Способ получения сухого экстракта люпина узколистного для сельскохозяйственных животных и птиц Российский патент 2024 года по МПК B01D11/02 A23K10/30 A23K50/00 

Изобретение относится к кормовой промышленности, а именно к способам получения сухих экстрактов семян люпина узколистного, используемых в качестве кормовой добавки для кормления сельскохозяйственных животных и птиц.

В последнее время повышенный интерес проявляется к препаратам лекарственного происхождения, так как при их применении аллергические заболевания животных, возникающие при использовании химиотерапевтических средств, маловероятны.

Традиционной и наиболее распространенной лекарственной формой из растительного сырья являются, как правило, спиртовые настойки и жидкие экстракты. Обе формы являются препаратами мягкого действия. Они не обладают способностью к коммуляции (накапливанию в организме), поэтому курс лечения длителен, порядка 1-2 мес. Таким образом, наряду с лекарствами больное животное получает дозу спирта, что является противопоказанием для сельскохозяйственных животных и птиц. В связи с этим становится актуальной проблема получения сухих экстрактов растений. Лечебное действие сухих экстрактов растений обусловлено не одним действующим веществом, а всем комплексом биологически активных веществ, содержащихся в исходном растительном сырье. Важно, чтобы получаемый сухой экстракт стабильно сохранял биологическую активность исходного растительного сырья, а также, чтобы он не был гигроскопичным, так как в противном случае он быстро отсыревает и превращается в вязкую массу, непригодную к употреблению. Оба этих факта зависят от способа получения сухих экстрактов растений.

Известен ряд таких способов. Как правило, они включают многоразовую обработку исходного растительного сырья экстрагентом: водой, спиртом или водно-спиртовой смесью. В результате получают вытяжку экстрактивных и биологически активных веществ, которую подвергают замораживанию и сушке. Две последние стадии этих способов являются наиболее важными, так как именно от их режимов зависят качественные показатели целевого продукта. Замораживание вытяжки экстрактивных веществ проводят обычно на протяжении длительного времени (до 20 ч) при температуре порядка (-18°C) - (-30°C), а сушку замороженной вытяжки проводят в жестких условиях при высоких температурах.

В таких условиях процесс замораживания вытяжек экстрактивных веществ происходит недостаточно глубоко, а термолабильные действующие вещества исходного растительного сырья при сушке разрушаются, то есть получаемый целевой продукт содержит значительное количество влаги и не обладает биологической активностью исходного растительного сырья. Спектр действия по сырью таких способов ограничен. Они не применимы для растительного сырья, содержащего нестабильные (лабильные) биологически активные вещества и сахара. Кроме того, при охлаждении вытяжки в качестве хладагента, как правило, используют этанол, который является дорогостоящим и социально опасным продуктом.

Известен способ получения сухого экстракта льнянки обыкновенной (RU, патент № 2088255, опубл. 27.08.1997) предусматривающий многоразовую обработку исходного растительного сырья водой и спиртом с получением вытяжки экстрактивных и биологически активных веществ. Полученную вытяжку замораживают в холодильной ванне, используя в качестве хладоносителя этанол с температурой (-25°C) - (-30°C), на протяжении 30-60 мин и выдерживают при температуре (-18°C) - (-26°C) в течение 16-20 ч. После этого проводят высушивание замороженного продукта в вакууме 45-65 мм рт.ст. с включением подогрева до 36-38°C в течение 6-8 ч и доводят конечную температуру сушки продукта до 36-38°C, а конечный вакуум в пределах 40-60 мм рт.ст.

При осуществлении этого способа также происходит слабое замораживание экстрактов в течение длительного времени, приводящее к значительному содержанию в целевом продукте остаточной влаги, повышающей его гигроскопичность. Способ также не применим к получению сухих экстрактов из растительного сырья, содержащего лабильные биологически активные вещества и сахара, так как используемые режимы вакуумирования и температуры сушки приводят к получению целевого продукта, нестабильного с момента окончания сушки из-за его быстрого оплавления и комкования. Продукт не поддается измельчению, поэтому из него невозможно изготовить никакую дозированную лекарственную форму.

Известен способ получения сухих экстрактов из сабельника и копеечника забытого (RU патент № 2680384, опубл. 20.02.2019), который состоит в способе получения экстрактов методом водоэтанольной экстракции с последующей вакуумной сушкой жидких экстрактов. Однако, сабельник и копеечник забытый редко используются для кормления сельскохозяйственных животных и птиц, а также является редким и дорогостоящим сырьем для изготовления сухих экстрактов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является способ получения сухих экстрактов растений, а именно высушенных семян люпина узколистного, методами водоэтанольной и жидкостной экстракции с последующей вакуумной сушкой для сельскохозяйственных животных и птиц.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в оптимизации режимов водоэтанольной экстракции и сушки, сокращении расхода реагентов и продолжительности процесса, повышении выхода целевого продукта, качества целевого продукта (повышение растворимости, наиболее полное отделение балластных веществ) и снижении затрат на последующую очистку, концентрирование и сушку получаемого продукта.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ получения сухих экстрактов семян люпина узколистного для сельскохозяйственных животных и птиц. Согласно разработанному способу подлежащее экстракции сырье предварительно измельчают и смачивают 15 %-ным водоэтанольным раствором на 9-10 ч. Емкость со смесью герметично закрывают. Далее сырье смачивают 25 %-ным водоэтанольным раствором в экстракторе и нагревают до 25°С при интенсивном кипении под вакуумом. На следующей стадии массу повторно смачивают 50 %-ным водоэтанольным раствором, снова нагревают до 25°С и экстрагируют под вакуумом. Экстракт сливают. Последняя стадия экстракции проводится дистиллированной водой при модуле 1кг ÷ 2 л. Время водной экстракции - 30 мин, относительное давление - (-0,82)-(-0,83) кгс/см². Полученные экстракты объединяют и концентрируют. Сгущенный экстракт сушат при температуре не более 40°С в вакуумной контактно-инфракрасной камере. Конечная влажность продукта составляет не свыше 5 %. Реализация разработанного способа получения экстрактов из высушенных семян люпина узколистного позволяет значительно увеличить выход биологически активных веществ (протокатеховой кислоты) за счет низкотемпературного воздействия и благодаря рационально подобранным режимам экстракции сушки экстрактов: времени, концентрации водоэтанольного раствора и глубины вакуума. Кроме того, целевой продукт, полученный в результате реализации разработанного способа менее гигроскопичный, очищенный от механических примесей и балластных веществ.

Примеры выполнения

Пример 1

Высушенные семена люпина узколистного измельчают с использованием шредера до частиц размером не свыше 1 мм. Измельченные частицы смачивают в 15 %-ном водоэтанольном растворе в течение 9 ч., помещают в экстрактор и смачивают 25 %-ным водоэтанольным раствором. Сосуд с содержимым нагревают до температуры 25°С. На первой стадии проводят водоэтанольную экстракцию под вакуумом при относительном давлении (-0,83) кгс/см² в течение 30 мин при модуле экстракции 1кг ÷ 4 л, после чего экстракт сливают.

Измельченную массу семян люпина узколистного повторно смачивают 50 %-ным водоэтанольным раствором. Сосуд с содержимым нагревают до температуры 25°С и проводят вторую стадию экстракции под вакуумом при относительном давлении (-0,83) кгс/см² в течение 30 мин при модуле экстракции 1кг ÷ 4 л, после чего экстракт сливают.

На третьей стадии полученную массу семян люпина узколистного смачивают дистиллированной водой и проводят экстракцию при модуле 1 кг ÷ 2 л в течение 30 мин при относительном давлении -0,83 кгс/см², после чего экстракт также сливают.

Полученные три экстракта объединяют и концентрируют в вакууме при относительном давлении (-0,82) - (-0,83) кгс/см² при температуре 25°С, до влажности 20 % при постоянном перемешивании, а густой экстракт высушивают до сухого состояния в вакуумной контактно-инфракрасной камере с глубиной вакуума (-0,83) кгс/см² в течение 30 мин.

Содержание протокатеховой кислоты (Государственная Фармакопея СССР издание XI выпуск 1) составляет 2,13 %.

Пример 2

Высушенные семена люпина узколистного измельчают с использованием шредера до частиц размером не свыше 1 мм. Измельченные частицы смачивают в 10 %-ном водоэтанольном растворе в течение 10 ч., помещают в экстрактор и смачивают 20 %-ным водоэтанольным раствором. Сосуд с содержимым нагревают до температуры 25°С. На первой стадии проводят водоэтанольную экстракцию под вакуумом при относительном давлении -0,81 кгс/см² в течение 30 мин при модуле экстракции 1 кг ÷ 4 л, после чего экстракт сливают.

Измельченную массу семян люпина узколистного повторно смачивают 45 %-ным водоэтанольным раствором. Сосуд с содержимым нагревают до температуры 25°С и проводят вторую стадию экстракции под вакуумом при относительном давлении -0,81 кгс/см² в течение 30 мин при модуле экстракции 1 кг ÷ 4 л, после чего экстракт сливают.

На третьей стадии полученную массу семян люпина узколистного смачивают дистиллированной водой и проводят экстракцию при модуле 1 кг ÷ 2 л в течение 30 мин при относительном давлении -0,81 кгс/см², после чего экстракт также сливают.

Полученные три экстракта объединяют и концентрируют в вакууме при относительном давлении (-0,81) кгс/см² при температуре 25°С, до влажности 25 % при постоянном перемешивании, а густой экстракт высушивают до сухого состояния в вакуумной контактно-инфракрасной камере с глубиной вакуума (-0,81) кгс/см² в течение 30 мин.

Содержание протокатеховой кислоты (Государственная Фармакопея СССР издание XI выпуск 1) составляет 1,36 %.

Пример 3

Высушенные семена люпина узколистного измельчают с использованием шредера до частиц размером не свыше 1 мм. Измельченные частицы смачивают в 20 %-ном водоэтанольном растворе в течение 10 ч., помещают в экстрактор и смачивают 30 %-ным водоэтанольным раствором. Сосуд с содержимым нагревают до температуры 25°С. На первой стадии проводят водоэтанольную экстракцию под вакуумом при относительном давлении -0,84 кгс/см² в течение 30 мин при модуле экстракции 1кг÷4 л, после чего экстракт сливают.

Измельченную массу семян люпина узколистного повторно смачивают 55 %-ным водоэтанольным раствором. Сосуд с содержимым нагревают до температуры 25°С и проводят вторую стадию экстракции под вакуумом при относительном давлении -0,84 кгс/см² в течение 30 мин при модуле экстракции 1 кг ÷ 4 л, после чего экстракт сливают.

На третьей стадии полученную массу семян люпина узколистного смачивают дистиллированной водой и проводят экстракцию при модуле 1 кг ÷ 2 л в течение 30 мин при относительном давлении -0,84 кгс/см², после чего экстракт также сливают.

Полученные три экстракта объединяют и концентрируют в вакууме при относительном давлении (-0,84) кгс/см² при температуре 25°С, до влажности 25 % при постоянном перемешивании, а густой экстракт высушивают до сухого состояния в вакуумной контактно-инфракрасной камере с глубиной вакуума (-0,84) кгс/см² в течение 30 мин.

Содержание протокатеховой кислоты (Государственная Фармакопея СССР издание XI выпуск 1) составляет 0,79 %.

Таким образом, благодаря выбранным технологическим режимам экстракции и сушки, предлагаемый способ получения сухих экстрактов позволяет работать на любом лабильном виде растительного сырья, практически без ограничения, так как при подобранных режимах происходит значительное удаление влаги при сохранении биологической активности исходного сырья.

Сухие экстракты, получаемые по предлагаемому способу, содержат основные действующие вещества исходного растительного сырья и обладают близкой к нему, а в ряде случаев даже выше биологической активностью.

Исследования показали, что при реализации данного способа получения сухих экстрактов для сельскохозяйственных животных и птиц были получены следующие преимущества:

- оптимальный расход реагентов и оптимальное время продолжительности процесса;

- повышение выхода целевого продукта на 6,5 %;

- повышение качества целевого продукта (повышение растворимости на 0,5 %, наиболее полное отделение балластных веществ);

- снижение затрат на последующую очистку, концентрирование и сушку получаемого продукта.

Изобретение относится к кормовой промышленности, а именно к способам получения сухих экстрактов растений, используемых в качестве кормовой добавки для кормления сельскохозяйственных животных и птиц. Способ получения сухого экстракта высушенных семян люпина узколистного для кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птиц включает измельчение сырья и смачивание его в 15 %-ном водно-этанольном растворе в течение 9-10 ч. Затем подготовленное сырье переносят в экстрактор, смачивают 25 %-ным водно-этанольным раствором, нагревают до 25 °С и на первой стадии проводят экстракцию под вакуумом, после чего экстракт сливают. Оставшуюся массу повторно смачивают 50 %-ным водно-этанольным раствором, нагревают до 25 °С и проводят экстракцию под вакуумом, после чего экстракт сливают. Полученную массу на третьей стадии смачивают дистиллированной водой и проводят экстракцию при модуле 1 кг/2 л в течение 30 мин при относительном давлении (-0,82)-(-0,83) кгс/см², после чего экстракт также сливают. Полученные экстракты объединяют и концентрируют в вакууме, а густой экстракт высушивают до сухого состояния. Перед экстракцией высушенные семена люпина узколистного измельчают до размера частиц 1 мм. Водно-этанольную экстракцию на первой и второй стадиях проводят под вакуумом при относительном давлении (-0,83) кгс/см² по 30 мин при модуле экстракции 1 кг/4 л. Объединенные экстракты концентрируют в вакууме при относительном давлении (-0,82)-(-0,83) кгс/см², при температуре 25 °С, до влажности 20 % при постоянном перемешивании. Густой экстракт высушивают в вакуумной контактно-инфракрасной камере с глубиной вакуума (-0,83) кгс/см² в течение 30 мин. Предлагаемый способ получения сухого экстракта высушенных семян люпина узколистного позволяет оптимизировать режимы водно-этанольной экстракции и сушки, сократить расход реагентов и продолжительность процесса, повысить выход целевого продукта и его качество, а также снизить затраты на последующую очистку, концентрирование и сушку получаемого продукта. 4 з.п. ф-лы, 3 пр.

1. Способ получения сухого экстракта высушенных семян люпина узколистного для кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птиц, характеризующийся тем, что сырье измельчают и смачивают в 15 %-ном водно-этанольном растворе в течение 9-10 ч, затем переносят в экстрактор, смачивают 25 %-ным водно-этанольным раствором, нагревают до 25 °С и на первой стадии проводят экстракцию под вакуумом, после чего экстракт сливают, а массу повторно смачивают 50 %-ным водно-этанольным раствором, нагревают до 25 °С и проводят экстракцию под вакуумом, после чего экстракт сливают, полученную массу на третьей стадии смачивают дистиллированной водой и проводят экстракцию при модуле 1 кг/2 л в течение 30 мин при относительном давлении (-0,82)-(-0,83) кгс/см², после чего экстракт также сливают, полученные экстракты объединяют и концентрируют в вакууме, а густой экстракт высушивают до сухого состояния.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что высушенные семена люпина узколистного измельчают до размера частиц 1 мм.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что водно-этанольную экстракцию на первой и второй стадиях проводят под вакуумом при относительном давлении (-0,83) кгс/см² по 30 мин при модуле экстракции 1 кг/4 л.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что объединенные экстракты концентрируют в вакууме при относительном давлении (-0,82)-(-0,83) кгс/см², при температуре 25 °С, до влажности 20 % при постоянном перемешивании.

5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что густой экстракт высушивают в вакуумной контактно-инфракрасной камере с глубиной вакуума (-0,83) кгс/см² в течение 30 мин.