Технология получения эфирных масел

Эфирные масла применяют в фармацевтической, пищевой и, особенно широко, в парфюмерной промышленности. Несмотря на развитие производства синтетических веществ, до сих пор лучшие композиции духов составляются с использованием натуральных эфирных масел, передающих запахи розы, ландыша, фиалки, гвоздики, лимона и др.

В настоящее время известно несколько тысяч эфирных масел.

Эфирные масла - это смеси душистых веществ,относящихся к различным классам органических соединений, преимущественно к терпеноидам, реже ароматическим или алифатическим соединениям. В их состав входят как душистые, так и недушистые вещества, вырабатываемые эфиромасличными растениями и обладающие характерным запахом, присущим душистой части данного растения.

За летучесть и способность перегоняться с водяным паром |эфирные масла названы эфирными, а за внешнее сходство с жирными маслами — маслами.

Эфирные масла получают из растительного сырья, из различных растений-эфироносов: цветов (цветочных лепестков и цветочных головок), листьев (мяты, эвкалипта), из хвои и лапок (отходы при заготовке древесины из пихты, сосны), кожуры плодов (цитрусовых), корней (валерианы) или корневищ (ириса), плодов (миндаля), коры (корицы, камфорного дерева), древесины (кед­ра) — как в свободном состоянии, так и в виде гликозидов, напри­мер в плодах миндаля.

Содержание эфирных масел колеблется в широких пределах: цветы фиалки содержат около 0,004 %; цветы розы — 0,07—0,1 %; семена тмина — 3—7 %; а в почках гвоздики доходит до 20—22%.

В основном эфирные масла обладают жгучим вкусом, слабо растворяются в воде (данное свойство используется для их выделения путем перегонки с водяным паром), но хорошо растворимы в органических средах (эфир, спирт, смолы) и жирах растительного и животного происхождения (мед, молоко, норковый жир). Это прозрачные, бесцветные или окрашенные до темно-коричневого цвета жидкости. При охлаждении эфирных масел часть их затвердевает в кристаллическую массу — стеароптен, а оставшуюся жидкую часть называют элеоптен. Температура кипения — 160—240 °С. Эфирные масла, как правило, легче воды и при растворении образуют тонкую жирную пленку. Однако встречаются масла тяжелее воды (масло эвгенольного базилика, ветиверовое, гвоздичное и др.). Эфирные масла различных видов смешиваются во всех соотношениях.

Известно несколько способов получения эфирных масел:

1. Механические способы — выжимание эфирных масел — метод прессования.

2. Перегонка эфирных масел с водяным паром — метод гидродистилляции.

3. Извлечение эфирных масел легколетучими растворителя­ми — метод экстракции.

4.Поглощение выделяющихся из свежих цветков паров эфирных масел жирами — метод анфлеранжа и динамической адсорбции.

Конечные продукты, изготовляемые первыми двумя способами, называются эфирными маслами, третьим — экстрак­ционными эфирными маслами, и четвертым — цветочными помадами.

Механические способы. Данным способом получают только эфирные масла цитрусовых плодов (лимон, апельсин, мандарин, бергамот), где масла сосредоточены лишь в их корках в достаточно крупных вместилищах. В настоящее время, применяя меха­
нический способ, кожуру обычно удаляют, пропускают через зуб­
чатые вальцы, смешивают с небольшим количеством воды, а затем
подвергают прессованию на гидравлических прессах. Оставшееся
(около 30%) в кожуре эфирное масло извлекают далее перегонкой
с водяным паром. Нельзя допускать нагревания продукта, так как
при этом будут разрушены важные летучие соединения. Выход
эфирных масел при механическом способе (из 1000 плодов, г):
лимонное — 360—600; мандариновое - 4100: померанцевое – 700-800.

Перегонка с водяным паром — наиболее распространенный способ получения эфирного масла. Его применяют в случаях, когда сырье содержит сравнительно много эфирного масла и температура перегонки (около 100 °С) не отражается на качестве готового продукта.

Температура кипения отдельных компонентов эфирных масел колеблется от 150 до 350 °С. Так, например, пинен кипит при 160°С; лимонен — при 177°С, гераниол — при 229, тимол — при 233 °С. Однако все эти вещества в присутствии водяного пара перего­няются при температуре ниже 100 "С.

Перегонку с водяным паром осуществляют в перегонных аппаратах непрерывного или периодического действия, перегон­ных аппаратах контейнерного типа и др.

Часто, чтобы избежать сцеживания сырья и разрушения составных частей масла (омыление сложных эфиров и др.), сырье помещают на перфорированные сетки, нижняя из которых находится выше уровня конденсата, и отгоняют с помощью острого пара. Дистиллят (смесь воды и эфирного масла) охлаждают в холодильнике и отделяют -гак называемое декантированное масло, а дистилляционные воды перегоняют повторно, обогревая глухим паром или подвергая дополнительной обработке активированным углем и летучими растворителями. При этом способе одновременно получают душистую воду.

Для переработки больших количеств сырья применяют непрерывно действующие перегонные аппараты. Перегонка с водяным паром может проводиться не только при атмосферном давлении, но и под давлением с перегретым паром. В этом случае соотношение воды и эфирного масла выгодно меняется в пользу увеличения перегоняемого масла. Это объясняется тем, что уменьшение упругости паров воды идет сильнее, не пропор­ционально изменению упругости паров эфирного масла.

При получении эфирного масла путем перегонки с паром можно использовать отдельные части растений (цветы, листья, семена, стебли, корни) как в сыром, так и в высушенном виде. Лучше использовать высушенные листья, так их легче измельчать, обеспечивая более полное извлечение. Отгонка должна произво­диться не слишком быстро, около 2 ч, так как часть пара исполь­зуется непроизвольно, а масло при этом эмульгируется.

Данным способом получают большинство эфирных масел, учитывая дешевизну и простоту аппаратуры, однако необходимо отметить и существенные недостатки:

—относительно высокая температура перегонки для некото­рых душистых веществ, входящих в данное эфирное масло, что вызывает иногда их разложение;

—растворимость некоторых душистых веществ в воде при ее конденсации из водяного пара, из-за чего душистые вещества отсутствуют в составе эфирного масла после его отстаивания;

—недостаточно высокая температура перегонки для некоторых труднолетучих душистых веществ, входящих в состав данного эфирного масла, в результате чего эти вещества не отгоняются из растительного сырья и, следовательно, отсутствуют в составе перегнанного эфирного масла;

—наличие в большинстве эфирных масел терпенов и сескви-терпенов, уменьшающих их растворимость в спирте, а в некоторых случаях их запах. Так, например, сесквитерпены имеют особенный, специфический камфарный запах, который отличается от основ­ного запаха эфирного масла, но часто гармонизирующий с ним.

Метод экстракции. В отличие от предыдущих данный метод требует более сложной аппаратуры. Также необходим хорошо очищенный растворитель.

Эфирные масла растворяются во многих органических растворителях. Это свойство используется в тех случаях, когда компоненты эфирного масла термолабильны и подвергаются деструкции при перегонке с водяным паром.

В качестве растворителей используют: этиловый спирт, бензол, хлороформ, метиловый спирт, ацетон, жидкий или газообразный бутан, углекислый газ. Но наиболее часто используют петролейный эфир (жидкий нефтепродукт, смесь легких углеводородов).

Используемая аппаратура весьма разнообразна. В основном она состоит из экстрактора, отгонного куба с холодильником, в который поступает из экстрактора растворитель с маслом.

При экстракции сырье заливают один или несколько раз растворителем, который после насыщения душистыми веществами сливают с сырья. Из слитой вытяжки, называемой мицеллой, удаляют растворитель под давлением, затем под вакуумом. Полученные эфирные масла называются экстракционными, или «пахучими восками». По запаху они ближе к эфирным маслам, находящимся в растениях, чем масла, полученные методом паровой перегонки. В особенности это касается сырья с приятным запахом, которое при перегонке с водяным паром дает слишком мало масла (роза, нарцисс, фиалка, гвоздика).

Растворитель экстрагирует из растений не только эфирные масла, но и воски, парафины, камеди и жиры, поэтому первичные продукты экстракции имеют твердую консистенцию и не полностью растворяются в спирте. Такие масла называют конкретами.

Для освобождения от балластных веществ конкретные масла экстрагируются еще раз этиловым спиртом, и после отгонки его и фильтрации с охлаждением получаются вторичные продукты экстракции — абсолютные масла. Абсолютные масла полностью растворяются в спирте, они лишены также терпенов и сесквитер-пенов. При использовании в качестве экстрагента этилового спирта данную форму экстракции называют ризиноидом и применяют при производстве эфирного масла из различных растений:

выход конкретных масел — от 0,08 % (тубероза)

до 0,98 % (иланг-иланг);

выход абсолютных масел — от 0,18 % (тубероза)

до 80% (иланг-иланг).

Необходимо помнить, что эфирные масла, извлекаемые органическими растворителями, нельзя принимать внутрь, чтобы избежать проявления аллергической реакции и ослабления иммун­ной системы, так как растворители высокотоксичны, а отделение их от эфирного масла бывает неполным.

К экстракционным способам получения эфирных масел относится и мацерация цветочного сырья жирами. Сырье в тканевых мешочках погружают в емкость с жировым корпусом на 24—48 ч при температуре 50—70 °С. Эта операция повторяется 1.0 - 15 раз до получения запаха определенной силы. Используют обычно животные жиры — говяжий или свиной, а из раститель­ных — оливковое масло. Иногда используют парафин с температу­рой плавления 60 °С. Жиры и масла должны быть чистыми, без запаха и подготавливаться по специальной рецептуре. Далее эфирное масло извлекают спиртом (см. анфлераж).

В последнее время экстракция эфирных масел стала про­водиться сжиженными газами (углекислота, фреоны, бутаци др.).

Метод анфлеража — наиболее древний из приведенных, обычно его применяют при переработке жасмина, ландыша, туберозы (т. е. сырья с низким содержанием эфирных масел).

Метод основан на способности эфирных масел, выделяемых растениями (в основном из цветков), переходить в газовую фазу, а затем поглощаться жирами и сорбентами. Этот процесс проводится в специальных рамах-шасси (размером 5x50x50), герметично собираемых по 30—40 шт. (одна на другую) в батарею. В середине такой рамы находится стеклянная пластинка, на которую с обеих сторон наносится адсорбент. На адсорбент (активированный уголь или смесь свиного и говяжьего жира и др.) толщиной примерно 3—5 мм, расстилают цветы (без чашечек) толщиной до 3 мм, причем края пластинки на 4 см остаются непокрытыми. Для увеличения поверхности поглощения жира шпателем проводят бороздки. В течение 1—3 сут испаряющиеся эфирные масла поглощаются адсорбентом. Затем сырье убирают и на рамы помещают свежее сырье. Такую операцию проводят многократно (до 30 раз) до полного насыщения адсорбента эфирным маслом. Поскольку в отработанном сырье еще содержится определенное количество эфирного масла (тяжелые фракции), то его дополнительно перерабатывают экстракцией. А жир, насыщенный эфирным маслом, Далее соскабливают со стекла.

Данный продукт с достаточно высоким качеством запаха поступает на рынок под названием цветочная помада. Изцветочной помады эфирное масло извлекают спиртом. Спиртовое извлечение вымораживают и фильтрацией из него удаляют примеси, выпавшие в осадок. Затем спирт отгоняют в вакууме и получают чистое эфирное масло. В настоящее время метод анфлеража используется редко. В первую очередь это связано с высокой ценой конечного продукта.

Определение качества эфирных масел. Действие эфирного масла прежде всего зависит от его качества. Среди множества факторов, влияющих на качество эфирного масла, одним из важнейших считается способ получения.

Подлинность эфирных масел устанавливается по их физико-химическим свойствам. В основном определяют показатели для абсолютных масел. Для каждого эфирного масла предусматри­ваются индивидуальные показатели. Однако практически для всех эфирных масел определяют следующие показатели качества: кислотное число — это количество миллиграммов гидроксида калия, которое израсходовано на нейтрализацию свободных кис­лот, содержащихся в 1 г эфирного масла. Этот важный показатель составляет, как правило, 0,5—5. При хранении масла кислотное число увеличивается в связи с разложением (омылением) эфиров, содержащихся в нем. Эфирное число означает количество милли­граммов едкого кали, необходимое для нейтрализации свободных кислот и омыления сложных жиров, содержащихся в 1 г эфирного масла; а также устанавливают содержание летучих веществ и этилового спирта и растворимость одного объема масла в 96% этиловом спирте. Растворимость эфирного масла в спирте 96% или 70% дает представление о его подлинности и качестве. Большинство углеводородов плохо растворимо в спирте, особенно в разведенном. Необходимо отметить, что физико-химические свойства одного и того же масла отличаются в зависимости от страны-производителя. В качестве примера можно привести физико-химические показатели гераниевого масла, вырабаты­ваемого в разных странах.

Эфирные масла хранят в таре из темного стекла или белой жести, а при непродолжительном хранении — в таре из оцинкованного или черного железа с двойной (полиэтиленовой или виниловой) пробкой. Для лучшего изолирования от воздуха рекомендуют использовать плотно всаженные корковые пробки, хорошо предохраняющие от испарения и воздействия воздуха. Сосуды с эфирными маслами хранят в вертикальном положении в темном, прохладном месте (не выше 15 °С), недоступном детям.

Ввиду легкой окисляемости емкости следует заполнять максимально. Нельзя хранить эфирное масло в пластиковой посуде. Эфирные масла, в первую очередь, необходимо предохра­нять от окисления, полимеризации, смолообразования. Окислению эфирные масла подвергаются из-за содержащихся в них терпенов и сесквитерпенов. Продуктом окисления является смола: бесцвет­ные масла желтеют или буреют; окрашенные утрачивают или изменяют свой цвет.

В нормальных условиях эфирные масла в чистом виде хранятся не менее года, кроме масел цитрусовых, срок хранения которых непродолжителен.

Поиск по сайту: