6.1. Методи одержання ефірних масел

Вищенаведені властивості ефірних масел були вико­ристані в різних методах їх одержання з рослин-ефіроносів і на­ступного очищення. Ефірні масла здебільшого виробляють із

128

129

свіжозібраної сировини (зеленої маси герані, квіток лаванди та ін.). Але деякі масла одержують із підв'яленої (м'яти), висушеної (коренів лепехи, коренів півників) або попередньо ферментованої (квіток троянди, коренів півників) сировини.

Залежно від характеру сировини та основних властивостей ефірних масел для їх добування застосовують той або інший спо­сіб, що дозволяє одержати найбільші виходи і найкращу якість.

Існує множина різних способів одержання ефірного масла. Деякі з них застосовуються з незапам'ятних часів, інші — більш сучасні і відповідно набагато продуктивніші. Перевага віддається щадячим способам, тому що ефірні масла дуже «чутливі» і легко вивітрюються. При необережному і неправильному поводженні їх якість помітно погіршується, тому ретельне дотримання техноло­гії — необхідна умова для одержання якісних ефірних масел. Якщо ефірні масла містяться у формі глікозидів, їх потрібно звільнити ферментативним розщепленням до вільного стану, інакше його одержати неможливо. Використовуються ферменти, що містять­ся в самій рослині. Спочатку сировину подрібнюють і розтирають із водою. Потім при температурі 50—60 °Снастоюють протягом кількох годин: у цей час йде розпад глікозидів і утворюються пахучі речовини.

Способи (методи) одержання ефірних масел:

1. механічні —вичавлювання ефірних масел —метод пресу­вання;

2. перегонка ефірних масел з водяною парою —метод гідро-дистиляцщ

3. витягування ефірних масел легколеткими розчинниками —метод екстракції;

4. поглинання парів ефірних масел жирами —метод анфле­ражу і динамічної адсорбції.

Кінцеві продукти, виготовлені першими двома способами, на­зиваються ефірними маслами, третім —екстракційними ефірни­ми маслами і четвертим —квітковими помадами.

Механічні способи. Цим способом одержують тільки ефірні масла цитрусових плодів (лимона, апельсина, мандарина, берга­моту), де масла зосереджені лише в їх шкірках у досить великих вмістилищах. До 1930 року ефірні масла одержували пресуван­ням шкірки в губку. Тепер, застосовуючи механічний спосіб, шкірку зазвичай видаляють, пропускають через зубчасті вальці, змішують із невеликою кількістю води, а потім піддають пресу­ванню на гідравлічних пресах. Ефірне масло, яке залишилось у шкірці (приблизно 30 %),здобувають далі перегонкою з водя­ною парою. Не можна допускати нагрівання продукту, тому що при цьому будуть зруйновані важливі леткі сполуки.

Вихід ефірних масел при механічному способі одержання (із 1000плодів, г):

лимонного 360—600;

мандаринового 410;помаранчевого 700—800.

Перегонка з водяною парою —найбільш поширений спосіб одержання ефірного масла. Його застосовують у разі, коли сировина містить порівняно багато ефірного масла і температура перегонки (близько 100 °С)не відображається на якості готового продукту.

Температура кипіння окремих компонентів ефірних масел ко­ливається від 150до 350 °С.Так, наприклад, пінен кипить при 160;лімонен —при 177,гераніол —при 229,тимол —при 233 °С.Однак усі ці речовини в присутності водяної пари переганяються при температурі нижче 100 °С.

Теоретичні основи процесу перегонки з водяною парою підпо­рядковані закону Дальтона про парціальні тиски, відповідно до якого суміш рідин (взаємно нерозчинних і хімічно одна на одну не діючих) закипає тоді, коли сума пружностей їх парів досягає атмосферного тиску. За законом Дальтона загальний тиск суміші дорівнює сумі парціальних тисків компонентів. У результаті тиск пар суміші досягає атмосферного тиску ще до кипіння води. Так, наприклад, суміш ялицевої олії і води при атмосферному тиску буде переганятися при температурі 95,5 °С(замість 160 °Сдля пінену —основного компонента ялицевої олії).

Перегонку з водяною парою здійснюють у перегінних апара­тах безперервної або періодичної дії, перегінних апаратах контей­нерного типу та ін.

Часто, щоб уникнути зціження сировини і руйнування скла­дових частин масла (омилення естерів та ін.), сировину поміща­ють на перфоровані сітки, нижня з яких знаходиться вище рівня конденсату, і відганяють за допомогою гострої пари. Дистилят (суміш води та ефірного масла) охолоджують у холодильнику і відокремлюють так зване декантоване масло, а дистиляційні води переганяють повторно, обігріваючи глухою парою або піддаючи додатковій обробці активованим вугіллям і леткими розчинника­ми. При цьому способі одночасно одержують запашну воду.

На рис. 6.1наведена схема перегінної установки періодичної дії, яка складається з куба 4, конденсатора 15 і приймача 19. Куб захищений паровою оболонкою 3,оснащений перфорованим зміє-виком-барботером 6 для запуску гострої пари; має спускний кран 7і зверху закривається кришкою 1 із паровідвідною трубкою 2,за допомогою якої він з'єднується з конденсатором. За допомогою лебідки 13 піднімають кришку куба. У куб на фальшиве дно 5 і шар полотна 18 поміщають рослинну сировину, при необхіднос­ті замочують водою. Кришку після цього опускають і герметично з'єднують із корпусом за допомогою болтів або притискного при­строю. Через вентиль 9 впускають пару 12 в парову оболонку, а через вентиль 10 випускають відпрацьовану пару і конденсат,

130

131

Приймачем служать так звані флорентійські склянки зі злив­ними трубками для води. Вони улаштовані так, що якщо масло легше за воду, то воно збирається шаром зверху, а вода витікає через зливну трубку, яка закріплена в тубусі біля днища склянки (рис. 6.2).Якщо ефірне масло важче за воду, то воно опускається на дно, а воду видаляють через трубку, закріплену у верхній час­тині склянки.

У тих випадках, коли дистиляційні (погонні) води, отримані після відділення ефірного масла, містять у розчиненому або емуль­гованому стані багато цінного ефірного масла (наприклад, при одержанні трояндового масла), останнє виділяється з нього за до­помогою когобації. Процес когобації полягає в тому, що дистиля­ційні води вдруге переганяються, при цьому з першими порціями відганяється велика частина утримуваного масла.

Для переробки великих кількостей сировини застосовують безперервно діючі перегінні апарати. Перегонка з водяною парою

може проводитися не тільки при атмосферному тискові, але і під тиском із перегрітою парою. При цьому співвідношення води та ефірного масла вигідно змінюється на користь збільшення виходу масла, що переганяється. Це пояснюється тим, що зменшення пружності парів води проходить сильніше, не пропорційно зміні пружності парів ефірного масла.

При одержанні ефірного масла шляхом перегонки з парою мо­жна використовувати окремі частини рослин (квіти, листя, насін­ня, стебла, корені) як у сирому, так і у висушеному вигляді. Кра­ще використовувати висушене листя, так його легше здрібнювати, забезпечуючи при цьому більш повне витягання. Відгін має здійс­нюватися не занадто швидко, близько 2год, тому що частина пари використовується мимохіть, а масло при цьому емульгується.

Вихід ефірних масел, при перегонці з водяною парою сильно коливається залежно від вмісту їх у пахучих частинах рослин, наприклад, трояндового із квітів — 0,2—0,3 %,ажгонового з пло­дів —до 9,0.

Цим способом одержують більшість ефірних масел, з огляду на дешевизну і простоту апаратури, однак необхідно відзначити і його суттєві вади:

• відносно висока температура перегонки для деяких паху­чих речовин, які входять у це ж ефірне масло, що викликає іноді їх розкладання;

• розчинність деяких пахучих речовин у воді при її конден­сації з водяної пари, внаслідок чого пахучі речовини відсутні в складі ефірного масла після його відстоювання;

• недостатньо висока температура перегонки для деяких важ-колетких пахучих речовин, які входять до складу цього ефірного масла, унаслідок чого ці речовини не відганяються з рослинної сировини і, отже, відсутні в складі перегнаного ефірного масла;

• наявність в більшості ефірних масел терпенів і сесквітерпе­нів, що зменшують їх розчинність у спирті, а в деяких випад­ках —їх запах. Так, наприклад, сесквітерпени мають особливий, специфічний камфорний запах, що відрізняється від основного запаху ефірного масла, але здебільшого гармонізує з ним.

132

133

Таким чином, запах ефірного масла,отриманого при перегон­ці з водяною парою,відрізняється від натурального запахуефірного маслабезпосередньо в рослині. Так, наприклад, дотепер не вдало­ся одержати цим способом задовільні ефірні масла таких рослин, як конвалія, жасмин, бузок та ін. Домогтися максимального набли­ження запаху ефірного масла до натурального можливо так званим методом знетерпінювання (дистиляцією у вакуумі або гідровакуумі, гідродистиляцією, обробкою спиртом зниженої міцності).

При перегонці ефірних масел терпени відганяються першими і тому можуть бути легко відділені від складових частин, які зу­мовлюють особливість запаху і переганяються при вищій темпе­ратурі. Сесквітерпени найчастіше відганяються останніми. При дистиляції разом із терпенами підхоплюється деяка кількість ос­новного носія запаху залежно від способу перегонки і фракції. Безтерпенові масла характеризуються:

• великою розчинністю у воді та спирті;

• великою міцністю, тобто концентрацією основного запаху;

• властивістю швидко утворювати і зберігати прозорість спир­тових розчинів.

Ці властивості безтерпенових масел використовують у парфу­мерії. Так, у спирті можуть повністю розчинятися тільки безтер­пенові цитрусові масла. При позначенні таких масел використову­ють префікс Д (для парфумів). Однак дуже часто в безтерпеновому маслі відбувається деяка зміна запаху, що не відповідає за свіжіс­тю і цілісністю натуральному маслу, яке містить терпени. Безтер­пенові масла не повинні використовуватися в медицині, тому що задана терапевтична дія спостерігається'лише при використанні ефірних масел із максимально повним складом, тобто масел, які містять якнайбільше активних компонентів.

Метод екстракції почали застосовувати з другої половини XIXстоліття. На відміну від попередніх цей метод вимагає більш склад­ної апаратури. Також потрібний добре очищений розчинник.

Ефірні масла розчиняються в багатьох органічних розчинни­ках. Ця властивість використовується в тих випадках, коли ком­поненти ефірного масла термолабільні і піддаються деструкції при перегонці з водяною парою.

Як розчинник використовують: етиловий спирт, бензен, хло­роформ, метиловий спирт, ацетон, рідкий або газоподібний бу­тан, вуглекислий газ. Але найчастіше використовують петролей­ний етер (рідкий нафтопродукт, суміш легких вуглеводнів).

Апаратура, що використовується, дуже різноманітна. Вона складається з екстрактора, відгінного куба з холодильником, в який надходить із екстрактора розчинник з маслом.

При екстракції сировину заливають один або декілька разів розчинником, який після насичення пахучими речовинами зли-

вають із сировини. Зі злитої витяжки, названої міцелою, видаля­ють розчинник під тиском, потім під вакуумом. Отримані ефірні масла називаються екстракційними, або «пахучими восками» (Essences concretes). За запахом вони ближчі до ефірних масел, що знаходяться в рослинах, ніж масла, отримані методом парової перегонки. Особливо це стосується сировини з приємним запа­хом, яка при перегонці з водяною парою дає занадто мало масла (троянда, нарцис, фіалка, гвоздика).

Розчинник екстрагує із рослин не тільки ефірні масла, але і воски, парафіни, камеді і жири, тому первинні продукти екстрак­ції мають тверду консистенцію і не повністю розчиняються в спир­ті. Такі масла називають конкретами.

Для звільнення від баластових речовин конкретні масла екст­рагуються ще раз етиловим спиртом, і після його відгону та фільт­рації з охолодженням утворюються вторинні продукти екстрак­ції — абсолютні масла. Абсолютні масла повністю розчиняються в спирті, вони позбавлені також терпенів і сесквітерпенів. При використанні як екстрагенту етилового спирту цю форму екстрак­ції називають ризиноїдом і застосовують у виробництві ефірного масла з різних рослин: .

вихід конкретних масел від 0,08(тубероза) до 0,98 %(іланг-іланг); вихід абсолютних масел від 0,18(тубероза) до 80 %(іланг-іланг). Необхідно пам'ятати, що ефірні масла, які витягаються орга­нічними розчинниками, не можна приймати усередину, щоб уник­нути прояву алергічної реакції та ослаблення імунної системи, тому що розчинники високотоксичні, а відділення їх від ефірного масла буває неповним.

До екстракційних способів одержання ефірних масел належить і мацерація квіткової сировини жирами. Сировину в мішечках з тканини занурюють у ємкість із розплавленим жиром на 24— 48год при температурі 50—70°€. Ця операція повторюється 10— 15разів до одержання запаху певної сили. Використовують за­звичай тваринні жири —яловичий або свинячий, а з рослинних —маслинову олію. Іноді використовують парафін із температурою плавлення 60 °С.Жири та олії мають бути чистими, без запаху і готуватися за спеціальною рецептурою. Далі ефірне масло витя­гають спиртом (див. анфлераж).

Останнім часом екстракція ефірних масел стала проводитися зрідженими газами (вуглекислотою, фреонами, бутаном та ін.).

Метод анфлеражу — найдавніший із наведених, зазвичай його застосовують при переробці жасмину, конвалії, туберозу (тобто сировини з низьким вмістом ефірних масел).

Метод ґрунтується на здатності ефірних масел, що виділяють­ся рослинами (в основному з квіток), переходити в газову фазу, а потім поглинатися жирами і сорбентами. Цей процес проводиться

134

135

в спеціальних рамах-шасі (розміром 5x50x50см), що герметично складаються по 30—40шт. (одна на другу) у батарею. У середині такої рами знаходиться скляна пластинка, на яку з обох боків на­носиться адсорбент. На адсорбент (активоване вугілля або суміш свинячого і яловичого жиру та ін.) товщиною приблизно 3—5 мм розстеляють квітки (без чашечок) товщиною до 3 мм, причому краї пластинки на 4 см залишаються непокритими. Для збільшення поверхні поглинання жиру шпателем проводять рівчачки. Протя­гом 1—3діб ефірні масла, що випаровуються, поглинаються адсор­бентом. Потім сировину забирають і на рами поміщають свіжу. Таку операцію проводять багаторазово (до 30разів) до повного на­сичення адсорбенту ефірним маслом. Оскільки у відпрацьованій сировині ще міститься певна кількість ефірного масла (важкі фрак­ції), то його додатково переробляють екстракцією. А жир, насиче­ний ефірним маслом, далі зіскрібають зі скла.

Такий продукт із досить високою якістю запаху надходить на ринок за назвою квіткова помада. 3 квіткової помади ефірне масло витягають спиртом. Спиртову витяжку виморожують і фільтраці­єю з неї видаляють домішки, які випали в осад. Потім спирт від­ганяють у вакуумі та одержують чисте ефірне масло.

Тепер метод анфлеражу використовується рідко. У першу чер­гу, це пов'язано з високою ціною кінцевого продукту.

Метод динамічної сорбції за своєю суттю є удосконаленим методом анфлеражу. Сировина (квітки, зібрані на світанку) помі­щають у камеру на сітки. Потім камеру герметично закривають і через неї продувають підігріте повітря, яке, підхоплюючи пари ефірних масел, проходить крізь активоване вугілля або силіка­гель, де і відбувається поглинання (сорбція) парів ефірного масла завантажених квіток. Екстрагуванням сорбенту (силікону або ак­тивованого вугілля) виділяють ефірне масло, після чого з розчину відганяють ефір і одержують чисте ефірне масло, близьке до абсо­лютного. Такий метод перспективний і набуває все більшого роз­повсюдження .

Також всесвітньо визнаними гарантами високої якості є такі нормативи:

• нормативи EOA(Американської асоціації ефірних масел);

• нормативи Фармакопеї Великобританії (BP)та ін. Важливе значення має відсутність заборони IFRA (International

Fragranse Association) i виконання рекомендацій цієї організації для обмеження застосування деяких ефірних масел.

У зв'язку з тим, що кліматичні умови нашої країни не дозво­ляють вирощувати багато ефіромасляних рослин, такі масла, як іланг-ілангове, пачулеве, сандалове, жасминове та інші імпорту­ються. Для вибору імпортного ефірного масла, що відповідає ви­могам, висунутим до нього в нашій країні, наводяться його влас­тивості і національні стандарти.

Ідентифікація ефірних масел установлюється за їх фізико-хіміч-ними властивостями. Головним чином, визначають показники для абсолютних масел. Для кожного ефірного масла передбачаються індивідуальні показники. Однак практично для всіх ефірних ма­сел визначають такі показники якості: кислотне число — це кіль­кість міліграмів калію гідроксиду, яка витрачена на нейтралізацію вільних кислот, що містяться в 1 г ефірного масла. Цей важливий показник складає, як правило, 0,5—5.При зберіганні масла кис­лотне число збільшується у зв'язку з розкладанням (омиленням) ефірів, що містяться в ньому. Ефірне число означає кількість мілі­грамів калію гідроксиду, необхідну для нейтралізації вільних кис­лот і омилення складних жирів, що містяться в 1 г ефірного мас­ла; а також встановлюють вміст летких речовин та етилового спирту і розчинність одного об'єму масла в 96 % -вому етиловому спирті. Розчинність ефірного масла в спирті 96або 70 %-вому дає уявлення про його істинність і якість. Більшість вуглеводнів погано розчинні в спирті, особливо в розведеному. Необхідно відзначити, що фізико-хімічні властивості того ж самого масла відрізняються залежно від країни-виробника. Як приклад можна навести фізико-хімічні показники геранієвого масла, що виробляється в різних країнах (табл. 6.1).