Получение эфирных маселДИСТИЛЛЯЦИЯ
Эфирные масла экстрагируются из многих растений, причем из самых разных их частей. Самый распространенный способ получения масел -- перегонка с водяным паром, или по-другому дистилляция.
Дистилляционные установки ставятся обычно поблизости от мест разведения растений, чтобы сырье поступало в переработку максимально свежим. Нужные части растений: семена, листья, стебли, цветы (или комбинации двух и более частей) -- плотно укладывают в первый контейнер перегонного куба. Затем в куб поступает пар, и тогда вместе с этим нагретым паром начинает выпариваться эфирное масло. Выпаренное масло поднимается вверх и проходит вместе с водяным паром через конденсатор в маслосборный сосуд, где происходит охлаждение. Когда эфирное масло и вода остынут, масло отделяется от воды, образуя слой на ее поверхности. Теперь их можно разделить с помощью специальной делительной воронки.
Некоторые растения, например жасмин, не поддаются перегонке с водяным паром, поскольку высокая температура в аппарате разрушает самые ценные его вещества. В таких случаях применяются два описанных ниже способа выделения масла, дающие уже, строго говоря, не масло, а так называемый абсолют.
АНФЛЕРАЖ
Метод анфлеража практикуется еще некоторыми французскими парфюмерами, правда в основном для того, чтобы демонстрировать его туристам и зарабатывать на этом деньги. Вообще он представляется устаревшим. Это трудоемкий и очень медленный процесс, хотя жасминовое масло, полученное таким путем, бывает наивысшего сорта по крепости и чистоте. Цветы жасмина укладываются вручную на стеклянные противни, покрытые специальным жиром. Противни располагают один над другим и оставляют на время, чтобы эфирное масло успело впитаться в жир. Процесс повторяется, и уже использованные цветы заменяют новыми, пока жир полностью не насытится маслом. Насыщенный жир на жаргоне парфюмеров называется помадой. Когда помада готова, ее обрабатывают спиртом для выделения абсолюта. Оставшийся после анфлеража жир не выбрасывают: поскольку в нем сохраняется аромат жасмина, он пригоден для производства мыла.
ЭКСТРАГИРОВАНИЕ РАСТВОРИТЕЛЯМИ
Экстрагирование растворителями -- еще один способ получения жасминового абсолюта, а также эфирных масел других растений.
Цветы (или другие части растений, содержащие масло) размачивают (мацерируют) в контейнере с растворителем, например с гексаном. Масла и растительный воск, содержащиеся в сырье, растворяют в гекса-не и полученный раствор (экстракт) сливают. Затем экстракт нагревают, в результате чего выпаривается растворитель. То, что остается после удаления растворителя, называют конкретом, это смесь чистого масла с растительными восками.
После охлаждения конкрет обрабатывают спиртом, чтобы отделить масло от воска. Таким образом, получается эфирный абсолют.
ЭКСТРАГИРОВАНИЕ ДВУОКИСЬЮ УГЛЕРОДА
Этот метод относительно новый в сравнении с двумя описанными выше, и, возможно, со временем он вытеснит метод экстрагирования растворителями. Дело в том, что при экстракции растворителями какая-то часть растворителя все-таки остается в абсолюте, а используя экстракцию двуокисью углевода, этой проблемы можно избежать.
К сожалению, многие из масел нельзя синтезировать с нашим простым оборудованием и набором реактивов. Зато теперь мы сможем пустить в ход весь свой арсенал и словно по мановению волшебной палочки извлечь из своих стаканов, колб и реторт богатый набор душистых веществ. Начнем с получения природных душистых веществ из растений.
Душистые вещества содержатся в растениях обычно в виде маленьких капелек в особых клетках. Они встречаются не только в цветах, но и в листьях, в кожуре плодов и иногда даже древесине.
Содержание эфирных масел в тех частях растений, которые используются для их получения, колеблется от 0,1% до 10%. То, что их называют маслами, не должно вводить нас в заблуждение. Эфирные масла не имеют ничего общего с обычными растительными маслами: льняным, подсолнечным, кукурузным, то есть с жидкими жирами. Они представляют собой более или менее сложные смеси душистых органических веществ самых различных типов.
Среди них особенно часто встречаются сложные эфиры, альдегиды и спирты насыщенного, ненасыщенного и ароматического рядов.
Очень важными компонентами эфирных масел являются терпены и их производные.
Рассмотрим формулы некоторых представителей этого класса соединений: Терпинен - циклический углеводород. Он встречается в незначительных количествах во многих эфирных маслах. Лимонен - важный компонент масла из лимонной корки. Пинен - главная составная часть живичного скипидара. Он служит исходным соединением для получения синтетических душистых веществ.
Эфирные масла обычно очень трудно растворяются в воде, но легко растворяются в спирте.
Поэтому спирт в больших количествах применяется в парфюмерной промышленности в качестве растворителя. Эфирные масла можно получить, например, экстрагируя их из частей растений спиртом или другими растворителями.
Самые ценные душистые вещества цветов получают, размещая в закрытой камере на проволочной сетке попеременно слои твердого животного жира и частей растения.
Через некоторое время цветы заменяют новыми, чтобы жир насытился эфирным маслом. При таком способе (во Франции его называют "анфлераж") получают жир, содержащий растворенные в нем эфирные масла и этот концентрат душистых веществ доставляют на парфюмерные фабрики (Затем эфирные масла извлекают из жира спиртом. Этот способ применяется, например, для извлечения эфирных масел из жасмина и туберозы. - Прим. перев.).
Мы применим третий, особенно важный способ выделения эфирных масел - перегонку с водяным паром.
Сами по себе эфирные масла часто летучи только при повышенных температурах, и их кипение сопровождается разложением. Если же через массу, состоящую из растений или их частей, пропустить водяной пар, то масла удаляются вместе с ним и затем собираются в дистилляте в виде капелек, которые имеют низкую плотность и поэтому плавают на поверхности воды.
Получим эфирные масла
Колбу на 0,5 л закроем резиновой пробкой с двумя отверстиями. В одно из них вставим оттянутую на конце стеклянную трубку, которая доходит почти до дна колбы. Эта трубка служит предохранительным клапаном. Она должна быть достаточно длинной (около 1 м).
Через другое отверстие введем короткое колено изогнутой трубки с внутренним диаметром не менее 5 мм (Лучше всего взять трубку с внутренним диаметром 8-10 мм.
Расстояние между колбами должно быть как можно короче, однако целесообразно разъединить трубку между колбами, вставив в середину ее стеклянный тройник и соединив его с обеими частями трубки короткими кусками резинового шланга. К свободному концу тройника присоединяют кусочек резинового шланга с укрепленным на нем зажимом. Это позволяет во время опыта быстро разъединить или соединить обе колбы. При наличии металлического паровика можно заменить им первую колбу. - Прим. перев.).
Более длинное колено той же трубки вставим через отверстие в пробке во вторую колбу, так чтобы трубка тоже доходила там почти до дна. Кроме того, с помощью стеклянной трубки соединим вторую колбу с прямым холодильником (Либиха или с наружным свинцовым змеевиком). В качестве приемника лучше всего взять делительную или капельную воронку.
Вначале получим тминное масло. Для этого нам понадобится 20 г тмина (Тмин можно собрать или купить в аптеке. - Прим. перев.).
Измельчим его в ступке с добавлением песка или в старой кофемолке. Поместим тмин во вторую колбу и прильем немного воды - так, чтобы она не перекрывала полностью массу тмина. Первую же колбу заполним на одну треть водой и, чтобы кипение было равномерным, добавим к воде несколько кусочков пористой керамики ("кипелки").
Теперь бунзеновской горелкой нагреем до кипенья сначала содержимое первой, а затем и второй колбы. После этого снова переставим горелку под первую колбу и будем нагревать ее как можно сильнее, чтобы через вторую колбу интенсивно проходил водяной пар, поступающий далее в холодильник и из него в виде конденсата в приемник.
Если найдется две горелки, то можно одновременно слегка нагревать и вторую колбу, чтобы объем жидкости в ней не слишком увеличивался в результате конденсации пара.
Удобно использовать для нагревания второй колбы песочную баню, разогрев ее заранее, до начала пропускания водяного пара (Лучше всего нагревать вторую колбу так, чтобы объем жидкости в ней не претерпевал ни заметного увеличения, ни уменьшения. - Прим. перев.). Проведем перегонку в течение не менее часа. За это время в приемнике собирается около 100 мл воды, на поверхности которой плавают бесцветные капли тминного масла. Воду по возможности полнее отделим с помощью делительной воронки и в результате получим около 10 капель чистого тминного масла вместе с незначительным количеством воды. Такого количества хватило бы для приготовления нескольких бутылок тминного ликера!
Характерный запах тминному маслу придает карвон, которого в нем содержится больше 50%. Кроме того, в его состав входит лимонен - душистое вещество лимонов. Тминное масло используется, в первую очередь, для отдушивания мыл и зубных эликсиров. Оно добавляется также в малых количествах к некоторым духам.
С помощью того же прибора можно выделить эфирные масла из других растений. Для этого измельчим их и подвергнем перегонке с водяным паром в течение 1-2 часов. Разумеется, выход будет различным в зависимости от содержания эфирного масла. Интереснее всего получение следующих эфирных масел:
Масло перечной мяты. Из 50 г высушенной перечной мяты мы можем выделить 5-10 капель мятного масла. Оно содержит, в частности, ментол, который придает ему характерный запах. Мятное масло используется в большом количестве для изготовления одеколона, туалетных вод для волос, зубных паст и эликсиров. В настоящее время ментол большей частью получают путем синтеза.
Анисовое масло получим из измельченного аниса. В смеси с маслом перечной мяты и эвкалиптовым маслом оно входит в состав зубных эликсиров и паст, а также некоторых мыл.
Гвоздичное масло получим перегонкой с водяным паром гвоздики, которая продается в качестве пряности. Важной составной частью его является эвгенол. (Эвгенол можно получить из синтетического ванилина.) Гвоздичное масло служит добавкой ко многим духам и, кроме того, применяется при изготовлении зубных эликсиров и мыл.
Лавандовое масло мы получим из 50 г высушенных и измельченных цветков лаванды. Это одно из важнейших душистых веществ, которое, помимо его использования для изготовления лавандовой воды и одеколона, применяется в производстве духов, мыл, туалетных вод для волос, пудры, кремов и т. д.
Еловое масло. Соберем не менее 100-200 г иголок и молодых побегов ели. Измельчим их и, пока они еще влажные, без предварительного добавления воды перегоним с водяным паром. Обычно в иголках содержится лишь несколько десятых долей процента этого эфирного масла. Оно порадует нас приятным ароматом в комнате. Кроме того, еловое масло является излюбленным средством, придающим аромат различным препаратам для ванн.
Предоставим читателю самому получить из растений и другие душистые вещества. Например, можно перегнать с водяным паром сосну, корицу, цветы ромашки или другие душистые садовые цветы. Полученные продукты сохраним в надежно закрытых пробирках - позднее они понадобятся нам в качестве душистых веществ для изготовления косметических средств.
К сожалению, нам придется отказаться от получения душистых веществ, содержащихся в духах с тонким, нежным запахом - бергамотового масла, а также масел из цветков жасмина и померанцевых цветов, - так как у нас нет необходимых для этого исходных веществ.
Однако эфирное масло с очень тонким ароматом получается также из цветков ландыша. Если их удастся собрать достаточно много, то, конечно, стоит выделить из них эфирное масло.
ДУШИСТЫЕ ЭФИРЫМногие известные душистые вещества относятся к классу сложных эфиров. Последние широко распространены в природе и дают самые разнообразные оттенки запахов, от запаха тропических орхидей до характерного аромата хорошо знакомых нам фруктов. Эти соединения мы можем синтезировать.Сложные эфиры образуются при взаимодействии спиртов с карболовыми кислотами. При этом отщепляется вода
R-ОН + НООС- R1 R-ООС- R1 + Н2О
спирт + кислота сложный эфир + вода
Реакция достаточно быстро идет только в присутствии водоотнимающих средств и катализаторов. Поэтому смесь спирта и карбоновой кислоты длительно кипятят в присутствии серной кислоты, которая действует как водоотнимающее средство, а также катализирует реакцию.
Кроме того, часто реакционную смесь насыщают газообразным хлористым водородом. Мы можем проще получить тот же результат, добавляя поваренную соль, образующую с серной кислотой хлористый водород.
Сложные эфиры получают также в присутствии концентрированной соляной кислоты или безводного хлорида цинка, однако с меньшим выходом.
Мы применим эти добавки в тех случаях, когда исходные органические вещества разлагаются концентрированной серной кислотой, что можно обнаружить по потемнению реакционной смеси и неприятному едкому запаху.
Получим сложные эфиры
Чтобы получить сложные эфиры в малых количествах, используем простой прибор. В широкую пробирку вставим узкую пробирку таким образом, чтобы одна треть широкой пробирки в ее нижней части оставалась незаполненной.
Проще всего можно укрепить узкую пробирку с помощью нескольких кусочков резины, вырезанной из шланга или пробки. При этом необходимо учесть, что вокруг узкой пробирки обязательно нужно оставить зазор величиной не менее 1,5-2 мм, чтобы исключить избыточное давление при нагревании.
Теперь нальем в широкую пробирку 0,5-2 мл спирта и приблизительно столько же карбоновой кислоты, при тщательном охлаждении (в ледяной воде или холодной проточной воде) добавим 5-10 капель концентрированной серной кислоты и в некоторых случаях еще несколько крупинок поваренной соли.
Вставим внутреннюю пробирку, заполним ее холодной водой или еще лучше кусочками льда и укрепим собранный прибор в обычном штативе или в штативе для пробирок.
Затем на самом малом огне горелки Бунзена будем кипятить смесь по крайней мере 15 минут (добавить "кипелки"!). Чем дольше нагревание, тем лучше выход.
Внутренняя пробирка, заполненная водой, служит обратным холодильником. Если ее содержимое слишком разогревается, то нужно приостановить опыт, после остывания снова заполнить внутреннюю пробирку льдом и продолжать нагревание (Удобнее непрерывно пропускать через внутреннюю пробирку холодную проточную воду. Для этого нужно подобрать к ней пробку с двумя вставленными в нее стеклянными трубками. - Прим. перев.).
Уже до завершения опыта мы часто можем почувствовать приятный запах полученного сложного эфира, на который все же накладывается едкий запах хлористого водорода (поэтому не нужно нюхать реакционную смесь, приближая к себе отверстие пробирки!).
После охлаждения реакционную смесь нейтрализуем разбавленным раствором соды. Теперь мы можем обнаружить запах чистого эфира, а также заметить множество маленьких маслянистых капелек сложного эфира, которые плавают на поверхности водного раствора, в то время как непрореагировавшие исходные вещества большей частью содержатся в растворе или образуют кристаллический осадок.
По приведенной прописи получим следующие эфиры:
Этилметанат (этилформиат, муравьиноэтиловый эфир), образующийся из этанола (этилового спирта) и метановой (муравьиной) кислоты. Этот эфир добавляют к некоторым сортам рома, чтобы придать ему характерный аромат.
Бутилэтанат (бутилацетат, уксуснобутиловый эфир) - из бутанола (бутилового спирта) и этановой (уксусной кислоты).
Изобутилэтанат (изобутилацетат, уксусноизобутиловый эфир) образуется соответственно из 2-метилпропанола-1 (изобутилового спирта) и этановой кислоты. Оба последних эфира имеют сильный фруктовый запах и являются составной частью парфюмерных композиций с ароматом лаванды, гиацинтов и роз.
Пентилэтанат (амилацетат, уксусноамиловый эфир) - из пентанола, то есть амилового спирта (Яд!), и этановой кислоты.
Изопентилэтанат (изоамилацетат, уксусноизоамиловый эфир) - из 3-метилбутанола-1, то есть изоамилового спирта (Яд!), и этановой кислоты. Эти два эфира в разбавленном растворе имеют запах груш. Они входят в состав фантазийных духов и служат растворителями в лаках для ногтей.
Метилбутанат (метнлбутират, маслянометиловый эфир) - из метанола (метилового спирта) и бутановой (масляной) кислоты. Запах его напоминает ранет.
Этилбутанат (этилбутират; масляноэтиловый эфир) - из этилового спирта и бутановой кислоты. Он имеет характерный запах ананасов.
Пентилбутанат (амилбутират, масляноамиловый эфир) - из пентанола (амилового спирта) и бутановой кислоты (спирт ядовит!).
Изопентилбутанат (изоамилбутират, масляноизоамиловый эфир) - из 3-метилбутанола-1 (изоамилового спирта) и бутановой кислоты (спирт ядовит!). Два последних эфира имеют запах груш.
Среди эфиров ароматических кислот тоже есть вещества с приятным ароматом. В отличие от фруктового запаха сложных эфиров алифатического ряда у них преобладают бальзамические, так называемые животные запахи или запахи экзотических цветов. Некоторые из этих важных душистых веществ мы синтезируем.
Метил- и этилбензоат получим из метилового или соответственно этилового спирта и бензойной кислоты. Проведем опыт по приведенной выше прописи и возьмем в качестве исходных веществ спирт и около 1 г кристаллической бензойной кислоты. Эти эфиры напоминают по запаху бальзамы и входят в состав парфюмерных композиций с запахами свежего сена, русской кожи (юфти), гвоздики, иланг-иланга и туберозы.
Пентилбензоат (амилбензоат, бензойноамиловый эфир) и изопентилбензоат (изоамилбензоат, бензойноизоамиловый эфир) пахнут клевером и амброй - своеобразным выделением из пищеварительного тракта кита. Их используют для духов с восточным колоритом.
Для получения этих веществ этерифицируем бензойную кислоту амиловым или изоамиловым спиртом (Яд!) в присутствии концентрированной соляной кислоты, потому что в присутствии серной кислоты возможны побочные реакции.
Этилсалицилат напоминает по запаху масло зеленого барвинка, с которым мы уже познакомились раньше. Однако у него менее резкий запах. Он применяется для изготовления духов с ароматом кассии и духов типа "Шипр". Этот эфир мы получим из этилового спирта и салициловой кислоты при нагревании с поваренной солью и серной кислотой.
Пентилсалицилат (амилсалицилат) и изопентилсалицилат (изоамилсалицилат) имеют сильный запах орхидей. Они часто применяются для создания аромата клевера, орхидей, камелий и гвоздики, а также фантазийных ароматов, особенно при отдушивании мыла. В этих двух случаях мы тоже проведем этерификацию в присутствии соляной кислоты.
Заслуживают также внимания бензилметанат (бензилформиат), бензилэтанат (бензилацетат) и бензилбутанат (бензилбутират). Все эти эфиры образуются из ароматического бензилового спирта и соответствующих карбоновых кислот - метановой (муравьиной), этановой (уксусной) или бутановой (масляной).
Так как бензиловый спирт трудно найти в продаже, мы получим его сами из продажного бензальдегида, применяемого в парфюмерии для создания аромата горького миндаля.
На водяной бане при непрерывном перемешивании 30 минут будем греть 10 г бензальдегида с концентрированным раствором едкого кали. (Осторожно, щелочь вызывает на коже ожоги!)
В результате реакции образуются бензиловый спирт и калиевая соль бензойной кислоты:
2С6Н5-СНО + КОН = С6Н5СООК + С6Н5-СН2-ОН
бензальдегид бензоат калия бензиловый спирт
После охлаждения добавим 30 мл воды. При этом бензоат калия растворяется, а бензиловый спирт выделяется в виде масла, образующего верхний слой. Отделим его в делительной воронке и нагреем в нашем простом приборе для этерификации с указанными выше карбоновыми кислотами при добавлении серной кислоты и поваренной соли.
Полученные сложные эфиры обладают сильным запахом жасмина и используются при изготовлении многих духов.
Изготовим духи
Для создания ведущего запаха понадобится, прежде всего, цитрусовое масло, которое мы получим из кожуры лимонов или апельсинов. Она настолько богата эфирными маслами, что их очень легко выделить. Для этого достаточно механически разрушить оболочку клеток, в которых содержится масло, и собрать выделяющиеся при этом капельки. С этой целью кожуру натрем на терке, в протертом виде завернем в кусочек прочной материи и тщательно выдавим. При этом через ткань просачивается мутная жидкость, состоящая из воды и капелек масла.
Смешаем приблизительно 2 мл этой жидкости с 1 мл дистиллята, полученного нами из мыла. Последний содержит высшие альдегиды жирного ряда и имеет освежающий запах, слегка напоминающий запах воска.
Теперь нам понадобится еще цветочный оттенок. Мы создадим его, добавляя к смеси 2-3 капли ландышевого масла либо синтезированных нами веществ - изопентилсалицилата (изоамилсалицилата) или терпинеола.
Капелька (в буквальном смысле) метилсалицилата, тминного масла, а также небольшая добавка ванильного сахара улучшают аромат.
В заключение растворим эту смесь в 20 мл чистого (не денатурированного) спирта или в крайнем случае в равном объеме водки и наши духи будут готовы. Хотя они имеют приятный аромат, все же вряд ли стоит ими душиться, потому что им трудно конкурировать с фабричными духами.
Читатель может попробовать самостоятельно подобрать состав других духов, используя описанные выше и полученные им душистые вещества.
Ароматерапия - это не только искусство управления эмоциями и наука укрепления здоровья, это еще и знания о технологиях получения эфирных масел - и древних, и современных. От каких факторов зависит качество конечного продукта? Что необходимо помнить, чтобы правильно выбирать ароматические составы для тех или иных целей?
Эфиромасличная флора насчитывает более 2000 видов растений, из них в нашей стране произрастает около 1000, однако промышленное значение имеют всего 150…200 видов. Большинство эфирных масел получают из тропических или субтропических растений, и лишь немногие растения (кориандр, анис, мяту и др.) культивируют в более умеренных широтах (органическим способом или обычным). Особенно богаты маслами многочисленные виды семейства губоцветных (мята, лаванда, шалфей, базилик, пачули и др.), зонтичных (анис, фенхель, тмин, кориандр, ажгон и др.), розоцветных (роза эфирномасличная), гераниевых (герань розовая); амариллисовых (тубероза), миртовых (эвкалипт лимонный) и др.
В отличие от растительных масел эфирные масла представляют собой многокомпонентные смеси летучих органических соединений (ароматических, алициклических и алифатических карбонильных соединений, спиртов, кислот, эфиров и т. д.), вырабатываемых в особых клетках различных растений и обусловливающих их запах. Эфирные масла в свободном состоянии или в виде гликозидов содержатся в листьях, стеблях, корнях, семенах, плодах, коре и древесине. Содержание масел в растениях колеблется в широких пределах: так, в цветах розы их содержится 0,02…0,10%, а в почках гвоздики - 20…22%, но наибольшее количество накапливается в большинстве растений в период цветения и созревания семян. Называются масла, как правило, по видам растений, из которых их получают (розовое, гераниевое, лавандовое), реже - по главному компоненту (камфорное, эвгенольное, терпентинное). Сырье для выделения масел используют либо сырое (зеленая масса герани, цветы лаванды и др.), подвяленное (мята), высушенное (корни аира, ириса и др.), либо предварительно ферментированное (цветы розы, дубовой мох). В таких растениях, как горький миндаль, огурец, хрен или горчица, ароматические вещества содержатся в связанном виде; чтобы высвободить их, необходимо разрушить клеточную структуру этих растений.
Выделение эфирных масел из растений
В XI веке Авиценна описал метод получения эфирных масел путем перегонки, известный арабам с VIII-IX вв. До этого древние цивилизации многие сотни лет использовали экстракты пахучих цветов, трав и корней, настоянных в растительных маслах или в расплавленных твердых жирах (мацерация).
В наше время химиками используется богатый набор методов для извлечения эфирных масел из растений: в зависимости от формы, в которой находится эфирное масло (в свободном и/или связанном состоянии), применяются различные методы экстракции или используют сочетания различных способов. Свободная форма делает возможным извлекать эфирные масла перегонкой с паром, отдувкой воздухом, отжимом или экстракцией растворителями (летучими и нелетучими). Для извлечения связанных форм эфирных масел требуется их предварительное высвобождение с помощью ферментации (ферментативного гидролиза).
Ферментация заключается в выдерживании исходного сырья от нескольких часов до суток при температуре 50…60°С. Из-за распада гликозидов под действием собственных ферментов растения образуется значительное количество эфирных масел, которые можно извлечь различными методами. Разновидностью ферментации может быть длительное хранение (2-3 года) корней ириса в сухих условиях, после чего в них накапливаются необходимые ароматические компоненты. После проведения ферментации эфирные масла отгоняются как свободная форма. Гидролитические процессы также могут происходить и при паровой отгонке. В некоторых случаях перед паровой дистилляцией сырье выдерживают в солевых растворах с концентрацией 5…20%. При этом происходит высвобождение эфирного масла из клеток растений в результате так называемого осмотического шока, то есть разрушения клеток под действием соли.
Перегонка с водяным паром
Перегонка с водяным паром используется чаще всего тогда, когда эфирного масла в растении содержится достаточно много. Кроме того, в некоторых случаях только этот способ позволяет получить эфирные масла определенного качества, например содержащие азулены (ромашка, тысячелистник). Перегонка с паром осуществляется как путем перегонки смеси сырья и воды (гидродистилляция), так и непосредственным воздействием пара на сырье (паровая дистилляция).
Гидродистилляция. Простейший вариант заключается в отгонке воды в присутствии растительного материала. Применяется достаточно редко, например, при получении розового масла. Используется в лабораторных условиях. В зависимости от давления гидродистилляцию проводят при нормальном давлении (наиболее часто) или в вакууме (вакуумная гидродистилляция - отгонка с паром при пониженном давлении). Есть предложения проводить гидродистилляцию при повышенном давлении до нескольких атмосфер, что существенно улучшает соотношение в дистилляте воды и отгоняющегося с ней вещества. Повышенная температура, необходимая для закипания воды, способствует более быстрой отгонке. Выделенное таким образом масло несколько отличается от масла, выделенного традиционным путем.
Паровая дистилляция. Наиболее экономичный и технологически удобный способ отгонки заключается в использовании перегретого пара (пара высокого давления). При этом удается избежать местных перегревов растительного материала, наступающих при гидродистилляции, и отогнать труднолетучие, часто весьма ценные компоненты эфирного масла. Таким методом получают преобладающее количество коммерческого эфирного масла.
Образующийся пар увлекает с собой летучие компоненты эфирного масла. Затем пар охлаждают проточной водой, и жидкая смесь воды и эфирного масла расслаивается в приемнике. Устройство приемника зависит от удельного веса масла. Если масло легче воды, оно всплывает вверх, а вода удаляется через боковую трубку. Если масло тяжелее, то оно собирается на дне приемника, а избыток воды сливается через отверстие верхней части. Обе конструкции являются разновидностями так называемой флорентийской склянки. Полученное в процессе дистилляции с паром масло называется дистилляционным.
Некоторые эфирные масла частично растворимы в воде и при дистилляции с паром часть их уносится в растворенном виде с дистилляционными водами. Наибольшей растворимостью обладают масла, содержащие фенолы и терпеновые спирты, меньшей - эфиры, и практически нерастворимы терпеновые углеводороды. При одновременном содержании хорошо растворимых и мало растворимых компонентов происходит вымывание из получаемого эфирного масла фенолов и терпеновых спиртов. При экономической и технологической необходимости эту часть эфирного масла можно выделить и использовать. Выделение из дистиллята растворимых компонентов эфирного масла называется когобацией. Обычно когобационное эфирное масло прибавляют к дистилляционному, чтобы увеличить общий выход. Однако такая технологическая операция требует большой осторожности, чтобы не испортить первичное масло.
В некоторых случаях малый выход масла позволяет получить из растения в процессе водяной перегонки только ароматическую воду. Тогда ее используют как туалетную. Воду, которая остается от процесса дистилляции, называют гидрозолем. Гидрозоли содержат большой спектр водорастворимых компонентов эфирных масел. Кроме карбоновых кислот в гидрозоли входит большое количество терпеновых и сесквитерпеновых спиртов, что дает возможность использовать их в качестве средств ухода за кожей (роза, ромашка, зверобой, мирт). Гидрозоли также являются замечательным источником ценных спиртов, не оказывающих раздражающего действия, свойственного терпеновым углеводородам. Однако в гидрозолях легко происходят химические изменения, а также изменения, связанные с активными действиями микроорганизмов. Чтобы сохранить состав гидрозолей, в них добавляются консерванты.
Ряд эфирных масел может быть получен только паровой дистилляцией (из некоторых видов ромашки и тысячелистника). Дело в том, что в связанной (нелетучей форме) в растении содержатся вещества, относящиеся к классу сесквитерпеновых лактонов. При распаде этих лактонов в результате гидролиза водяным паром образуется важный класс компонентов эфирных масел - азулены. Эти вещества окрашивают эфирные масла в глубокий синий и зеленый цвет и придают им особые физиологически активные свойства (противовоспалительное, противоожоговое).
Деструктивная дистилляция. Иногда для получения эфирного масла различные древесные материалы (береза, можжевельник) подвергают нагреванию в вакууме. При этом компоненты аромата улетучиваются, часть древесины разрушается, и образуется ряд фенольных соединений, которые придают полученному эфирному маслу запах «выделанной кожи». Такое эфирное масло обладает рядом целебных свойств, оно также применяется в парфюмерии при изготовлении духов для мужчин.
Особый, очень важный класс ароматических выделений растений составляют бальзамы. Их получают из смолистых выделений на коре некоторых кустарников и деревьев. Эти выделения образуются на месте повреждений на поверхности коры, естественных (вредителями) или искусственных (надрезы или ожоги). Выделяющаяся смола, поначалу жидкая, со временем твердеет и превращается в бальзамические смолы или бальзамы. В состав бальзамов входит некоторое количество летучих веществ (5…60%), составные части которых обладают запахом и обуславливают аромат бальзамов. Перегонкой бальзамов с водяным паром получают эфирные масла, которые представляют некоторую ценность для парфюмерии.
Экстракция летучими растворителями
Перегонка с паром многих очень важных ароматических растений (розы, жасмина, резеды, нарцисса, фиалки, гелиотропа, левкоя, гиацинта, сирени и др.) вообще не дает результата или приводит к получению масла, совершенно непригодного для использования. В этом случае применяется экстракция летучими органическими растворителями. В качестве растворителя чаще всего используют этиловый спирт и очищенный петролейный эфир. Другие растворители (хлороформ, этиловый эфир, бензол) сравнительно дороги, кроме того, их применение приводит к получению сильно окрашенных препаратов.
Процесс экстракции состоит из двух этапов: собственно извлечения компонентов из растительного сырья и удаления растворителя (часто при пониженном давлении). После освобождения от растворителя получается полужидкая или твердая масса темного цвета, которая называется «конкрет». В ней наряду с летучими ароматическими соединениями содержится очень много нелетучих компонентов (парафины, воск, эфиры высших жирных кислот и смолы). Эфирные масла, содержащиеся в конкрете (их 5…20%), чаще всего извлекают этиловым спиртом, при этом в раствор переходит 20…60% конкрета. Не растворившиеся вещества отфильтровывают при сильном охлаждении для отделения от восков, а спиртовой раствор обесцвечивают активированным углем и выпаривают в вакууме. При этом получают абсолютное масло (абсолю), которое чрезвычайно ценится в парфюмерии.
Для экстракции также применяют сжиженные газы (углекислый газ и фреоны). Они позволяют проводить процесс экстракции и получения конкрета значительно более эффективно, но для этого требуется большая подготовительная работа с сырьем, часто несовместимая с сохранением ее парфюмерного качества. В случае пряно-ароматического сырья использование CO2-экстракции наиболее перспективен: экстракты сохраняют яркий аромат, вкус и биологически ценные компоненты, присущие растениям (витамины группы Е, ди- и тритерпены). Они стерильны и обладают антиокислительными свойствами. Подобраны условия для выделения концентратов из свежих фруктов (яблок, груш, апельсинов), пряностей (черного перца, гвоздики, корицы) и пряно-ароматических растений (аира, кардамона, майорана). Полученные экстракты, кроме эфирного масла, содержат также большое количество (10…90%) жирного масла. В некоторых случаях это имеет положительное значение, так как жировая часть в сочетании с ароматической компонентой представляет собой хороший биологически активный комплекс, пригодный для применения в составе косметических изделий. Для использования в парфюмерных препаратах такое сочетание неприемлемо, поскольку экстракты необходимо растворять в спирте, в то время как жировая основа, нерастворимая в спирте, будет выпадать в осадок.
Мацерация и анфлераж. Разновидностями экстракционного метода извлечения эфирного масла является достаточно редкие методы мацерации и анфлеража. Они заключаются в поглощении летучих ароматических соединений цветковых растений нелетучими растворителями.
При мацерации лепестки цветов в мешочках на некоторое время (до 2 суток) погружают в нагретый до 50-70° животный жир или растительное масло, очищенные специальным методом. После многократной (20-25 раз) смены сырья в жире (масле) накапливается достаточное количество ароматических веществ.
Анфлераж состоит в поглощении эфирных масел цветов на специальных рамах, покрытых слоем жира или ткани, пропитанной растительным маслом. Через 72 часа цветы удаляют и заменяют новыми, повторяя процесс до 30 раз. Продукт, полученный в процессе мацерации и анфлеража, называют цветочной помадой (если извлечение проводили жиром) или античным (благовонным) маслом (если извлечение проводили растительным маслом). Его обрабатывают спиртом для извлечения ароматических составляющих и используют полученный концентрат как высококачественное парфюмерное сырье.
Современным и технологичным способом извлечения эфирных масел некоторых цветковых растений (жасмина) является динамическая адсорбция, то есть поглощение ароматических веществ активированным углем или другими твердыми адсорбентами. Для этого лепестки цветков загружают в камеру и продувают их увлаженным воздухом. Насыщенный ароматами воздух направляется в адсорбер с активированным углем, где происходит насыщение угля эфирным маслом. Затем уголь промывают диэтиловым эфиром, а эфир выпаривают. Чаще всего полученный экстракт добавляют в абсолю, полученное обычным способом из конкрета. Иногда для более полного извлечения эфирных масел после адсорбционных методов сырье подвергают паровой дистилляции.
Прессование
В некоторых случаях (особенно с цитрусовыми) возможно и экономически выгодно получать масло простым отжимом сырья. Для этого кожура или целые плоды подвергают прессованию, а выделившуюся эмульсию эфирного масла в соке центрифугируют. При этом масло оказывается сверху, и его отделяют.
Недостатком масел цитрусовых, полученных прессованием, является содержащаяся в них примесь фототоксинов: эти вещества при нанесении на кожу активируют солнечный свет, что приводит к ожогам. Для предотвращения такого явления фототоксины удаляют химическим путем. Полученное масло, проверенное на биологических объектах, уже нетоксично и безопасно для использования.
После прессования в сырье остается до 30% эфирного масла, которое отделяют перегонкой с паром. Ароматическое качество полученного дополнительно дистилляционного масла хуже, но оно достаточно для применения в дезодорантах. Его важным свойством является отсутствие фототоксинов.
Наибольшее количество масла накапливается в растениях в пору цветения и созревания семян.
О международных стандартах
Международная организация стандартов ИСО (ISO) дает следующее определение эфирных масел:
100% натуральное (natural) - масляная эссенция не содержит никаких синтетических добавок, эмульсионных агентов, минеральных масел и т. д.;
100% чистое (pure) - никакие другие масляные эссенции не были добавлены в данный продукт: если это масло лаванды, то никакие другие виды масла лаванды (например, лавандин) не добавлены в него;
100% полное (complete) - масляная эссенция не прошла специальную обработку, из нее не удалены терпены или масляная эссенция не подвергалась соответствующей очистке и т. д.
Химический состав эфирного масла может варьировать. Количество каждого компонента может меняться в широких пределах даже для одного вида растения: все зависит от места выращивания, срока уборки сырья и стадии вегетации, длительности и условий хранения сырья, а также технологии его переработки. Это затрудняет стандартизацию эфирных масел. Однако ISO установила профиль каждого эфирного масла по результатам газожидкостной хроматографии (эталон), что позволяет оценивать их качество. Высокая стоимость эфирных масел часто провоцирует их фальсификацию. Наиболее распространенные способы фальсификации:
Разбавление эфирного масла растительным;
Разбавление дорогого эфирного масла дешевым (например, масло мяты перечной маслом мяты полевой);
Разбавление одного эфирного масла натуральными компонентами другого (например, лимонного - терпенами апельсинового);
Добавление к маслу синтетических веществ (например, синтетического линалоола к маслу нероли).
В процессе ароматерапии возникает много проблем, связанных с безопасностью применения эфирных масел. Предполагается, что природные вещества вполне совместимы с человеческим организмом и не могут оказывать вредного влияния. При этом забывается, что в природе они находятся в ничтожных концентрациях, а эфирные масла - это высококонцентрированные смеси ароматов растений. Их содержание в эфирных маслах по сравнению с концентрацией в растениях в 50-1000 раз больше. Поэтому применение эфирных масел при нанесении на кожу должно быть ограничено в большинстве случаев разбавленными растворами, обычно в этиловом спирте или жирах (растительных маслах). Такие растворители эфирных масел называются «носителями». Растворители, используемые для разбавления эфирных масел, должны быть химически устойчивыми и не обладать посторонними или неприятными запахами. В качестве натуральных носителей используют растительные масла и воски. Рекомендованная в ароматерапии концентрация эфирных масел не должна превышать 25%, в косметических препаратах используется обычно 5…10% эфирных масел: 1% - для сухой и чувствительной кожи; 2% - для нормальной, жирной и комбинированной кожи; 4% и выше - в виде концентрата для выраженного терапевтического воздействия на кожу.
Существует разные способы получения эфирных масел. Одни известны уже очень давно, другие — появились совсем недавно, самые современные и продуктивные. Предпочтение отдается тем методам, которые позволяют сохранить качество и целебные свойства эфирных масел.
Рассмотрим такие методы получения эфирных масел:
- дистилляция,
- холодное прессование,
- углеродное экстрагирование под высоким давлением,
- экстрагирование с помощью растворителя,
- анфлераж,
- мацерация.
Каждый метод имеет как преимущества, так и недостатки, а эфирные масла, полученные разными методами, обладают и различными свойствами.
Дистилляция
Дистилляция (по латыни distillatio - стекание каплями) - перегонка с паром, процесс аналогичный самогоноварению. Это самый простой, самый распространенный и дешевый метод производства эфирных масел. А такие эфирные масла как ромашка и тысячелистник могут быть получены только методом дистилляции.
Растительное сырье укладывается в перегонный куб на сито, установленное над кипящей водой. С паром из сырья уносятся летучие компоненты. Они охлаждаясь в змеевике оседают в виде смеси с дистиллированной водой в специальном приемнике.
Так как масло не растворяется в воде и имеет плотность ниже чем у воды, то масло поднимается вверх. Нагревание проводится на слабом огне. Этот процесс может занимать длительное время. Зато на выходе будет масло с богатой гаммой ароматов.
Для ускорения процесса перегонки применяют более высокие температуры. В результате масло можно получить за несколько минут. Но аромат у такого масла, будет не так многообразен и целебных свойств гораздо меньше. Так что если нарушается технология получения эфирных масел, то и ухудшается их качество.
Эфирные масла, полученные методом дистилляции, с годами приобретают еще лучший аромат , а некоторые масла имеют неограниченный срок хранения .
Холодное прессование
Самым популярным механическим методом получения эфирных масел из кожуры и плодов цитрусовых является метод холодного прессования (отжима). Cуществует более 60 видов цитрусовых. Методом холодного прессования получают эфирные масла из лимона, мандарина, апельсина. грейпфрукта, а также бергамота, лайма, лиметта и других.
Больше всего эфирных масел содержится в кожуре цитрусовых. Выход масла 0.3-0.6 % от массы плода. Перед извлечением масла, с кожуры срезают мякоть, оставляя только цедру, добавляют немного воды и прессуют. А полученную жидкость, отстаивают пока масло не поднимется на поверхность, затем его собирают. Если для получения аромамасла используется весь плод, то плоды измельчаются, прессуются и затем разделяется сок и эфирное масло. Для ароматерапии используются плоды, не подвергавшиеся воздействию ядохимикатов.
В дальнейшем эфирные масла могут проходить дополнительные степени очистки, такие как отстаивание, фильтрация, вымораживание и детерпенизация:
- отстаивание осаждает мелкодисперсные частицы мякоти;
- фильтрация удаляет оставшиеся взвешенные частицы мякоти;
- вымораживание удаляет воски, попавшие в масло из кожуры плодов;
- детерпенизация (отделение смол от эфирных масел) повышает процесс растворения эфирных масел в этиловом спирте, удаляет из масел легко окисляемые компоненты, что повышает их срок хранения.
Однако все дополнительные степени очистки изменяют состав и целебные свойства эфирных масел. Поэтому в ароматерапии используются цитрусовые аромамасла, полученные методом холодного прессования без дополнительной очистки. Базовые растительные масла, применяемые в ароматерапии, должны быть получены так же методом первого холодного прессования.
Масла, полученные методом холодного прессования, имеют натуральный аромат , но будут быстро окисляться и выдыхаться при температуре 20-25 градусов и длительном хранении (более двух лет).
Экстрагирование (от лат extraсtion - извлечение) – выделение эфирного масла из растительного сырья с помощью растворителя или высокого давления в специальных установках.
Углеродное экстрагирование под высоким давлением
Углеродное экстрагирование под высоким давлением
Метод углеродного экстрагирования под высоким давлением эффективен для производства легких
эфирных масел с очень летучими ароматическими компонентами, таких как масла из цветков жасмина и туберозы .
Извлечение эфирного масла происходит с помощью углерода под давлением в 22 атмосферы. Углерод под высоким давлением переходит в жидкое состояние, унося с собой летучие соединения, а полученная жидкость собирается в камере.
При уменьшении давления углерод опять переходит в газообразное состояние, а в емкости собирается чистое эфирное масло. Этот метод позволяет получить очень чистое эфирное масло без растворителей и всяких примесей. Но использование дорогостоящего компрессионного оборудования приводит к удорожанию и конечного продукта — эфирного масла, по сравнению с выше описанными методами.
Экстрагирование растворителем
Экстрагирование с растворителем проводится в два этапа
- получение масла из цветков растений с помощью растворителя (эфира или гексана)
- удаление растворителя вакуумом.
Этот метод позволяет получить масла с ароматами наиболее близкими к натуральному запаху цветка и чаще всего его используют для производства в парфюмерии. Но в таких маслах остается какое-то количество растворителя (петролейного эфира), который может стать причиной аллергии. Такие масла не предназначены для внутреннего применения. Методы получения эфирных масел путем дистилляции и холодного прессования считаются более предпочтительными по сравнению с этим.
Частным случаем метода экстрагирования являются методы: анфлераж и мацерация. Оба метода основаны на поглощении эфирных масел нелетучими растворителями (животными или растительными жирами). Эти методы довольно редко применяются в промышленном производстве в настоящее время, зато их часто используют для приготовления эфирного масла в домашних условиях.
Мацерация растений. Как приготовить инфузы в домашних условиях.
В зависимости от характера растительного сырья и свойств эфирных масел , их извлекают способом, позволяющим получить наибольший выход продукции хорошего качества. осуществляется следующими способами:
- механический;
- извлечение эфирного масла нелетучими растворителями (мацерация) или летучими растворителями (экстракция);
- поглощение эфирных масел животными жирами (анфлераж), растительными маслами, а также некоторыми другими жидкими и твердыми поглотителями-сорбентами (сорбция);
- отгонка с водяным паром.
Механическим способом получают сырье с большим скоплением эфирного масла, расположенного близко от наружной (покровной) ткани, доступной для разрушения клеток механическим воздействием. Этот способ применяют в основном при переработке кожуры плодов цитрусовых (апельсинов, лимонов, мандаринов). Для получения эфирных масел из клеток кожуры цитрусовых их разрушают прессованием или дроблением, прокалыванием или натиранием. Интенсивность получения масел зависит от степени зрелости плодов: зрелые плоды выделяют масло легче. Более высокий выход эфирного масла получается при отгонке его с водяным паром из измельченной кожицы плодов. Однако при таком способе, связанном с повышенной температурой, получают эфирные масла невысокого качества. Получение эфирных масел при помощи летучих и нелетучих растворителей основано на их способности растворяться в животных жирах, растительных маслах и органических растворителях. Способом мацерации (извлечение нелетучими растворителями) перерабатывают цветы, содержащие в незначительных количествах эфирные масла и прекращающие накопление их после среза. В качестве растворителя применяют смесь внутреннего говяжьего и свиного жира, перетопленного при повышенной температуре с добавлением консервирующих продуктов. Из растительных жирных масел наиболее ценными являются оливковое, миндальное и масло из абрикосовых и персиковых косточек. Способом экстракции (извлечение летучими растворителями) получают эфирные масла, на сырье которых вредно действует высокая температура, а также сырье, содержащее много нелетучих веществ и смол (дубовый мох и ладанник). Летучими растворителями для экстракции служат петролейный и диэтиловый эфиры, этиловый спирт, ацетон, хлористый метилен и др. Для экстракции могут быть также использованы сжиженные газы (углекислый газ, фреон).
Процесс экстракции заключается в том, что эфирномасличное сырье тем или иным способом обрабатывается растворителем. Сырье в экстракторе может находиться в спокойном состоянии (при этом необходимо производить несколько настаиваний) или в движении через слой растворителя. Поглощение эфирного масла жирами или сорбентами основано на способности жиров и растительных масел, а также других жидких и твердых сорбентов (активированный уголь, окись алюминия, диэтилфталат и др.) адсорбировать пары натуральных масел из газовой среды. Этот способ применяют только для переработки цветов, биологические функции которых по выделению душистых веществ продолжаются после их среза (жасмин, тубероза, ландыш и др.). При выборе способа получения эфирного масла принимают во внимание свойства находящихся в нем эфирных масел, количественное содержание, форму нахождения их и характер распределения. Если сырье можно переработать несколькими способами, то выбирают наиболее экономичный и простой по техническому оформлению, но обеспечивающий более высокий выход эфирного масла хорошего качества. Из всех способов наиболее распространен способ отгонки эфирномасличного сырья с водяным паром. В результате достигается получение эфирных масел в малоизмененном виде с хорошим выходом, так как процесс протекает при температуре ниже 100 °С. Кроме этого, в данном случае возможно дополнительное получение эфирных масел из дистилляционных вод. Если эфирные масла находятся в растении в незначительных количествах, изменяют свои свойства при высокой температуре или труднолетучи, применяют способ экстракции. Таким образом, получение эфирных масел, в основном, осуществляется такими основными способами, как отгонка эфирных масел и экстракция летучими растворителями. Способ сорбции, как правило, осуществляется на отдельных стадиях паровой отгонки для улавливания эфирных масел. Из остальных способов как самостоятельный применяют механический для получения эфирного масла цитрусовых. В производстве эфирных масел встречаются следующие виды паровой отгонки:
- отгонка эфирных масел с водяным паром из сырья;
- получение эфирных масел, растворенных в дистилляционных водах (вторичных) путем дистилляции (когобации);
- очистка эфирных масел перегонкой с водяным паром (ректификация), которое осуществляется как при атмосферном, так и при пониженном давлении (вакууме);
- обезвоживание (сушка) эфирных масел отгонкой воды в вакууме;
- получение из эфирных масел отдельных компонентов дробной (фракционной) перегонкой.
На практике отгонка эфирных масел производится двумя способами: гидродистилляцией и паровой отгонкой. При гидродистилляции источником водяного пара является вода, залитая в аппарат вместе с перерабатываемым материалом (эфирные масла или эфирномасличное сырье). Длительное воздействие кипящей воды на эфирные масла приводит к улучшению их качества, например, омылению линалилацетата в лавандовом и шалфейном эфирных маслах. В большинстве случаев для отгонки эфирных масел используют острый пар, подаваемый в аппарат от парообразователя (котельной), такой процесс называется паровой отгонкой. При отгонке эфирных масел гидродистилляцией и при помощи вводимого извне острого водяного пара перегоняемая жидкость должна сначала нагреться до температуры, близкой к 100 °С (при нормальных условиях перегонки).
В дальнейшем образовавшиеся пузырьки водяного пара проходят через слои жидкости без конденсации (при надежной термоизоляции наружных стенок перегонного аппарата). В каждый такой пузырек диффундирует испаряющееся с его внешней поверхности эфирное масло, и такое испарение может происходить до тех пор, пока суммарное давление паров внутри пузырька не станет равным атмосферному. Поднимающиеся пузырьки достигают поверхности жидкости, и заключающаяся в них смесь паров переходит в паровое пространство перегонного аппарата. На практике пузырьки водяного пара проходят через слой эфирного масла настолько быстро, что полное насыщение смеси парами эфирного масла не достигается, поэтому последние остаются ненасыщенными.
При отгонке эфирных масел с водяным паром состав отгоняющихся фракций будет неодинаков в связи с различием парциального давления паров отдельных компонентов эфирных масел. В первую очередь отгоняются компоненты с более высоким парциальным давлением, а следовательно, и наиболее низкой температурой кипения, а к концу перегонки в дистилляте будут преобладать компоненты с наиболее высоким парциальным давлением - высококипящие. Процесс отгонки эфирных масел из растительного сырья протекает несколько в иных условиях сравнительно с паровой перегонкой эфирных масел, в связи с тем что эфирное масло, содержащееся в сырье, отделено от водяного пара оболочками клеток, в которых оно заключено. Эфирное масло, находящееся в тканях сырья и недоступное непосредственному воздействию водяного пара, должно предварительно в результате гидродиффузии проникнуть через клеточные оболочки наружу, после чего оно сможет увлекаться водяным паром.
При гидродиффузии некоторая часть эфирного масла растворяется в воде, содержащейся в том же вместилище, что и масло, проникает через разбухшую под влиянием влаги и тепла клеточную оболочку и увлекается водяным паром. Процесс гидродиффузии длится до тех пор, пока из сырья не отгонится все эфирное масло. Гидродиффузия может идти лишь при наличии воды, находящейся в самом сырье или сконцентрировавшейся в процессе воздействия пара на холодное сырье. В связи с этим воздушно-сухое сырье в начале процесса отгонки должно подвергаться обработке влажным паром или предварительно увлажняться водой.
Предварительное измельчение сырья перед паровой переработкой освобождает некоторое количество содержащегося в нем эфирного масла, которое вступает в контакт с водяным паром и увлекается им в парообразном состоянии. Эфирное масло, оставшееся включенным в ткани неизмельченной части сырья и поэтому недоступное непосредственному контакту с паром, должно предварительно подвергнуться процессу диффузии. Экстракция имеет ряд преимуществ перед паровой отгонкой эфирных масел. Экстракционный процесс протекает при более низких температурах, поэтому возможность изменения химического состава эфирных масел резко снижается. Экстракционные масла имеют более высокий выход, они почти не содержат терпеновых и сесквитерпеновых углеводородов, претерпевающих химические превращения, в связи с чем введение экстракционных масел в парфюмерные изделия обеспечивает их высокую устойчивость при хранении.
Экстракционные масла делятся на экстракты (конкреты, резиноиды) и абсолютные. Конкретами называется смесь душистых, дубильных, красящих и других веществ, полученная при переработке эфирномасличного сырья экстракцией органическим растворителем с последующей отгонкой растворителя. Конкреты из цветочного сырья представляют собой полупродукты и в парфюмерии, как правило, не используются. Резиноиды - экстракты, полученные обработкой сырья горячим этиловым эфиром с последующей его отгонкой. Абсолютное масло представляет собой часть конкрета, растворимую в спирте, и обладает запахом, наиболее полно передающим запах исходного сырья.
Благодаря наличию в абсолютных маслах нелетучих смолообразных экстрактивных веществ, которые препятствуют испарению легколетучих компонентов, абсолютные масла обладают высокими фиксирующими (закрепляющими) свойствами. Сочетание запаха, хорошо воспроизводящего аромат цветов, с фиксирующими свойствами делает абсолютные масла чрезвычайно ценными продуктами для применения в парфюмерии. Наиболее важными условиями для получения качественных экстракционных масел являются свежесть цветочного сырья, правильный выбор и качество растворителя и соблюдение оптимального режима процесса. В качестве растворителя для получения конкретов из цветочного сырья применяют предварительно разогнанный петролейный эфир или бензин марки А. Лишайники и ладанник экстрагируют горячим этиловым спиртом.
Экстракты можно выделять также с помощью сжиженных газов (фреона, бутана, СО, и др.). Они химически стойки, очень хорошо растворяют эфирные масла, не влияя на их качество. Газы почти не растворяют сопутствующие эфирным маслам вещества, не имеют запаха, испаряются при низких температурах без остатка, стоимость их сравнительно невысокая. Процесс экстракции этими растворителями можно проводить при низких температурах, поэтому экстракты обладают высокими парфюмерными качествами. В настоящее время с помощью СО, в эфирные масла перерабатываются экстракты календулы, зверобоя, ромашки, эвкалипта, укропа, перца, гвоздики и другого эфирномасличного, пряноароматического и лекарственного сырья, широко применяемого в косметической и пищевой промышленности.
Экстракцию из цветочного сырья, как правило, получают при нормальной температуре во избежание извлечения балластных веществ. При получении смолообразных продуктов - резиноидов - сырье предварительно измельчают и нагревают. Способом паровой отгонки перерабатывается свыше 95% всего эфирномасличного сырья в аппаратах периодического и непрерывного действия. Переработка сырья складывается из процессов, рассмотренных ниже. Подготовка сырья к переработке охватывает все виды эфирномасличного сырья.
Так, зерновое сырье необходимо очищать и измельчать, цветочно-травянистое и корневое - измельчать, а цветы розы - ферментировать. Отгонка эфирных масел производится с помощью пара, подаваемого в аппарат. Количество пара, подаваемого в аппарат, т.е. скорость гонки, зависит от вида эфирномасличного сырья и типа аппарата. При снижении давления пара увеличивается масличность отходов.
Конденсация паров и охлаждение дистиллята происходит в холодильнике за счет отдачи тепла охлаждающей среде. Разделение первичного эфирного масла и дистиллята осуществляется в специальных приемниках-разделителях, называемых флорентинами. Процесс отделения первичного масла основан на разности плотностей масла и воды, на их взаимной растворимости. Скорость и полнота отделения зависят от температуры среды, конструкции и размеров флорентин. Рекуперация эфирного масла из дистилляционных вод необходима потому, что отходящий из флорентин дистиллят частично уносит с собой эфирное масло в растворенном состоянии и в виде эмульсий.
В среднем с дистиллятом уносится 5-6% эфирных масел, но розового масла в дистилляте содержится до 95%, а базиликового до 50%. Для рекуперации эфирных масел применяют метод отгонки масел с парами воды - когобацию и сорбцию эфирных масел с помощью сорбентов (при переработке розы). Качество вторичного когобационного масла может существенно отличаться от качества основного (первичного), что связано с различной растворимостью компонентов эфирных масел. Во многих случаях они не купажируются (не смешиваются). Приведение эфирных масел в товарный вид заключается в отстаивании, обезвоживании, фильтрации. Ректификация эфирных масел - перегонка с водяным паром при атмосферном давлении - нужна для очистки их от неприятно пахнущих компонентов и красящих веществ, так как некоторые из них имеют резкий запах и более темную окраску.
Фасовку производят в соответствии с действующими стандартами в стеклянные банки вместимостью до 3 л, в банки из белой жести вместимостью до 10 л, в бидоны, бочки стальные, алюминиевые и из нержавеющей стали вместимостью 200 л. Упаковку, маркировку и хранение эфирных масел также проводят в соответствии с действующими стандартами. Отходы эфирномасличного производства содержат много ценных биологически активных и лечебных веществ, витаминов и др. Из них получают корма для скота (шрот, силос и кормовую витаминную муку), извлекают различные вещества, применяемые в косметике, медицине, производстве синтетических душистых веществ. Глубокое изучение состава отходов, разработка и внедрение методов их получения, расширение объемов производства продуктов по уже освоенным технологиям является актуальными вопросами эфирномасличной промышленности . Решение их позволит расширить ассортимент парфюмерно-косметических изделий, повысить рентабельность эфирномасличного производства и в ряде случаев загрузить предприятия в межсезонный период. При производстве абсолютных масел из конкретов цветочного сырья в качестве отходов остается воск - масса темно-желтого или коричневого цвета.
После отделения механических примесей и отбеливания воск розы, азалии и жасмина используют в косметической промышленности для приготовления туши для ресниц, губной помады и др. Кроме того, из воска розы выделяется дополнительно до 2% розового эфирного масла.
МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ МАСЕЛ.
Эфирные масла - это прозрачные бесцветные или окрашенные жидкости. От растительных масел их отличает свойство летучести. Их плотность, как правило, меньше 1. Они практически нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в спирте и других органических жидкостях, а также в жирах, восках и прочих маслах. Эти свойства используются при различных методах получения эфирных масел. Некоторые части растений, из которых получают эфирное масло, особенно цветы, склонны к быстрой потере качества, поэтому должны быть использованы как можно быстрее после сбора урожая. Другие части, в том числе корни и семена, могут храниться долго. Их транспортируют в различные части света. В основном ароматические масла получают пятью способами (кустарные способы упоминать не будем, так как они не дают гарантий качества).
Дистилляция - основной метод извлечения эфирных масел из растений. По утверждению авторитетных специалистов, это единственный метод, с помощью которого можно получить вещества, полностью соответствующие определению «эфирное масло». Вещества, получаемые другими методами, называются эссенциями или абсолютами.
При дистилляции растительное сырье или погружают в воду, которую затем доводят до кипения, или кладут на сетку, расположенную над кипящей водой, так чтобы через него проходил пар. В качестве сырья могут использоваться листья, корни, плоды, цветы, ветви, стволы, кора и смолы. Когда сырье помещают в воду, то процесс получения масла называется прямой дистилляцией, а если через него пропускают пар, то это называется дистилляцией паром.
И в том, и в другом случае горячая вода и пар разрывают железы растения и содержащаяся в них эссенция высвобождается в виде пара. Этот пар вместе с паром, участвующим в процессе перегонки, собирается в трубке, проходящей через охлаждающие установки, после чего вновь приобретает жидкую форму и сливается в отстойник. Пар превращается в водный дистиллят, а эссенция растения - в эфирное масло. Так как масло легче воды, оно собирается на поверхности отстойников и его легко отделить от водной фракции. Иногда водный дистиллят также бывает ценным продуктом и продается в качестве цветочной или травяной воды.
Из некоторых растений путем дистилляции можно получить лишь очень незначительное количество эфирного масла, и тогда оно считается побочным продуктом при производстве, к примеру, розовой или апельсиновой воды. Для получения эфирного масла из более деликатных, нежных растений, не переносящих воздействия паром, - жасмина, розы, цветков апельсина - применяется другая технология, а именно: анфлераж или экстракция растворителями.
Процесс дистилляции как метод получения эфирных масел из растений известен по крайней мере с X века н. э. Предполагается, что это метод был изобретен в Персии, где высоко ценили эфирные масла за их прекрасный аромат и использовали в качестве духов. Однако при недавних археологических раскопках в Италии были обнаружены дистилляторы простой конструкции. Это говорит о том, что древние римляне уже знали эту технологию, а персы просто усовершенствовали ее.
Некоторые дистилляторы, используемые сегодня, особенно в менее развитых странах, мало отличаются от тех старинных дистилляторов, но там, где существует крупномасштабное производство эфирных масел, подобные установки отличаются значительно большим объемом и часто бывают изготовлены из нержавеющей стали, хотя в них применяется та же технология.
Анфлераж - традиционный метод, использовавшийся для экстракции самых высококачественных растительных эссенций из нежных цветов, таких, как роза и жасмин. Это трудоемкий и дорогостоящий процесс, поэтому получающийся в результате продукт - абсолют - имеет высокую цену.
Процесс анфлеража происходит следующим образом. Стеклянные листы покрывают жиром, обычно очищенным свиным или говяжьим. Сверху раскладывают лепестки свежесрезанных цветов. Жир активно впитывает в себя летучие эфирные масла. Увядшие лепестки снимают и кладут свежие. Процесс длится несколько дней, а для жасмина - целых три недели, пока жир не сможет больше поглощать масло.
Затем жир собирают, очищают от несвежих лепестков или стеблей. Получаемый на этой стадии продукт называется помадой. Затем ее растворяют в спирте и энергично встряхивают в течение двадцати четырех часов, чтобы отделить жир от эфирного масла.
Масло, получаемое с помощью этого метода, называется «абсолют». Абсолют обычно представляет собой высококонцентрированную вязкую жидкость, но иногда он имеет твердую или полутвердую консистенцию, как, например, абсолют розы. Он твердеет при комнатной температуре, а если флакон с абсолютом немного подержать в руке, то, нагреваясь, он приобретает жидкую консистенцию. Абсолют имеет сильный запах и сильные терапевтические свойства. Для достижения одинакового эффекта требуется гораздо меньше абсолюта, чем эфирного масла, полученного дистилляцией.
Существует еще один метод анфлеража. На деревянные рамы натягивают марлевые полотнища, пропитывают оливковым маслом и раскладывают лепестки цветов, ежедневно меняя их, до тех пор, пока масло больше не сможет впитывать растительную эссенцию. Получившийся продукт используют в натуральном виде в качестве ароматного масла для тела или подвергают экстракции спиртом, чтобы отделить абсолют.
Эти два метода традиционно использовались в парфюмерной промышленности, особенно для производства высококачественного эфирного масла. Но сейчас с помощью последнего метода получают не более 10% всех абсолютов, поскольку процесс слишком длителен и дорог. Приблизительно 80% абсолютов розы и жасмина в настоящее время извлекают с помощью летучих растворителей, оставшиеся 10% приходятся на долю ароматических масел, извлеченных путем дистилляции.
Абсолют - это термин, описывающий вещества, которые получены из растения посредством анфлеража или экстракции растворителями. Археологические находки указывают на то, что дистилляция существовала еще до времен Авиценны, но вполне вероятно, что он значительно улучшил ее методику, добавив к основному перегонному кубу систему охлаждения. При анфлераже извлекают вещество, называемое помадой, - это смесь жира и эфирного масла. При экстракции растворителями получают конкрет, состоящий из жиров, восков, эфирных масел и других растительных веществ. Из помады или конкрета с помощью спирта извлекают абсолют. Эти методы используются для экстракции эссенции из лепестков цветов в тех случаях, когда дистилляция могла бы исказить их тонкий аромат. В ароматерапии применяют в основном три абсолюта - розы, жасмина и цветков апельсина (нероли). Другие цветочные абсолюты, в частности гвоздики, гардении, мимозы, гиацинта, используются в высококачественной парфюмерии, но лишь изредка применяются в лечебных целях.
Абсолюты отличаются от эфирных масел (их получают путем дистилляции) тем, что обладают исключительно сильным ароматом и высокой целебной силой и должны использоваться в низких концентрациях. Абсолюты обычно представляют собой окрашенные высококонцентрированные жидкости, более вязкие, чем эфирные масла. При хранении в бутылочке при комнатной температуре абсолют розы может затвердеть, но если его подержать в руке, он вновь быстро возвращается в жидкое состояние.
Некоторые ароматерапевты считают, что абсолюты не должны использоваться в ароматерапии, потому что они могут содержать следы растворителей типа ацетона, этанола или гексана, используемых для экстракции абсолюта из помады или конкрета. Исключение составляют случаи, где используется натуральный этанол. Однако на практике многие ароматерапевты используют абсолюты в небольших количествах.
Экстракция
Некоторые из самых высококачественных цветочных абсолютов получают посредством экстракции растворителями. Этот метод был опробован в 30-х годах XIX века, а через шестьдесят лет получил широкое распространение.
Цветы помещают в перфорированные стойки в герметичных резервуарах, которые могут быть связаны друг с другом в ряд. На одном конце находится резервуар, содержащий жидкий растворитель, а на другом - вакуумный дистиллятор. Жидкий растворитель медленно просачивается сквозь цветы, растворяя эфирные масла. Затем растворитель отделяют для последующего использования и в результате получают полутвердое ароматное вещество под названием «конкрет». Он содержит эфирное масло, жиры и воскообразные вещества. Двадцать пять граммов конкрета эквивалентны килограмму лучшей качественной помады, полученной методом анфлеража.
Как и помада, конкрет подвергается интенсивному встряхиванию в спирте, чтобы удалить растительные воски, в результате чего получается высококачественный абсолют.
В XIX веке в качестве растворителя использовали петролейный эфир, а позже стали использовать бензол. В современных технологических процессах экстракции могут использовать жидкий бутан или жидкую углекислоту, которые дают превосходное масло и не портят даже самые тонкие ароматы.
Метод холодного отжима
Эфирные масла лимона, бергамота, апельсина и других плодов цитрусовых получают простым отжимом. Эфирное масло плодов цитрусовых содержится в их цедре. Прежде чем извлекать масло, следует срезать с корки мякоть. Долгое время этот процесс выполнялся вручную двумя способами: или выскабливалась внутренняя часть корки, или срезалась тонкими полосками ее внешняя часть.
Затем цедру выжимали, и получалось эфирное масло с небольшим количеством сока. Полученную жидкость отстаивали до тех пор, пока масло не поднималось на поверхность, и тогда его снимали.
Другой традиционный метод состоял в следующем: плод катали по барабану, утыканному шипами, которые прокалывали корку, затем собирали получившуюся жидкость и отделяли масло от сока.
Сейчас для обработки плодов цитрусовьк используют разные механизмы, но наилучшее масло цитрусовых все же получается при ручном отжиме.
В домашних условиях вы тоже можете получить немного лимонного или апельсинового масла. Для этого можно использовать новую давилку для чеснока (ту, которой раньше не пользовались). Но прежде нужно убедиться, что плоды не покрыты никаким составом, который иногда используют для предохранения от порчи при длительном хранении и который сделает масло из цедры этих плодов непригодным к употреблению.
Фильтрация
Фильтрация - это относительно недавно изобретенный метод извлечения эфирного масла из растений. Он имеет сходство с методом паровой дистилляции, но разница состоит в том, что при фильтрации генератор пара расположен над растительным материалом и пар проходит через него сверху вниз. Эссенция, высвобождающаяся из растений в виде пара, вместе с паром, участвующим в перегонке, собирается в трубке, проходящей через систему охлаждения, где каждая последующая установка имеет более низкую температуру, чем предыдущая. В конце процесса эфирное масло отделяется от водной фракции точно таким же образом, как при процессе обычной дистилляции паром.
Этот метод распространен не так широко, но с его помощью удобно извлекать эфирное масло из древесных и жестких растительных материалов, таких, как семена растений семейства зонтичных (анис, укроп, сладкий укроп и т. п.). Чтобы извлечь масла путем обычной дистилляции паром, требуется 12 часов, а метод фильтрации сокращает время извлечения до 4 часов. Чем меньше времени растения подвергаются воздействию пара, тем более высококачественное масло получается в результате.