Теоретические основы экстрагирования

Процесс экстрагирования относится к массообменным и определяется основными законами массопередачи: молекулярной диффузией, массоотдачей, и массопроводимостью. При экстрагировании лекарственного растительного сырья процесс массопередачи происходит в системе твердое тело-жидкость.

Экстрагирование лекарственного растительного материала в отличие от других твердых тел имеет много особенностей, связанных с его клеточной структурой и физико-механическими свойствами. Биологически активные вещества заключены в клетках, экстрагент должен проникнуть в них, преодолев клеточный барьер. Процесс экстрагирования различен для свежего и высушенного сырья. В свежем сырье действующие вещества находятся внутри клетки, в высушенном — в виде сухих конгломератов на стенках клетки или порах. Этим обусловлен разный подход к экстрагированию материала: из свежего сырья — он сводится к вымыванию клеточного сока из разрушенных клеток. Живая клетка, пристенный слой которой плотно прижат к оболочке, находится в состоянии тургора. Через клеточные мембраны чистый экстрагент проникает внутрь клетки, биологически активные вещества покинуть клетку могут только при активном транспорте. Диффузии через клеточные мембраны не наблюдается.

При высушивании лекарственного растительного материала клетка меняет свои свойства — она переходит в состояние плазмолиза. Клеточные мембраны теряют полупроницаемость и приобретают свойства пористой перегородки, в которой насчитывается до 20 000 и более пор диаметром от 0,2−0,3 мм до десятков нанометров. Процесс экстрагирования приобретает при этом характер диализа через пористую мембрану. Процесс экстрагирования высушенного сырья является многостадийным и начинается с проникновения экстрагента в материал.

Оболочки клеток обладают дифильными свойствами, с преобладанием гидрофильности. Процесс проникновения экстрагента в клетку определяется степенью гидрофильности материала, природой экстрагента, числом и размером пор в клеточной стенке. При этом лекарственное растительное сырье имеет капиллярно-пористую структуру. Чем больше сродство экстрагента к материалу, тем он быстрее смачивает стенки капилляров и быстрее проникает в материал, поступая макрои микротрещинам, межклеточным ходам, диффузией через поры клеточной оболочки. При этом часть экстрагента поглощается клеточными структурами, состоящими из целлюлозы и других ВМВ, происходит увеличение объема материала — набухание. Одновременно идет образование внутреннего клеточного сока — экстрагент проникает внутрь клетки, контактирует сырья высохшим клеточным соком. Наблюдаются процессы растворения, десорбции и вымывания содержимого клеток. Продолжительность процесса зависит от морфологических особенностей лекарственного растительного сырья и длится в среднем 2−4 часа.

Проникновению экстрагента в капилляры мешает находящийся в них воздух. Для интенсификации процесса проводят предварительное вакуумирование, подачу экстрагента под повышенным давлением, замену воздуха в порах на легко растворимый газ. Далее наблюдается массоперенос растворенных в клеточном соке веществ через поры клеточных стенок в межклеточное пространство и далее на поверхность растительного материала [7].