiроолiйних культур для промислового перероблення. Методи визначення масово! частки ефiрноi олп. К.: Держспоживстандарт Укра!ни, 2011. — 11 с.
9. Касьянов Г.И., Сязин И. Е. Технология обработки растительных продуктов низкочастотным электромагнитным полем //Сельское, лесное и водное хозяйство. Май, 2012. — № 5 / [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://agro.snauka.ru (дата обращения: 20.06.2014).
10. Касьянов И.Г., Сязин Е., Лугинин М.И. и др. Технология криообработки и криопереработки растительного сырья //Современные научные исследования и инновации. Март, 2012. — № 3 / [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://web.snauka.ru/issues (дата обращения: 02.06.2014).
11. Маркин В.И., Базарнова Н.Г., Михаилиди А.М. и др. Карбоксиметилирование растительного сырья при воздействии СВЧ-излучения //Химия и технологи растительных веществ. Уфа: Алтайский гос. ун-т, 2008. — С. 202.
12. Молчанов Г.И. Интенсивная обработка лекарственного сырья. М.: Медицина, 1981. — 203 с.
13. Сидоров И.И., Турышева Н.А и др. Технология натуральных эфирных масел и синтетических душистых веществ. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 368 с.
14. Спошб переробки квггчасто-трав’янисто! ефiроолшноi сировини,
наприклад лаванди: пат. 19581 Украши; заявка u 2006 07699; опубл. 15. 12. 2006, Бюл. № 12. — 4 с.
15. Танасиенко Ф.С. Эфирные масла. Содержание и состав в растениях. Киев: Наукова думка, 1985. — 264 с.
16. Шаззо Р.И., Касьянов Г.И. Крутов А.С. Диоксид углерода как экстрагент и хладагент // Перспективные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья. Краснодар: КубГТУ, 2008. — С. 14—19.
