Красители, полученные из растительного сырья, используются в фармацевтической и пищевой промышленности, косметике и парфюмерии, а также для окраски тканей.
Многие из них термолабильны, разрушаются при действии окислителей, что учитывают в технологии их выделения и очистки
🟢 🟡 🟠 🔴 🟣

Большинство из них обладает также и биологической активностью.
🔶 Для куркумина (жёлтый) известно противоопухолевое действие. Его производство описано выше.
🔷 Антоцианы (от розового до фиолетового цвета) обладают выраженными антиоксидантными свойствами. Пример технологии БАД к пище, содержащей антоциановый комплекс из плодов черники:

🔷 Производство антоцианового комплекса в твёрдых желатиновых капсулах 💊💊 🔷
=========================

На видео показана технология антоцианового комплекса из замороженных плодов черники:
https://youtu.be/iWywrBpHyF8

Всё самое интересное с 2:27:
3:05 - загрузка в экстрактор спрессованных в брикет замороженных плодов
3:33 - вакуум-выпарной аппарат для концентрирования вытяжки
3:46 - выделение антоцианов методом адсобрционной хроматографии
4:09 - распылительная сушка жидкой антоциановой фракции до порошка
4:17 - твёрдые желатиновые капсулы
4:20 - готовый продукт пачках картонных
🟣 🔵 🟣 🔵

🟣 Концентрированную вытяжку подают в хроматографические колонны, заполненные сорбентом, селективным к антоцианам.
Антоцианы сорбируются на нём, а балластные вещества (органические кислоты, сахара) остаются в жидкой фазе, которая удаляется из колонн.
Сорбент промывают, а затем - элюируют с него антоцианы растворителем другой полярности.
Так они переходят в жидкую фазу, которую затем выпаривают 🟣 🔵

Растворение в воде содержимого одной капсулы с антоциановым комплексом - пигментом и БАВ🔮

🌱 Теория экстрагирования – введение 📜🌿
=============================

Я начинаю длинную историю о теории экстрагирования растительного сырья.
Вначале предлагаю разобраться, для чего это нужно знать.
Итак, понимание общего механизма экстрагирования

🍀 показывает возможности для управления процессом (позволяет определить факторы, влияющие на экстрагирование, и возможность изменения их параметров для решения конкретной задачи);

🍀 помогает понять принцип работы экстракторов разного типа, их достоинства и недостатки (и выбрать наиболее подходящие для определённого случая оборудование и способ экстрагирования);

🍀а ещё – это возможность применить на практике теоретические знания из других дисциплин. Технология фитопрепаратов, как прикладная наука, носит междисциплинарный характер, и использует для решения собственных задач данные наук о растениях, материалах, химии (общей, органической, физической и коллоидной, биохимии), физики, математики и других.
[“Good heavens! Вот зачем я учил ботанику!” – могут сказать студенты некоторых факультетов 😇].

Навык создания такого каркаса, соединяющего фундаментальные науки, будет полезен в разных сферах (знания, которые не работают, со временем исчезают) 🔗

🌱Для описания закономерностей процесса экстрагирования требуется характеристика растительного сырья и экстрагента.
Поэтому вначале нужно вспомнить, что представляет собой живая растительная клетка изнутри:
https://www.youtube.com/watch?v=pwymX2LxnQs
«Путешествие внутрь листа» от California Academy of Sciences.
🌱🌱🌱

🍃 Высушенное растительное сырьё – заполненные воздухом пористые перегородки 🍃🔵
==============================

🌱 Растительные клетки имеют жёсткий целлюлозный каркас – клеточную стенку. Её пронизывают макро- и микропоры, связывающие клетки друг с другом. Диаметр микропор (до 1 нм) близок к диаметру малых молекул. Макропоры (их диаметр более 100 нм) образуют в клеточных стенках и пространстве между ними длинные каналы (капилляры), способные пропускать даже высокомолекулярные соединения.

🌱В процессе сушки клетка растительного сырья теряет влагу, и всё её содержимое – органеллы, высоко- и низкомолекулярные соединения, растворённые в клеточном соке, – оказывается адсорбированным на внутренней поверхности клеточной стенки. Их удерживают здесь силы межмолекулярного взаимодействия (ван-дер-ваальсовы) и другие виды связей.

🌱Внутреннее пространство клетки во время сушки заполняется воздухом.

🍃 Таким образом, высушенное растительное сырьё можно рассматривать как капиллярно-пористое тело 🔵

Пористые перегородки, заполненные воздухом - модель частицы высушенного растительного сырья

🟢 Внешняя поверхность растительного сырья может быть как полярной, так и неполярной. Гидрофобной (неполярной) её делает наличие восковой кутикулы на поверхности клеток.

🟢 Внутренняя поверхность клеток высушенного растительного сырья дифильна, с преобладанием гидрофильности (полярности).

🔵 Характеристика экстрагента 💧
=============================
Молекулы полярных растворителей содержат атомы с разной электроотрицательностью и обладают собственным дипольным моментом.

💧Полярные жидкости (вода, спирт этиловый) растворяют полярные вещества и наоборот.

💧Полярные жидкости хорошо смачивают полярные поверхности (растекаются по ним), и плохо – неполярные.

💧Полярность растворителя будет определять его способность смачивать поверхность растительного сырья (в зависимости от свойств этой поверхности):

Полярная жидкость хорошо смачивает полярную поверхность и плохо – неполярную. Θ – краевой угол смачивания: чем он меньше, тем лучше смачиваемость

🔵 На процесс смачивания сырья влияет также и вязкость экстрагента: вязкие жидкости медленнее распределяются по поверхности растительного сырья.

🟡 Это существенно для ряда растворителей – например, растительных масел. Часто их предварительно нагревают – для того, чтобы снизить вязкость и ускорить процесс экстрагирования.

Капли воды на поверхности листа, покрытого восковой кутикулой: пример очень плохого смачивания (Θ значительно больше 90 градусов; капли имеют почти шарообразную форму)

🌱 Теория экстрагирования – основные этапы 📜🌿
==============================
Экстрагирование – это процесс массопереноса в системе твёрдое – жидкость, который идёт самопроизвольно до выравнивания концентраций веществ в сырье и экстрагенте.

Теория экстрагирования описывает этапы взаимодействия сырья и экстрагента и их закономерности:
▫️1. Проникновение экстрагента в сырьё
▫️2. Смачивание внутренней поверхности клеток
▫️3. Растворение веществ, находящихся на внутренней поверхности клеток
▫️4. Массоперенос растворённых веществ через пористые клеточные стенки (молекулярная диффузия)
▫️5. Переход веществ от поверхности сырья в раствор:
5.1 Диффузия через ламинарный подслой
5.2 Конвективная диффузия веществ в общий объём экстрагента

🟩 Параллельно этим процессам идёт также и вымывание веществ из внешнего слоя разрушенных клеток частицы сырья.

Теория экстрагирования. Этап 1. Проникновение экстрагента в сырьё 📜🌿
==============================
◽️Вначале экстрагент смачивает внешнюю поверхность частиц сырья. Этот процесс зависит от свойств поверхности и растворителя (их полярности, вязкости жидкости, формы и размера частицы сырья). Основные закономерности смачивания описаны выше.

◽️После смачивания поверхности частицы экстрагент под действием капиллярных сил начинает поступать внутрь клеток.
Капилляры данном случае – это очень узкие ходы, образуемые в сырье макропорами.
Капиллярные явления возникают на границе раздела фаз – в данном случае на границе раздела твёрдое (сырьё) – газ (воздух) – жидкость (экстрагент). Когда смачивание поверхности для жидкости энергетически выгоднее, чем контакт с газовой фазой, возникает отрицательное давление, в результате чего жидкость поднимается по капиллярам:

Пример капиллярного явления: поднятие полярной жидкости (воды) в капилляре с гидрофильной поверхностью.

[тот же принцип используется, например, в восходящей тонкослойной хроматографии, когда жидкость движется вверх по хроматографической пластинке, погружённой в неё на незначительное расстояние]

◽️Экстрагент движется по капиллярам и заполняет клетки сырья, одновременно вытесняя из них воздух ➡️🌫

❗️Вытеснение воздуха из сырья – медленный процесс, и он может существенно уменьшить скорость экстракции.

📌 Ускорить заполнение капилляров экстрагентом можно с помощью:
- предварительного вакуумирования сырья (удаления воздуха из клеток при пониженном давлении)
- повышения давления на первом этапе экстрагирования
и другими способами.

◽️Чем объёмнее частица сырья, тем дольше идёт проникновение в неё экстрагента и вытеснение воздуха.

Поэтому процесс экстрагирования для относительно "плоских" и "объёмных" частиц сырья будет отличаться.