Разность концентраций

Разность концентраций является основной движущей силой диффузионного процесса. Диффузионный процесс при экстракции протекает до установления динамического равновесия в системе твердое тело-жидкость. Поэтому в процессе экстракции необходимо поддерживать максимальную разность концентраций, чего на практике достигают перемешиванием, циркуляцией экстрагента или заменой извлечения чистым реагентом.

Время установления равновесия в системе при экстракции видов сырья, различающихся по анатомической структуре и содержащих различные действующие вещества, водой и спиртом обычно находится в пределах 3-8 часов.

Влияние температуры

 Скорость диффузионного обмена, а ,следовательно, и скорость экстрагирования растительных материалов сильно зависят от температуры, при которой производится извлечение. Можно считать, что повышение температуры на 40 °С увеличивает скорость диффузии в 2 раза.

Поэтому экстрагирование при помощи нагретых растворителей является эффективным приемом для интенсификации процесса извлечения, тем более что растворимость многих растворимых компонентов растительных материалов при нагревании увеличивается.

Вытяжки, получаемые с помощью горячей воды, интересны тем, что в них отсутствуют активные ферменты и большая часть белков, коагулирующих при нагревании выше 60 °С. Крахмал, содержащийся в исходных материалах, под воздействием горячей воды клейстеризуется и переходит в состав вытяжки. По сравнению с холодными извлечениями в состав настоев и отваров переходит значительно большее количество пектиновых веществ и других соединений, трудно растворимых, медленно диффундирующих или образующихся в результате гидролиза нерастворимых нативных компонентов исходных материалов. Большими преимуществами вытяжек, приготовленных с помощью горячей воды, являются их относительная стерильность и связанная с этим столь же относительная устойчивость.

Однако в случае извлечения лекарственного растительного материала, содержащего термолабильные вещества, или использования легколетучих экстрагентов повышение температуры недопустимо, так как это приводит к разрушению первых и улетучиванию вторых.

Время экстрагирования

Количество вещества, продиффундировавшего через слой сырья, прямо пропорционально длительности процесса. Во время экстракции в извлечение переходят не только биологически активные, но и балластные вещества. Поэтому о конце процесса извлечения необходимо судить не по сумме экстрактивных, а по количеству действующих веществ. Последние имеют меньшую молекулярную массу (300-500), благодаря чему диффундируют быстрее высокомолекулярных веществ, поэтому в ряде случаев увеличение длительности экстракции нецелесообразно (ухудшается качественный состав извлечения вследствие большого содержания балластных веществ). Поэтому необходимо стремиться к ускорению полноты извлечения, используя все факторы, ведущие к интенсификации процесса экстракции. Ускорение процесса экстракции целесообразно и с экономической точки зрения. В большинстве случаев экстракция наиболее активно протекает в первые часы, а затем, несмотря на использование новой порции экстрагента, её скорость заметно снижается, и полнота извлечения наступает через сравнительно длительное время. Поэтому процесс экстракции целесообразно прекратить, когда предполагаемая (расчётная) дополнительная экстракция остатков действующих веществ не окупится избыточными расходами на ценные экстрагенты (спирт, эфир).

Выбор экстрагента

Выбор экстрагента определяется степенью гидрофильности извлекаемых веществ. Для экстрагирования полярных веществ с высоким значением диэлектрической постоянной используют полярные растворители: воду, метанол, глицерин; для неполярных – кислоту уксусную, хлороформ, эфир этиловый и другие органические растворители. Наиболее часто в качестве экстрагента применяют этанол – малополярный растворитель, который при смешивании с водой дает растворы разной степени полярности. Кроме этанола из малополярных растворителей применяют ацетон, пропанол, бутанол.

Вязкость экстрагента

Коэффициент диффузии обратно пропорционален вязкости экстрагента. Следовательно, в менее вязких жидкостях быстрее протекают диффузионные процессы. На вязкость извлекателей большое влияние оказывает температура, поэтому при необходимости экстракции извлекателем с большой вязкостью его целесообразно использовать в нагретом состоянии. Большая вязкость экстрагента и его поверхностное натяжение затрудняют проникновение жидкости в узкие капилляры (каналы) клеточных оболочек.

Добавление поверхностно-активных веществ.

Для увеличения скорости экстрагирования и большей полноты извлечения действующих веществ применяют в виде добавок к извлекателю ПАВ. Эти вещества значительно ускоряют процесс экстракции веществ из растительного сырья.

К ПАВ относятся органические соединения, в молекулы которых входят одновременно полярные группы (например, -ОН, -СООН, -NН₂) и неполярные углеводородные цепочки. Молекулы таких веществ являются дифильными. Ускорения процесса экстрагирования в присутствии ПАВ можно объяснить их способностью снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз, тем самым улучшать смачиваемость клеток растительного материала, увеличивать поверхность растворителя и глубину его проникновения в клетки. ПАВ могут так же повышать растворимость экстрагируемых веществ. Экспериментально установлено, что добавление к экстрагенту небольших количеств (0,01-0,1%) ПАВ приводит к увеличению количества экстрагируемого вещества, ускорению процесса экстракции или достижению полноты извлечения при меньшем объёме экстрагента. В ряде случаев добавление ПАВ к экстрагенту не ускоряет процесс экстрагирования из-за наличия природных ПАВ в растительном сырье.