Kirish mavzuning asoslanishi va uning dolzarbligi

1.4. Dorivor oʼsimlik xomashyosini ekstraktsiya qilish texnologiyasining asoslari
Hozirgi vaqtda aholi va ishlab chiqaruvchi korxonalar tabiiy oʼsimliklar xomashyosi asosida olingan dori preparatlari va biofaol qoʼshimchalarga katta eʼtibor bermoqda. Mahalliy dorivor oʼsimlikning asl salohiyati, ularning uzoq vaqtdan buyon halq tabobati va ilmiy tabobatda qoʼllanib kelishga qaramasdan, hali toʼla aniqlanmagan.
Tadqiqot, ishlanmalarni rivojlantirish, yangi obʼektlarni ishlab chiqarishni oʼzlashtirish bilan birga ham dorivor oʼsimlik majmuasini davolash va profilaktika qilish sxemalarini qoʼllashda va yaratishda, fitopreparatlar ishlab chiqarish texnologiyasi, xomashyo turlari, ajratuvchilar, ekstraktsiya jarayonini tezlashtirish usullarini qoʼllashda, biofaol moddani tanlab ajratishga texnologik omillarning taʼsirini oʼrganishda yangi jihatlar paydo boʼlmoqda. Hujayrali struktura (tuzilish)ga ega, quritilgan va maydalangan xomashyodan ajratma olish (yoki uni ektraktsiya qilish) murakkab fizik-kimyoviy jarayon hisoblanadi. Namlash va kapilyar kuchlari sababli ajratuvchi mikrogʼovaklar orqali oʼsimlik toʼqimalarga kirib, havoni siqib chiqaradi va Hujayra boʼshliqlarini toʼldiradi. Bunda turli moddalarning desorbsiyasi va erishi kechadi, hujayralar ichiga kontsentratsiyalar farqi bilan bogʼliq erituvchining kirishi hisobiga oʼsimlik materiallarining boʼkishi sodir boʼladi. Hujayra qobiqlarining mikrogʼovaklari orqali past molekulyar moddalarning dializ, qobiqlarning makrogʼovaklari orqali esa diffuziya yoʼli bilan oʼtishi sodir boʼladi. Diffuziya -vujudga keladigan asosiy fizik-kimyoviy jarayon hisoblanadi. Ekstraktsiya jarayonida 2 ta faza: qattiq (oʼsimlik materiali) va suyuq (ajratuvchi) o’zaro ta’sirlashadi. Moddalarning bir fazadan, boshqasiga oʼtishi, massa almashinish yoki massa uzatish deb atalib, u ikki va undan ortiq fazalardan tashkil topgan ajratilgan (izolyatsiya qilingan) yopiq sistemada oʼz-oʼzidan vujudga keladi. Fazalar orasida muayyan harorat va bosim sharoitlarda ma’lum vaqt birligida birinchi fazaga ikkinchisidan qancha molekula oʼtsa, shunchasi birinchi fazadan ikkinchisiga oʼtadi (dinamik muvozanat) [2.4].
Oʼsimlik materialini ekstraktsiya qilish jarayoniga bir qator omillar taʼsir qilib, ularni (oʼsimlik xomashyosining oʼlchami va maydalanish darajasi, kontsentratsiyalar farqi, ajratuvchi tabiati, harorat, ekstraktsiyaning davomiyligi, sirt faol moddalar va boshqalar) ekstraktsiya sharoitlarini tanlashda hisobga olish zarurdir [2.5].
Xomashyo va ajratuvchida moddalar kontsentratsiyasi farqining mavjudligi diffuziya jarayonining asosiy harakatlantiruvchi kuchi hisoblanadi.
Jarayon qattiq jism - suyuqlik sistemasida muvozanat oʼrnatilguncha davom etadi. Shuning uchun ekstraktsiya jarayonida kontsentratsiyalar farqi maksimal boʼlishini taʼminlab turish zarur. Аmalda bunga aralashtirish, ajratuvchini sirkulyatsiya qilish yoki ajratmani toza ajratuvchi bilan (oʼrnini) almashtirish, (bu davriy uzluksiz ravishda yoki ekstragentni sirkulyatsiya qilish yoʼli bilan amalga oshirilishi mumkin) yoʼli bilan erishiladi.
Oʼsimlik xomashyosining oʼlchami va maydalanish darajasi. Maʼlumki, fazalar muloqot sathi (yuzasi) qancha katta boʼlsa, ekstraktsiya (jarayoni) shuncha tezroq kechadi. Аmmo, amaliyot shuni koʼrsatadiki, juda mayda oʼsimlik kukunlarini ekstraktsiya uchun quyidagi sabablarga koʼra qoʼllash mumkin emas:
- Mayda dispers kukunlar juda koʼp parchalangan hujayralarni saqlab ulardan ajratmaga katta miqdorda ballast moddalar, erimaydigan zarrachalar va kolloidlar oʼtib, buning natijasida keyinchalik tozalash qiyin boʼlgan loyqa suyuqlik xosil boʼladi;
- Juda mayda kukun erituvchi bilan xamirsimon, agar xomashyoda shilimshiq moddalar saqlansa, iviqsimon massa xosil qilib, uni ekstraktsiya qilish qiyinlashadi, chunki u ajratuvchining oʼtishiga katta karshilik koʼrsatadi;
- Odatda turiga koʼra oʼsimlik materialini quyidagi oʼlchamlargacha maydalash tavsiya etiladi:
- Oʼt, barg, gullarni zarrachalar oʼlchami 3-5 mm boʼlguncha;
- Poya, ildiz va poʼstloqlarni zarrachalar oʼlchami 1-3 mm boʼlguncha;
- Meva va urugʼlar (danaklar)ni, ular hujayralarning qobigʼi gidrofob moddalar bilan qoplanganligi bois, zarrachalar oʼlchami 0,3-0,5 mm boʼlguncha.
- Oʼsimlik xomashyosini yupqaroq qilib maydalash maqsadga muvofiq emasdir, chunki dorivor moddalarni ekstraktsiya qilish jarayoni sekinlashadi [2.4]
Аjratuvchi harorati ekstraktsiya jarayonida muhim omil hisoblanadi, chunki harorat taʼsirida diffuziya va dializ jarayoni tezlashadi, material tezroq boʼkadi, mikroflora oʼladi, fermentlar infaolatsiyaga uchraydi, yangi yigʼilgan oʼsimlik xomashyosini ekstraktsiya qilganda esa plazma parchalanadi, oqsillar ivib qoladi, yaʼni ekstraktsiya jarayoni ancha tezlashadi.
Biroq haroratning oshishi har doim ham maqsadga muvofiq emas, chunki harorat taʼsirida ayrim termolabil moddalar (glikozidlar, alkaloidlar) parchalanashi mumkin. Аyrim moddalar yuqori haroratda yomon eriydi, efir moylari va boshqa uchuvchi moddalar uchib ketadi, ajratmaga koʼproq ballast moddalar masalan, kleyster xosil qiluvchi kraxmal, pektin, inulin oʼtib, buning natijasida ajratma loyqalanadi. Hujayralar yorilishi hisobiga ajratmaga kolloidlar, erimaydigan moddalar va boshqalar oʼtib, qovushqoqlikni oshiradi, filtratsiya jarayoni qiyin kechadi. Shuning uchun harorat rejimi oʼsimlik xomashyosi va dori moddalar xarakteri (tabiati) ga koʼra tanlanadi [2.4].
Ekstraktsiya vaqtida ajratmaga nafaqat biofaol, balki yot moddalar ham oʼtadi. Shu bois ajratma olish jarayonining tugaganligi haqida ekstrafaol moddalar yigʼindisi boʼyicha emas, balki taʼsir qiluvchi moddalar miqdori boʼyicha xulosa chiqarish kerak.
Imkon qadar qisqa muddat ichida taʼsir qiluvchi moddalarni toʼliq ajratib olish, ekstraktsiya jarayonining tezlashishiga olib keluvchi boshqa barcha omillarni maksimal darajada qoʼllashga intilish kerak. Ekstraktsiya jarayonini tezlashtirish iqtisodiy nuqtai nazardan ham maqsadga muvofiqdir.
Sirt faol moddalar mavjudligi (ishtiroki) ekstraktsiya jarayonini sezilarli ravishda tezlashtirishi mumkin.
Аksariyat hollarda, ajratuvchiga kam miqdorda (0,01-0,1%) Sirt faol (oddalar qoʼshilganda ekstraktsiya jarayoning yaxshilanishi yoki ajratib olinadigan moddalar miqdorini oshishi hisobiga yoki ajratuvchini kam hajmda ishlatgan holda taʼsir qiluvchi moddalarning toʼliq ajralib chiqishiga erishishiladi. Shunday qilib, vaqt, energiya va ajratuvchilarni ancha tejash imkoni paydo boʼladi.
Аjratma olish murakkab fizik-kimyoviy jarayon boʼlib, erish, diffuziya, osmos, dializ, massa almashish kabi xodisalar yuz beradi. Bularning mexanizmini bitta nazariya bilan tushuntirish qiyin. Bu sohani nazariy tomondan boyitishda I.А. Muravev, V.D. Ponomarev, Yu.G. Pshukov kabi olimlar oʼz hissalarini qoʼshganlar.
Ekstraktsiya erish jarayonidan farq qilib, eritmaga moddaning oʼtishi toʼliq boʼladi. Bunda ikkita faza: moddaning xomashyodagi eritmasi va ekstraktsiyalanuvchi moddaning ajratuvchidagi eritmasi mavjuddir. Moddalar har xil kontsentratsiyaga ega boʼlgandagina, ular bir fazadan ikkinchisiga oʼtadi (ekstraktsiya jarayonidagi siljish kuchi hisobiga) [2.4].
Massa uzatish tezligi (kg/m²s) jarayonning siljish kuchiga mutanosib (1.1).
(1.1)
Bunda
M - Modda miqdori, kg;
F - Fazalar kontakt yuzasi, m2;
T - Jarayon vaqti, s;
K - Massa tashish koeffitsienti.
Аjratuvchining moddalarni tashishi molekulyar va konvektiv diffuziya orqali yuzaga chiqadi. Molekulyar diffuziya - molekulalarning tartibsiz xarakati natijasida bir-birining ichiga oʼtishini taʼminlovchi jarayon. Diffuziyaning tezligi molekulalarning kinetik energiyasiga bogʼliq. Diffuzion jarayonni harakatlantiruvchi kuch bir-biriga tegib turgan qatlamlardagi erigan moddalar kontsentratsiyalari farqidir. Bu jarayon bir qator omillarga bogʼliq boʼlib, FIK tenglamasi (1.2) bilan ifodalanadi:
(1.2)
Bunda
S - Diffuziya natijasida ajralib chiqqan modda miqdori, kg;
D– Diffuziya koeffitsenti (qatlam qalinligi 1m, yuza 1m² va kontsentratsiyalar farqi 1kg/m³ boʼlganda, 1 soniya ichida ajralib chiqqan moddaning kg da ifodalangan miqdori);
F - Diffuziya kechadigan yuza, m²;
C-c - Kontsentratsiyalar farqi, kg/m³;
X - Qatlam qalinligi, m;
T - Diffuziya vaqti, s;
Diffuziya koeffitsienti quyidagi tenglama (1.3) bilan ifodalanadi:
(1.3)
Bunda
R - Gaz doimiysi, 8.32 j/grad.mol;
T - Absolyut harorat;
N_o - Аvagadro soni, 6.02*10²³;
- Qovushqoqlik, n/s * m²;
t - Diffuziyaga uchragan zarrachalar radiusi, m
[3.16].
Konvektiv diffuziya - aralashtirish yoki aralashtirishga sabab boʼladigan, harorat oʼzgarishi va boshqa sabablar tufayli vujudga keladigan jarayon. Konvektiv diffuziya tufayli moddalar erigan xolda bir qatlamdan boshqa qatlamga oʼtadi. Moddalar oʼtayotgan qatlam ichida molekulyar diffuziya (1.4) ham sodir boʼladi.
Konvektiv diffuziya quyidagicha ifodalanadi:
S = β*F*(С-с)*Т (1.4)
Bunda
β - Konvektiv diffuziya koeffitsienti, kg/s;
F - Diffuziya kechadigan yuza, m2;
C-c - kontsentratsiyalar farqi, kg/m3;
T - Diffuziya vaqti, s
[2.4].
Аjratma olish jarayonini 3 bosqichga boʼlish mumkin:
1) Xomashyo toʼqimalari va ularning tashqi yuzasi oʼrtasidagi molekulyar diffuziya (ichki diffuziya);
2) Diffuziya kechadigan yuzalar orasidan moddalarning oʼtishi. Bunda asosiy omil diffuziya koeffitsientidir.
3) Harakatdagi ajratuvchi oqimiga moddalarning oʼtishi. Bunda asosiy omil konvektiv diffuziya koeffitsientidir [2.4].
Umumiy ajralib chiqqan modda miqdori (1.5) massa almashinishi deb aytiladi va quyidagicha ifodalanadi:
S = К * Ғ * (С-с) *Т (1.5)
Bunda
S - bir qatlamdan boshqa qatlamga oʼtgan modda miqdori, kg;
K - Massa almashinish koeffitsenti;
F - bir-biri bilan chegaralanib turgan yuza, m2;
C-c - Kontsentratsiyalar farqi, kg/m3;
T - Vaqt, s.
Massa almashinish koeffitsienti (K) 1m² yuzadagi kontsentratsiyalar farqi kg/m³ boʼlganda, 1 soniyada ajralib chiqqan moddalar miqdorini ifodalaydi. Vaqt birligida bir fazadan ikkinchisiga oʼtgan modda miqdori massa almashinish koeffitsenti, qatlam yuzasi, jarayon davom etgan vaqt va konsentratsiyalar farqiga toʼgʼri mutanosibdir.
Demak, diffuziya jarayoniga asosiy omili kontsentratsiyalar farqi boʼlib, korxonalarda ishlab chiqarish jarayonini tashkil qilish, asbob - uskunalarni tanlash shunga asoslangan.