Tehnologii de obtinere a produsilor biologic activi din catina alba

Tehnologii de obtinere a produsilor biologic activi din catina alba

Tehnologiile de obtinere a produsilor concentrati in substante biologic active din catina cuprind in principal urmatoarele etape:

fructe - spalare - presare(pasare)

turte - uscare - macinare - nutritie animala / extragere ulei / extragere hidrosolubili

suc brut - omogenizare - pasteurizare - ambalare

Din studiile efectuate de diversi autori, randamentul in suc al pulpelor de catina este de circa 75%. Este de remarcat faptul ca semintele si cojile rezultate dupa extragerea sucului pot fi uscate pana la 10-12% umiditate. Acestea, dupa macinare pot fi supuse extragerii uleiului. Cantitatea maxima de ulei se gaseste in coaja fructului si seminte. Uleiul obtinut este complex, la substantele liposolubile din coaja adaugandu-se lipide si substante liposolubile din seminte. Pulberea poate fi utilizata in furajarea animalelor datorita continutului bogat in proteine cu aminoacizi esentiali.

Etape de receptie si prelucrare primara

Prelucrarea primara cuprinde intreg ansamblul de operatii tehnice prin care se realizeaza trecerea produsului vegetal proaspat intr-o stare corespunzatoare pentru utilizarea in diferite scopuri.

Apa continuta in catina poate favoriza denaturarea si descompunerea principiilor active. Umiditatea poate influenta si procesul de extractie, respectiv calitatea solutiei extractive. Apa din produsul vegetal dilueaza solventul si micsoreaza capacitatea de dizolvare, scazand astfel randamentul in principii active.

Majoritatea descompunerilor principiilor active sunt determinate de procese enzimatice, descompuneri oxidative sub actiunea oxidazelor sau a oxigenului atmosferic, procese de hidroliza, cu formarea de compusi inactivi. Procesele de descompunere se produc in general la temperaturi cuprinse intre 30-40 °C. Inhibarea proceselor enzimatice poate fi realizata prin stabilizare si uscare.

Stabilizarea se realizeaza prin mentinerea produsului vegetal in vapori de alcool sau prin fierberea in alcool. Dupa stabilizare, produsul vegetal poate fi uscat rapid pana la o umiditate de 3 %. Un alt procedeu de stabilizare il reprezinta uscarea termica efectuata in general in etuva sau cuptor, la temperatura potrivita, in functie de natura, structura si stabilitatea principiilor active. Uscarea poate influenta negativ unele substante (compusii fenolici si uleiurile volatile sunt oxidate, rezinificate).

Uscarea catinei impune o abordare diferentiata in functie de:

partile plantei utilizate, textura si continutul in apa al acestora;

natura principiilor active si a echipamentului enzimatic din partile plantei supuse deshidratarii.

Uscarea corecta a diferitelor parti ale catinei necesita cunoasterea structurii chimice a principiilor active. Pentru extragerea uleiurilor volatile temperatura maxima nu trebuie sa depaseasca 30-35°C, iar pentru alcaloizi si glicozizi temperatura optima este cuprinsa in intervalul 50-80°C. Cu cat uscarea se face mai repede, cu atat efectele reactilor enzimatice sunt mai reduse. Pe langa reactiile enzimatice, intervin insa si alte procese fizice, chimice sau fotochimice, care de asemenea antreneaza modificari. Uleiurile eterice se pierd partial prin volatilizare, oxidare si polimerizare, fenomen mai pronuntat la frunze si destul de redus la semintele si fructele intacte. Taninurile se pot modifica prin oxidarea la flobafene.

Un factor important in realizarea de solutii extractive il constituie gradul de maruntire a produsului vegetal. Acesta trebuie ales in functie de natura produsului vegetal: scoartele, radacinile, semintele, se pulverizeaza mai fin decat frunzele. La pastrare, produsele vegetale pulverizate sufera mai puternic actiunea factorilor externi decat cele intregi sau divizate in fragmente mari. De aceea pulverizarea se executa numai inaintea extractiei. Dintre solventi, cel mai mult se foloseste apa, care este un solvent polar foarte activ, indeosebi fata de majoritatea substantelor anorganice si o serie de compusi organici - zaharuri, acizi, alcooli, fenoli, esteri, aldehide, amine, glicozide si saruri de alcaloizi. Disperseaza coloidal gumele, taninurile, mucilagiile si albuminele. Nu dizolva amidonuri, celuloze, grasimi, uleiuri volatile (partial), rasini, hidrocarburi, vitamine liposolubile, alcaloizi liberi (cu exceptia colchicinei). Apa ca dizolvant prezinta avantajul ca poate fi asociata cu acizi, baze, alcool, glicerina sau alte substante, marindu-i-se capacitatea de solubilizare fata de unele substante active mai greu solubile. Din acest motiv, procedeul de extractie a produselor vegetale cu apa difera, in functie de natura substantelor extrase. Spre exemplu, la produsele ce contin alcaloizi se recurge la o extractie in mediu acid, in prezenta acidului clorhidric, tartric, citric. La produsele vegetale cu saponine, extractia se efectueaza in mediu de bicarbonat de sodiu. Extractia apoasa se face prin infuzie, decoct, macerare.

Tendinta actuala este aceea de a inlocui tehnologiile clasice, care sunt destul de complicate, ineficiente si costisitoare, cu o noua metoda de obtinere si prelucrare la rece a extractelor vegetale, asa-numita metoda a "extractului foliar". Etapele acestei metode noi presupun si folosirea unor procedee de separare, purificare si concentrare avansata, la rece, a principiilor active din extracte. Astfel, se creeaza o noua arie de aplicare a tehnologiilor de membrana, la prelucrarea materiilor vegetale, noutatea acestui domeniu suscitand un interes deosebit.

Etapa de fractionare a materiei prime

Fiecare produs vegetal trebuie fractionat pana la gradul de diviziune necesar scopului urmarit. Scopul fractionarii (maruntirii) este acela de a se obtine particule mici, care in procesul de extractie vor ceda usor principiile active. Fara o maruntire prealabila procesul de transfer de masa prin difuziune - osmoza este indelungat si poate determina pierderi de principii active. Prin cresterea suprafetei de contact dintre cele doua faze se grabeste extractia si sporeste randamentul acesteia.

Gradul de maruntire a produselor vegetale se stabileste in functie de procedeul de extractie utilizat. In general, pentru extractia prin macerare, infuzare sau decoctie se efectueaza o maruntire in particule mai mari, iar pentru extractia prin percolare, mai mici.

Etapa de extractie

Extractia este o operatie fizica de transfer de substanta, care se realizeaza prin difuziune moleculara, convectie sau alte forme de transfer de substanta cu pondere mai mica.

Factorii care influenteaza extractia solid-lichid, se refera la:

materia prima - natura, temperatura, vascozitate, cantitate, forma si marime, tratamente prealabile;

solvent - natura, cantitate, selectivitate, densitate, vascozitate, tensiune de interfata, reactivtate chimica, solubilitate reciproca cu materia prima, toxicitate, inflamabilitate, posibilitate de recuperare;

operatia de extractie - temperatura, viteza de extractie, timp de contact.

Solventii trebuie sa dizolve si sa extraga cu randament ridicat majoritatea componentelor active si sa contina cat mai putine materii inerte fara valoare terapeutica. Solventul ales trebuie sa aiba un punct de fierbere cat mai scazut astfel incat intrebuintarea lui sa fie cat mai economica. Cei mai utilizati solventi folositi in industria extractelor vegetale sunt: apa (pentru saruri ale alcaloizilor, glicozizi, zaharuri, materii mucilaginoase pectice, protidice sau colorante, enzime, taninuri etc.), alcoolul etilic (pentru uleiuri volatile, hidrocarburi, taninuri, alcaloizi baze si saruri ale acestora, glicozizi, rezine, clorofila etc.), eterul etilic (pentru alcaloizi baze, rezine, uleiuri volatile etc.).

Separarea principalelor grupuri de compusi naturali (principii active) se face prin extractia succesiva si selectiva a produsului vegetal cu solventi de polaritati diferite. La inceput, materialul vegetal este extras cu un solvent nepolar (eter etilic, eter de petrol, benzen, hexan, cloroform etc.), apoi cu un solvent polar (etanol) si in final cu apa. Se obtin trei extracte: solutia extractiva eterica, solutia extractiva alcoolica si solutia extractiva apoasa. In extractul eteric se gasesc compusi chimici lipofili (uleiuri volatile, substante grase, steroli, triterpene, carotenoide sau carotinoide, acizi grasi, acizi rezinici, alcaloizi baze, agliconi flavonici, antracenoide, emodoli), cumarine, clorofila, iar in celelalte extracte compusi chimici hidrofili (polifenoli, compusi reducatori, alcaloizi si saruri ale acestora, aminoacizi, glicozide polifenolice, glicozide sterolice, glicozide triterpenice, taninuri, substante proteice etc.).

Concentrarea extractelor se poate face la cald sau prin procedee membranare.

In diagramele urmatoare se prezinta doua exemple de fluxuri tehnologice utilizabile pentru prelucrarea fructelor de catina.

Pentru a fi aplicate cu succes, instalatiile de extractie trebuie sa aiba o eficacitate cat mai mare la separare, o productie specifica mare, un consum redus de energie mecanica si termica (incluzand caldura necesara pentru recuperarea solventului), costuri de investitie si de exploatare cat mai reduse si sa fie adaptabile la diverse conditii de lucru (ex. variatia debitului). Pentru cresterea randamentelor de extractie se poate folosi vibroextractia, care consta din extractia cu agitarea amestecului format din produsul fin pulverizat ce urmeaza a fi extras si solventul folosit, sau extractia cu ultrasunete, bazata pe principiul osmozei si difuziunii activate ultrasonic.