УСТАНОВКА ПИРОЛИЗА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОФЕИНА ИЗ ЧАЯ

Т.Д.Кучухидзе– докторант, К.М.Кинцурашвили – д.т.н., профессор

(Государственный университет им. Акакия Церетели, г.Кутаиси,

e-mail: ketevan.kintsurashvili@atsu.edu.ge;)

ВВЕДЕНИЕ

Из фармакологически действующих многочисленных растительных биоактивных комплексов и отдельных веществ несомненно значимыми считаются алкалоиды, а среди них – соединения из пуриновой группы, основным представителем которых является кочеин (1,3,7 – триметилксантин).

Кофеин является мощным природным стимулятором, который широко применяется для повышения устойчивости организма и усиления физических сил. Он принадлежит к веществам ноотропического класса, поскольку вызывает повышение чуствительности неиронов и стимулирование умственных способностей.

Основными природными источниками кофеина являются чай, кофе, какао, парагвайское растение Illex paraguagensis, кола, Paulinia cupana, гуарана, стеркулия и др. [1-5].

В условиях производства кофеин получают двумя способами: химическим полусинтетическим или пуем полного синтеза из мочевой кислоты иптичьих экскрементов и природным- из растительного сырья. Основой получения природного кофеина является метод экстракции.

Следует отметить, что кофеин полученный химическим синтезом по биологической активности существенно уступает природному. В связи с этим потребность на природном кофеине во всем мире увеличивается.

Для извлечения кофеина из растительного сырья в качестве экстрагента используют горячий этиловый спит. После упаривания спирта полученный концентрат растворяют в воде и обработки раствора хлороформом получается кофеин в органической фазе.

Данный метод характеризуется ряд недостатками, что выражается в отрицательном воздействий на экологию применяемых высокотоксичных растворителей и низком выходе целевого продукта (не более 18-20% от содержания его в сырье).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Для извлечения кофеина была изготовлена пиролитическая лабораторная установка, принципиальная схема (а) и физический модель (б) которой представлены на рисунок.

а) б)

Рисунок. Пиролитическая установка получения кофеина
Установка состоит из экстракционной камеры 1; электронагревателя 2; шнека 3; приводной ручки шнека 4; бункера для сырья 5; холодильника 6; трубы для отвода дымовых газов 7; вентиля 8; сборочного сосуда экстрагированных веществ 9; разгру-зочного бункера для отработанного сырья 10; трубы 11.

Процесс пиролиза происходит быстрым подогревом чайного материала до установленной температуры без доступа кислорода. Установка работает следующим образом: растительное сырье (чайный материал) загружается в бункер 5, электронагреватель 2 нагревается до температуры экстрагирования кофеина, после чего происходит подача чайного сырья.

Во время нагрева чая до температуры сжигания клетки чая начинают распадаться на составляющие вещества, в том числе на кофеин. Шнек 3 служит передвижующим транспортером подачи, передвижения , смешивания и выгрузке отработанного сырья.

Выгрузка отработанного сырья происходит в герметически закрытый бункер 5, где продолжается процесс экстрагирования.

Выделенные в экстракционной камере 1 и приемочном бункере 5 вещества собираются и подаются в холодильник, откуда в виде жидкости собираются в сборочный сосуд 9.

Для испытания установки были проведены лабораторные опыты. Обёктом исследования служил чайный материал (чайная пыль, высушенный грубый лист, фиксированный и высущенный материал подрезки плантации).

Эксперименты проводили на лабораторной установке сухого экстрагирования. В таблице приводятся результаты проведенных опытов.

Таблица. Результаты «сухого экстрагирования кофеина из чая

Чайный материал	Коли-чество, г	Суммарное содержание кофеина, г	Экстрагирование		Выход кофеина
			Темпе-ратура, ^0C	Продолжи-тельность, час	г	%
Чайная Пыль	850	17,85	120	6	17,74	82,6
Высушен-ый лист	700	13,02	120	6	10,51	80,7
Фиксиро-ванный лист	680	13,60	120	6	11,07	81,4

ВЫВОДЫ

● По пиролитическому методу извлечения кофеина из чая и разработанной для этой цели лабораторной установки выход целевого продукта достигает 80-82 % от его исходного содержания в сырье, что можно считать выокорентабельным.

●Для установления возможноти дальнейшего повышения экономических показателей считается целесообразным продолжение работ по усовершенствованию технологических режимов «сухого эктрагирования» кофеина и конструктивных составляющих пиролитической установки.

LЛИТЕРАТУРА

1. Орехов А.П.Химия алкалоидов.-2-ое издание, М:, изд-во АН СССР, 1955-859с.

2. Орехов А.П.Химия алкалоидов.-2-ое издание, М:, изд-во АН СССР, 1955-859с.

3. Фармацевтическая химия - В 2 ч; Учебное пособие / В.Г.Беликов - 4-е изд., перераб. и доп. - М.,МЕД пресс-информ, 2007- 624с.

4. Харкевич Д. А. Фармакология. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Медицина, 1987, 560 с

5. Barone JJ, Roberts HR Caffeine consumption . Food Chem Toxicol. 1996