CC BY
102
Список литературы:
1. Федеральный закон №69-ФЗ «О пожарной безопасности» от 21 декабря 1994 г.
ПОДБОР СПОСОБА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БАД, УЛУЧШАЮЩИХ ВНЕШНИЙ ВИД КОЖИ
© Фадеева Ю.И.*
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности,
г. Кемерово
В данной статье рассмотрена классификация способов экстрагирования растительного сырья, дана краткая характеристика каждому из способов, определен метод экстрагирования для получения экстрактов из растительного сырья, используемых в производстве биологически активных добавок (БАД).
В производстве БАД широко используются экстракты растений. Представляло интерес рассмотреть современные способы экстрагирования растительного сырья и предложить оптимальный для применения в производстве БАД для улучшения внешнего вида кожи.
Экстрагирование - один из методов извлечения биологически активных веществ (БАВ) из сырья различного происхождения с помощью жидкого растворителя, обладающего избирательной способностью [7].
Многообразие видов экстрагируемых БАВ способствовало созданию и развитию большого количества способов экстракции, которые можно объединить в три группы (рис. 1).
Методы химической экстракции используют для выделения широкого спектра БАВ. Таким способом возможно как селективное извлечение индивидуальных соединений, так и извлечение суммарных комплексов биологических веществ. Химическое экстрагирование различных видов растительного сырья предполагает использование для этой цели различного рода экстрагентов: воды, органический растворителей (этанол, этиловый спирт, смесь этанола с водой), растительных и животных масел, сжиженных газов (двуокись углерода, пропан, бутан, фреоны), сверхкритических газов (С02-экстракция) и других экстрагентов, иногда с добавлением кислот, щелочей, глицерина, хлороформа и др. [5-7]. Экстракты одного и то-
* Магистрант кафедры «Товароведение и управление качеством». Научного руководитель Тыщенко Е.А., доцент, кандидат технических наук.
го же исходного растительного сырья, полученные с помощью различных растворителей, никогда не будут полностью идентичны.
На сегодняшний день еще не найден растворитель, полностью отвечающий всем предъявляемым к ним требованиям [4].
При выборе растворителей, следует обращать внимание на температуру кипения, вязкость, поверхностное натяжение и диэлектрическую проницаемость е (величина, показывающая степень уменьшения силы электростатического взаимодействия частиц в растворителе по сравнению с вакуумом). По величине е растворители условно разбиты на три группы: высокополярные е > 50; средние (нейтральные) е = 12-50; малополярные и неполярные е < 12.
Химические
Водой
Органическими растворителями
Маслом
- Сжиженными газами
Сверхкритическими газами
Способы экстрагирования
X
Комбинированные
Физические
Статистические
Мацерация
Ремацерация -
Динамические
Перколяция -
Реперколяция -
Прямоточные
Противоточные
В электрическом поле -
В электромагнитном поле
Воздействие ультразвука
С использованием низкочастотных колебаний
С использованием центробежных сил
Воздействие светового луча лазера
Рис. 1. Систематизация способов экстрагирования
Подбирая полярность растворителя, можно варьировать спектр извлекаемых веществ или делить экстрактивные вещества на фракции, а применяя последовательно несколько растворителей различной полярности, можно достичь полного извлечения экстрактивных веществ из растительного сырья.
Более полярные вещества (алкалоиды, гликозиды, флавоноиды, органические кислоты, дубильные вещества, белки, пектины, смолы, водорастворимые витамины С, группы В, К, Р, РР и др.) экстрагируются более полярными растворителями (вода). Неполярными и малополярными экстра-гентами (фреоны, растительные масла) извлекаются из растений: жирные кислоты, триглицериды, фосфолипиды, стерины, воски, жирорастворимые витамины (А, Б, Б, Е) и другие вещества.
Физические способы экстрагирования применяют для интенсификации процесса извлечения биологически активных веществ, которые можно разделить на статические и динамические.
В статистических способах сырье периодически заливают экстраген-том и настаивают какое-то определенное время. В динамических способах предусматривают постоянную смену либо экстрагента, либо экстрагента и сырья [1, 6].
Среди статистических и динамических способов экстрагирования можно выделить дискретные, в которых подача сырья в экстракционные аппараты осуществляется периодически, и непрерывные, при которых сырье непрерывно поступает в экстракционный аппарат. Среди дискретных методов различают прямоточный одноступенчатый (экстрагент и материал в одном потоке) и противоточный многоступенчатый (активное движение навстречу экстрагента и растительного материала) методы.
Наиболее простыми способами экстрагирования являются статические.
Мацерация. Метод заключается в настаивании необходимого для получения экстракта количества материала в объеме экстрагента с периодическим перемешиванием мешалкой. Обычно в качестве экстрагента используют спирт, спиртоводные или спиртоэфирные растворы. Иногда для интенсификации процесса мацерации используют ультразвук, СВЧ-излучение, сжатые газы [1, 7].
Ремацерация (неоднократное настаивание) или дробная мацерация с делением на части экстрагента (последовательное настаивание сырья в различных его частях) или сырья и экстрагента является разновидностью метода мацерации. Ремацерационные методы широко применяются при производстве густых и сухих экстрактов.
Более перспективным является метод дробной мацерации, сопровождающийся прессованием. Сырье замачивают и после набухания отжимают на вальцовых мельницах или гидравлических прессах. Процесс повторяется несколько раз. Метод позволяет сократить потери действующих веществ, так как в шроте остается небольшой объем вытяжки [7].
Перколяция выполняется путем процеживания экстрагента через растительный материал с целью извлечения растворимых в экстрагенте веществ. Процесс проводится перколяторах (экстракторах).
Процесс получения экстрактов этим методом сводится к намачиванию сырья, его набуханию, собственно перколяции и очистке извлечений.
Реперколяция - повторная (многократная) перколяция, позволяющая максимально использовать растворяющую способность экстрагента, получить концентрированные извлечения при полном истощении сырья. Процесс проводят в нескольких перколяторах (от 3 до 10), которые работают во взаимосвязи, в так называемой батарее перколяторов [1, 7].
Обработка растительного сырья в электрическом поле. Под действием электрического тока изменяются электрические потенциалы поверхности материала, улучшается его смачиваемость, ускоряется движение ионов биологически активных веществ в полости клеток и в капиллярах клеточных оболочек, что способствует увеличению БАВ. Большое значение при воздействии на сырье электрического тока имеет мощность и длительность электрического импульса, а также число разрядов в единицу времени [2, 7].
При воздействии на растительное сырье светового луча лазера отмечается разрыв клеток сырья, вызванный возникновением избыточного давления в ударной волне - порядка миллиона атмосфер. Эффект проявляется в еще более короткие промежутки времени, чем при электрическом разряде, что обусловлено малой длительностью светового импульса, несущего заряд энергии большой мощности.
При проведении ультразвукового экстрагирования необходимо обеспечить доступ (например, с помощью перемешивания) экстрагента к каждой частице и осуществить ультразвуковое воздействие на каждую частицу.
Максимальный выход биологических веществ происходит при температуре 30-50 °С [8]. Чтобы предотвратить деструкцию извлекаемых веществ под действием ультразвука, необходимо в озвучиваемую среду вводить вещества (сульфиты, гидрохинон, глицерин и др.), ингибирующие окислительные процессы. В связи с этим при экстрагировании предпочтение следует отдавать водно-спиртовым растворителям, поскольку различные спирты также ингибируют окислительные процессы, возникающие в ультразвуковом поле.
Для большинства видов лекарственного растительного сырья рациональными параметрами ультразвукового воздействия являются: частота колебаний 21-22 кГц; интенсивность ультразвука в пределах 1,5-2,3 Вт/см2 и минимальное время озвучивания [3].
Экстракция растительного сырья с использованием низкочастотных колебании может быть отнесена к динамическим пульсационным способам. При наложении низкочастотных колебаний интенсификация экстракции происходит на уровне микропереноса и обусловлена увеличением максимальной глубины пропитки капиллярно пористых частиц и переходом от чисто диффузионного к конвективно-диффузионному переносу внутри пор частиц.
Центробежная экстракция осуществляется с использованием фильтрующей центрифуги. За счет центробежных сил первичный сок удаляется из клеточного материала, на его место подается свежий экстрагент, кото-
рый вновь удаляется из материала. Экстрагент циркулирует до насыщения, а затем заменяется новым. Метод обеспечивает значительное ускорение процесса экстракции.
Комбинированные способы экстракции предполагают выделение биологически активных веществ из исходного сырья при помощи вышеупомянутых способов в различных сочетаниях.
Каждый из рассмотренных выше методов имеет свои преимущества и свои недостатки. И поэтому для каждого конкретного случая можно подобрать свой оптимальный способ экстрагирования.
Для получения растительных экстрактов, используемых в производстве БАД «Викториа» и «Дискавери Очарование» для улучшения внешнего вида кожи, в качестве экстрагента использована деминерализованная вода, с высокой степенью очистки, удовлетворяющая требованиям ФС (фармакопейной статьи) 42-2619-97. Вода обладает рядом преимуществ по сравнению с другими видами эктсрагентов: хорошо проникает через клеточные стенки, фармакологически индифферентна, является универсальным экстрагентом, растворяет многие вещества, широко распространена, доступна, является дешевым и удобным с точки зрения техники безопасности растворителем. Для интенсификации процесса извлечения БАВ из растительного сырья выбран методом дробной мацерации (при температуре 60 °С). Достоинством этого способа является простота метода и оборудования.
Список литературы:
1. Австриевских А.Н. Система менеджмента качества в производстве биологически активных добавок. - М.: Пищевая промышленность, 2003. - 296 с.
2. Бобылев Р.В. Технология лекарственных форм: учебник в 2 т. Т. 2 / Р.В. Бобылев, Г.П. Грядунова, Л.А. Иванова и др.; под ред. Л.А. Ивановой.
- М.: Медицина, 1991. - 544 с.
3. Брух М.М. Получение лекарственных препаратов из растительного сырья под действием ультразвука / М.М. Брух, Л.С. Казарновский, Н.Я. Каравай // Ультразвук в физиологии и медицине. - 1972. - Т. 1. - С. 15-116.
4. Гавриленко И.В. Масло экстракционное производство. - М.: Пище-промиздат, 1960. - 248 с.
5. Голуб О.В. Разработка и исследование качества функциональных продуктов питания на основе местного растительного сырья: монография.
- Кемерово: КемТИПП, 2007. - 172 с.
6. Дрибноход Ю.Ю. Косметология. - 3-е изд. - Ростов-н/Д: Феникс, 2008. - 538 с.
7. Кравченко С.Н. производство обогащенных продуктов с использованием экстрактов и их товароведная оценка / С.Н. Кравченко, С. С. Павлов. - М.; Кемерово: Издательское объединение «Российские университеты»: Кузбассвузиздат-АСТШ, 2006. - 151 с.
8. Хмелев В.Н. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве. - Барнаул: АлтГТХ 1997. - 160 с.
СОЗДАНИЕ РЕЧЕВОГО КОРПУСА ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПОЗНАВАНИЯ РЕЧИ
© Хлебников B.C.*, Черных Д.В.4
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г.Томск
В работе описывается проектирование и разработка речевого корпуса для автоматического выделения ключевых слов в слитной речи. Приведена структура созданной базы данных.
При разработке программного комплекса по выделению ключевых слов в слитной речи возникла необходимость в создании речевого корпуса. Речевой корпус должен содержать речевые сигналы дикторов различного пола и возраста, а также описание индивидуальных характеристик каждого диктора (наличие болезней речеобразующего тракта, наличие акцента и т.д).
При разработке речевого корпуса был учтен опыт проектов Speech-Dat(II) и SpeechDat(E), MULTISPEECH, LC-Star, SPEECON. В рамках этих проектов были разработаны речевые базы данных большинства европейских и азиатских языков для систем распознавания речи и идентификации / верификации диктора по телефонным каналам. Использовать сами базы данных в разрабатываемом нами проекте не представляется возможным, в виду других целей и алгоритмов проекта, но использование опыта сбора речевых данных представляется полезным.
На основе исследований в рамках проекта SpeechDat было принято решение использовать следующее распределение дикторов по региональным признакам для русского языка:
- Москва и Санкт-Петербург;
- Юг России;
- Север России;
- Урал, Сибирь и Дальний Восток;
- Центральнаячасть России [1].
* Студент кафедра Комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем. Научный руководитель: Конев A.A., доцент кафедры Комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем, кандидат технических наук.
* Студент кафедра Комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем. Научный руководитель: Конев A.A., доцент кафедры Комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем, кандидат технических наук.
