СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В ПРОЦЕССАХ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ

1.1 Ультразвук в химической технологии. Общий обзор

1.2 Экстрагирование в системе твердое тело - жидкость

1.2.1 Экстракция. Основные понятия

1.2.2 Экстрагирование биологически активных веществ из растительного сырья

1.2.3 Интенсификация экстракционных процессов под действием ультразвука

2 ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

2.1 Лен посевной (лен обыкновенный)

2.2 Препараты и применение в медицине

2.2.1 Льняное семя

2.2.2 Слизь семян льна

2.2.3 Лигнаны семени льна

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Оборудование и материалы

3.2 Изучение ультразвукового воздействия на процесс получения экстрактов семян льна

3.3 Определение оптимальных параметров ультразвукового воздействия

3.4 Методы анализа и контроля процесса экстракции

3.4.1 Получение контрольных экстрактов полисахаридов льна

3.4.2 Использование методов ИК-спектроскопии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение

Главным источником многих биологически активных соединений все еще остается натуральное сырье, как животного, так и растительного происхождения, несмотря на то, что современная химия достигла впечатляющих успехов в области синтеза большого числа таких веществ. Следовательно, особого внимания заслуживает изучение и интенсификация процесса экстрагирования разнообразных ценных компонентов из природного сырья.

К сожалению, традиционные методы экстрагирования являются достаточно длительными, трудоемкими и, что самое неприятное, довольно малоэффективными.

Сложившаяся на сегодняшний день довольно сложная экологическая обстановка диктует новые подходы к переработке природного сырья: необходимы пути его наиболее полного использования. В частности, возникает вопрос наиболее рационального выбора технологических аппаратов для осуществления процесса экстрагирования. Одним из новых и перспективных методов является использование ультразвукового воздействия в процессе экстракции разнообразных биологически активных веществ из природных материалов. Для достижения максимального выхода ценных компонентов в жидкую фазу при сохранении ими своей нативной структуры необходим индивидуальный подход к выбору оптимальных режимов ультразвуковой обработки для каждого вида сырья.

1. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В ПРОЦЕССАХ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ

1.1 Ультразвук в химической технологии. Общий обзор

Применение ультразвуковых колебаний в химической технологии является весьма перспективным: во многих случаях оно обеспечивает исключительно высокую интенсивность технологического процесса, не достижимую с помощью таких широко распространенных методов как механическое перемешивание, применение высоких температур и давлений и т.п. Поэтому проблема применения ультразвука в процессах химической технологии заслуживает серьезного внимания.

Началом работ в этой области можно считать двадцатые годы прошлого столетия, когда Р. Вудом была показана возможность ультразвуковой интенсификации ряда физико-химических процессов. В настоящее время трудно назвать область химической технологии, в которой б не находил применения ультразвук [1].

Ультразвуком принято называть колебания, распространяющиеся в упругой среде со сверхзвуковой частотой, иначе говоря, с частотой, превышающей верхний порог слышимости человеческого уха – 20 000 Гц.

Ультразвуковые волны могут распространяться в любых упругих телах: жидких, твердых и газообразных.

Акустические колебания воздействуют на химико-технологические процессы через так называемые эффекты первого порядка (частота, интенсивность, скорость акустических колебаний) и эффекты второго порядка, т.е. нелинейные эффекты, развивающиеся в жидкости при распространении мощных акустических волн. К эффектам второго порядка относятся кавитация (разрыв сплошности жидкости), акустические течения (звуковой ветер), пульсация газовых пузырьков и др.[2].

Раньше полагали, что для интенсификации технологических процессов необходимы колебания высоких частот (не менее 300-500 кГц). В последнее время успешно применяют акустические колебания как средней (от долей Вт/смдо нескольких Вт/см), так и большой (10 Вт/сми выше) интенсивности.

Таким образом, современная техника практически использует упругие механические колебания весьма широкого диапазона и интенсивностей.

Сознательное изменение скорости процесса, в частности путем воздействия на него упругих колебаний, требует понимания механизма и кинетики этого процесса. Объектом воздействия должна быть, прежде всего, лимитирующая стадия процесса. Естественно, что для эффективного воздействия на нее необходимо располагать сведениями о зависимости направления и скорости этой стадии от параметров акустического поля. Поэтому, наряду с исследованием влияния ультразвука на разного рода сложные технологические процессы, необходимо глубокое изучение его влияния на «элементарные» явления, составляющие эти процессы.

В настоящее время применение ультразвуковых колебаний в химической технологии развивается в двух основных направлениях:

контроль технологических процессов и качества продукции;

интенсификация производства [1].

1.2 Экстрагирование в системе твердое тело – жидкость

1.2.1 Экстракция. Основные понятия

Экстракцией в широком смысле называют процессы извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или твердых тел с помощью избирательных растворителей (экстрагентов) [3].

Экстрагирование в системе твердое тело – жидкость - один из важнейших технологических процессов, нашедших широкое распространение в химической, химико-фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.

Движущей силой процесса экстракции является разница концентраций экстрагируемого вещества в жидкости, заполняющей поры твердого тела, и в основной массе экстрагента, находящегося в контакте с поверхностью твердых частиц. Механизм экстрагирования в общем случае включает следующие стадии:

проникновение экстрагента в поры твердого материала;

растворение целевых компонентов;

перенос экстрагируемого вещества из глубины твердой частицы к поверхности раздела фаз: в элементарных случаях с помощью молекулярной диффузии, а при осложнении этого механизма другими явлениями (растворением, набуханием) – помощью массопроводности;

перенос вещества от поверхности раздела фаз вглубь экстрагента с помощью конвективной диффузии (массоотдачи) [1].

При экстрагировании в системе твердое тело – жидкость процесс может лимитироваться следующими стадиями:

внешнедифузионной – скорость процесса определяется скоростью диффузии в объеме при условии, что концентрация растворителя в порах и на поверхности твердого материала меньше его концентрации в объеме;