Производство эфирных масел. Мировые реалии и перспективы в Республике Узбекистан

Эфирные масла - многокомпонентные смеси летучих органических соединений, вырабатываемые различными растительными культурами (табл.5) и представляют собой прозрачные бесцветные или окрашенные (желтые, зеленые, бурые и др.) жидкости. Их плотность, как правило, меньше единицы. Они оптически активны, не растворимы в воде, хорошо растворимы в бензоле, эфирах, спиртах, жирах. Под действием света и кислорода воздуха быстро окисляются, изменяя цвет и запах.

В состав эфирных масел входят следующие группы химических соединений: терпены, спирты, кетоны, альдегиды, эфиры, фенолы, поэтому для них характерны следующие физико-химические свойства: t кипения от 160 до 240°С; t кристаллизации  от +17 до -30°С. Количество различных органических и неорганических веществ, входящих в состав эфирных масел, варьируется в зависимости от изменений естественных факторов окружающей среды.

 

 

Таблица 5.Физико-химические свойства некоторых видов эфирных масел

 

Наименование эфирного масла

Выход, в % к  сырью

Плотность, г/см3

Основные компоненты

Анисовое

2-6

0,979-0,991

Анетол(80-90%), метилхавикол (до 10%)

Базиликовое

0,3-0,7

0,995-1,042

Эвгенол (52-82%), оцимен (10-16%), линалоол(10-16%), кадинены(10-12%)

Бергамотное

до 0,5

0,875-0,883

Линалилацетат (32-44%), лимонен (18-30%), линалоол (12-15%), бергаптен(5-6%)

Гвоздичное

16-19

1,042-1,058

Эвгенол (85-96%), эвгенолацетат (2-3%)

Гераниевое

0,1-0,15

0,884-0,900

Цитронеллол(38-46%),линало- ол(10-12%), гераниол(15-18%), ментон и изоментон (15-18%)

Кориандровое

0,9-1,2

0,864-0,877

Линалоол (65%), линалилацетат, пинен, борнеол, терпинен, мирцен, деканаль

Лавандовое

0,6-1,1

0,877-0,986

Линалилацетат (30-56%), линалоол(10-20%), гераниол, кариофиллен, лавандулол

Лимонное

до 0,6

0,850-0,859

Лимонен (до 90%), цитраль (3-5%)

Мятное

до 2

0,892-0,920

Ментол (-50%), ментон (20-25%), ментилацетат (4-10%), цинеол ( ~ 6%)

Розовое

0,03-0,1

0,848-0,86

Цитронеллол (30-35%), гераниол (1-5%), фенил-этиловый спирт (40-50%)

Санталовое

до 6

0,968-0,970

Санталол ( ~ 90%), его ацетат (~2%)

Фенхельное

3-6

0,960-0,980

Анетол (~60%), фенхон, лимонен, метилхавикол

Шалфейное

0,1-0,13

0,887-0,920

Линалилацетат (до 75%), лина-лоол (до 20%),

Эфиромасличное сырье

 

Эфиромасличная флора насчитывает около 3 тыс. видов растений, однако промышленное значение имеют всего 150-200 видов. Если говорить об экономически важных эфирных маслах, то число растений, служащих для их получения, не превышает 50 наименований с наработкой эфирных масел, составляющей 95% общего мирового объема. Еще 50 растений дают 4% общего производства эфирных масел, остальные 100 растений являются источником 1% общего объема эфирных масел. Особенно богаты эфирными маслами - мята, лаванда, шалфей, базилик, анис, фенхель, тмин, кориандр и др. Эфирные масла содержатся в листьях, стеблях, цветах, корнях, семенах, коре и древесине в свободном состоянии или в виде гликозидов. Иногда из одного и того же вида растения можно получить множество эфирных масел, различных по своим свойствам, аромату и действию. Так, из горького апельсина получают три совершенно разных эфирных масла: «Горький апельсин» - из цедры плодов, «Петит грейн» - из побегов и «Нероли» - из соцветий. Сырье для получения эфирных масел в разных случаях может быть как свежим (например, лепестки жасмина), так и вяленым (цветы голубой ромашки). Содержание эфирных масел колеблется в широких пределах. Так, цветы розы содержат 0,07-0,1% (по массе) эфирного масла, а почки гвоздики - 20-22%. Содержание эфирного масла зависит от почвы, климатических условий, времени года и уборки, и возраста растений. Наибольшее количество эфирного масла в растениях - в период цветения и созревания семян.

 

Травянистое эфирномасличное сырье

 

Травянистые растения, дающие эфирномасличное сырье, составляют большую группу. Среди них такие многотоннажные культуры, как герань розовая, мята перечная, базилик эвгенольный, укроп огородный, лавр благородный. Эта группа постоянно пополняется новыми культивированными сортами и растениями. Наиболее ценными, с точки зрения промышленного производства,  являются розовое масло и эфирное масло герани.

 

Зерновые эфиромасличные растения

 

Зерновые эфирномасличные растения (кориандр, фенхель, тмин, анис) обладают широким спектром вкусо-пищевого и биологического воздействия на человеческий организм. Компоненты эфирномасличных растений обладают тонизирующими, поливитаминными, антимикробными, антиоксидантными и многими другими свойствами. Это позволяет использовать эфирные масла, получаемые на основе зерновых эфирномасличных растений в пищевой, медицинской, парфюмерно - косметической промышленности и агропромышленном секторе (пищевые эссенции, парфюмерные композиции, отдушки для косметических изделий, мыла, моющих средств, хранение мясной и плодоовощной продукции).

 

Методы производства эфирных масел

 

Каждая технология производства эфирного масла имеет свои особенности, связанные с добычей аромата из конкретного растения и очисткой этого аромата от углеводородов, имеющих свободный радикал (детерпенизация).

Так как эфирные масла хорошо растворимы в спиртах, жирах и других органических соединениях, эти свойства часто используют при их получении. Основными методами экстракции эфирных масел являются: дистилляция (перегонка с водой или водяным паром), холодное прессование, мацерация или анфлераж и экстракция растворителями.

 

Метод перегонки с водой

 

Метод перегонки эфирного масла с водой  из растительного сырья основан на физическом законе парциального давления Дальтона-Ренье, в соответствии с которым две несмешивающиеся жидкости, нагреваемые вместе, закипают при температуре ниже температуры кипения каждой жидкости в отдельности, и на свойствах эфирного масла - летучести и практической нерастворимости в воде. Пары воды из парообразователя, проходя через растительный материал, увлекают летучее эфирное масло, которое конденсируется в холодильнике и собирается в приемник. Температура кипения отдельных компонентов эфирных масел колеблется от 150 до 350°C. Например, лимонен - при 177°C, гераниол - при 229 C. Однако, все эти вещества как компоненты эфирного масла в присутствии водяного пара перегоняются при температуре ниже 100°C. Так, смесь скипидара и воды в условиях атмосферного давления будет перегоняться при 95,5°C. Следовательно, в данных условиях парциальное давление паров смеси достигает атмосферного давления еще до кипения воды. Этот метод требует менее сложной аппаратуры, но дает меньший выход масла, качество которого может снижаться за счет перегрева сырья.

 

Метод перегонки с водяным паром

 

Метод (Steam distillation) имеет наиболее распространенное промышленное получение эфирных масел, которые в основном предназначены для применения в медицинской практике, хотя используются также в парфюмерной и пищевой промышленности.

Метод перегонки эфирного масла с водяным паром из растительного сырья также основан на физическом законе парциального давления Дальтона-Ренье. Его используют в тех случаях, когда содержание эфирного масла в сырье достаточно высокое, а температура перегонки не отражается на его качестве. Перегонку с водяным паром осуществляют в перегонных кубах или в непрерывно действующих перегонных аппаратах. Перегонные кубы представляют собой периодически действующие установки, состоящие из перегонного куба, конденсатора и приемника; куб имеет двойную рубашку, в которой циркулирует пар, предохраняющий куб от охлаждения. На днище куба располагается перфорированный змеевик, через который поступает пар для перегонки масла. Куб закрывается крышкой, которая посредством пароотводной трубки соединяется с конденсатором. Приемником служат так называемые флорентийские склянки со сливными трубками. Они устроены так, что если масло легче воды, то оно собирается слоем сверху, при этом вода вытекает через сливную трубку, которая укрепляется в тубусе у днища склянки. Если эфирное масло тяжелее воды, то оно опускается на дно, а воду удаляют через трубку, укрепленную в верхней части склянки. Сырье загружают в куб на ложное дно. Через вентиль и змеевик в куб впускают пар, который, проходя через растительную массу, увлекает с собой эфирное масло. В тех случаях, когда погонные воды содержат, в растворенном или эмульгированном состоянии, ценное эфирное масло, оно выделяется путем вторичной дистилляции отгонных вод. При этом с первыми же порциями воды отгоняется большая часть удержанного масла.

Для переработки больших количеств сырья применяют непрерывно действующие перегонные аппараты. Перегонка с водяным паром может проводиться не только при атмосферном давлении, но и под давлением с перегретым паром. В этом случае соотношение воды и эфирного масла выгодно меняется в пользу увеличения перегоняемого масла. Это объясняется тем, что уменьшение упругости паров воды идет непропорционально изменению упругости паров эфирного масла.

Перегонка при пониженном давлении позволяет снизить температуру перегонки и тем самым сохранить составные части эфирных масел в неизменном виде. Во всех случаях перегонки эфирных масел с водяным паром получается дистиллят, который собирается в приемник и отстаивается. Эфирные масла с плотностью меньше единицы собираются в верхней части приемника над водой. В случае перегонки эфирных масел с плотностью больше единицы, они собираются под водой.

Перегонку эфирных масел производят как из свежего, так и из высушенного материала. Однако не все виды эфиромасличных растений можно высушивать, некоторые из них требуют перегонки в свежем виде, так как сушка сырья данных видов приводит к значительным потерям эфирного масла и, следовательно, к уменьшению его выхода при перегонке с водяным паром.

С целью повышения выхода эфирного масла из растительного сырья применяют так называемый прием высаливания, то есть добавления какой-либо соли в дистилляционные воды. При этом соль вытесняет капельки эфирного масла из межмолекулярного пространства растворителя. С целью полного извлечения эфирного масла из дистиллята, последний обрабатывают низкокипящим органическим растворителем и после удаления растворителя получают эфирное масло.

 

Холодное прессование

 

Метод (Cold pressing) применяют при производстве эфирных масел из плодов цитрусовых. Это связано с тем, что эфирные масла локализуются в крупных вместилищах кожуры плодов, что позволяет получать их прессованием. Прессование проводят на гидравлических прессах из кожуры цитрусовых, оставшейся после отжатия из плодов сока. Для этого кожуру предварительно пропускают через зубчатые вальцы. Оставшееся в кожуре эфирное масло извлекают далее перегонкой.

 

Мацерация или анфлераж

 

Метод основан на том, что выделяющееся эфирное масло из собранного сырья поглощается сорбентами. Этот процесс проводится в специальных рамах, герметично собираемых по 30-40 штук в батарею. При работе с твердыми жирами на обе стороны стекла наносят жировой сорбент слоем 3-5 мм. Цветки раскладывают поверх сорбента толщиной до 3 см и оставляют на 48-72 часов. По истечении этого срока сырье удаляют и на рамы помещают свежее сырье. Такую операцию повторяют многократно, пока сорбенты не будут насыщены эфирным маслом. При этом отработанное сырье, содержащее еще некоторое количество эфирного масла, дополнительно перерабатывают экстракцией или перегонкой с водяным паром.

Затем жир, насыщенный эфирным маслом, снимают со стекла, и из полученной «помады» эфирное масло экстрагируют спиртом, спиртовое извлечение вымораживают и фильтрацией удаляют из него выпавшие примеси. Спирт отгоняют под вакуумом и получают чистое эфирное масло.

При использовании в качестве сорбента активированного угля сырье помещают в камеру на сетки, после чего камеру герметически закрывают и через нее продувают сильный ток влажного воздуха, уносящего с собой пары эфирного масла, выделяемого цветками. Масло из воздуха поглощается активированным углем, лучше всего марки БАУ, находящимся в адсорбере, который установлен над камерой. Активированный уголь после его насыщения эфирным маслом выгружают из адсорбера, подвергают элюированию этиловым эфиром и после отгонки растворителя получают чистое эфирное масло.

 

Экстракция селективными растворителями и другими экстрагентами

 

Эфирные масла растворяются во многих легко летучих органических растворителях. Это свойство используется в тех случаях, когда, с одной стороны, компоненты эфирных масел термолабильны и подвергаются разрушению при перегонке с водяным паром, а с другой - нет необходимости достижения высокой степени очистки. Экстракция заключается в том, что сырье в специальных экстракторах подвергают извлечению петролейным эфиром или другим экстрагентом. Затем экстрагент отгоняют, и после удаления растворителя полученное эфирное масло представляет собой «смолку», держащую примеси липофильных веществ.

В последнее время экстракция эфирных масел стала производиться также сжиженными газами (углекислота, бутан, пропан), однако этот метод требует наличия соответствующего оборудования, выдерживающего высокое давление. С помощью этого метода промышленностью перерабатываются роза, гвоздика, хмель, лаванда, ромашка аптечная, имбирь и другие эфиромасличные растения.

Качественно новый способ получения эфирных масел, который стал возможен благодаря развитию новых технологий - сверхкритическая экстракция (СК-экстракция) веществ с помощью диоксида углерода. Данный процесс имеет ряд преимуществ. Сам экстракт, а также технологический процесс высокоэкологичны. Только технология СК-экстракции дает практически полную микробиологическую чистоту продукта. При СК-экстракции извлекаются натуральные, без изменения структуры и свойств, компоненты, что подтверждается химическим анализом. Из имеющихся в настоящее время промышленных методов экстракции только СК-технология может выделять из растительного сырья соединения наиболее полно.

 

Мировое производство эфирных масел

 

Общий объем производства эфирных масел из культивируемых и дикорастущих эфироносов составляет в мире до 30 тыс. т. в год.

Наиболее экономически значимые эфирные масла, производство каждого из которых составляет свыше одной тысячи тонн в год: мятное, цитрусовое, гвоздичное, эвкалиптовое, кориандровое, лавандовое и цитронелловое.

В мировом производстве основных натуральных масел цитрусовые эфирные масла (апельсиновое и лимонное) составляют около 40% мирового производства эфирных масел. Это самые дешевые масла, что связано с тем, что они в настоящее время являются сопутствующим продуктом при производстве соков цитрусовых. Потребность же в цитрусовых маслах велика в связи с модой на свежие цитрусовые ароматы в парфюмерии, косметике, производстве жевательной резинки, ароматизаторов для напитков, в бытовой химии и производстве моющих средств.

Мятное масло составляет до 13% в мировой структуре производства эфирных масел. Эфирное масло мяты перечной широко используется в пищевой промышленности, медицине, в производстве зубных паст и жевательной резинки. Из высокоментольных видов мятных масел выделяют натуральный ментол, незаменимый при приготовлении ряда препаратов для лечения сердечно - сосудистых заболеваний.

К крупнотоннажным эфирным маслам следует отнести также цитронелловое (11,4% мирового производства), эвкалиптовое (7%), гвоздичное (5,8%). Наибольший вес в мировом производстве эфирных масел (доля от общей стоимости произведенных эфирных масел, в порядке убывания) имеют: мятное, розовое, группа цитрусовых (апельсиновое и лимонное).

Основной объем производства эфирных масел сосредоточен в странах Северной и Южной Америки (40% мирового производства этой продукции), на долю Азии приходится 30% и 25% производится в Европе.

На американском континенте крупнейшим производителем является Бразилия, вырабатывающая около 6 тыс.т. эфирных масел, в том числе мятное, цитронелловое, сассафрасовое, лемонграссовое, эвкалиптовое, ветиверовое, пачулиевое, пальмарозовое и эфирное масло розового дерева.

США производят около 5 тыс. т. эфирных масел, в том числе мятного - цитрусового и кедрового - по 1 тыс.т., а также масла мускатного шалфея и сладкого базилика.

В Азии наиболее крупным производителем эфирных масел является Китай, который производит мятное масло, цитронелловое, кедровое, в меньшем объеме - гераниевое, жасминовое, пачулиевое, эвгенольное, базиликовое, лемонграссовое, санталовое, бадьяновое, имбирное масла.

Индия производит более 120 т. эфирных масел (санталовое, мятное, пальмарозовое, лемонграссовое, цитронелловое и др.) и почти столько же – Индонезия, в Шри-Ланке - до 100 т.

В Японии вырабатывают около 200 т. эфирных масел (мятное, гераниевое, цитрусовые, пачулиевое, ветиверовое, розовое) и в то же время страна является одним из крупных импортеров.

Крупнейшим производителем эфирных масел в Европе является Испания, ежегодно производящая до 1500 т. эфирных масел, преимущественно лавандового, эвкалиптового, розмаринового и тимьянового. Франция производит около 1000 т. эфирных масел.

Постепенно возрождается эфиромасличная отрасль в СНГ (ранее вырабатывалось от 800 до 1300 т. эфирных масел, среди них лучшее в  мире

кориандровое масло, а также мятное, розовое, лавандовое, и шалфейное масла).

Наиболее крупным экспортером и импортером эфирных масел на мировом рынке является США. Но если основу экспорта США составляет всего четыре наименования эфирных масел (апельсиновое, мятное, лимонное, кедровое), то импорта - более 30.

Большие количества эфирных масел в широком ассортименте ввозят страны Европейского континента, это в первую очередь Франция, Англия, Голландия и Германия. Поставки на экспорт в этих странах значительно ниже.

Традиционные центры эфиромасличного производства продолжают перемещаться в страны третьего мира, которые расположены в оптимальных для возделывания эфироносов природно-климатических условиях, располагают рабочей силой и относительно свободными земельными площадями. Одним из крупнейших производителей эфирных масел становится Китай. В Китай с территории Шри-Ланка переместилось основное производство цитронеллового масла, а из Австралии - эвкалиптового. Основное производство жасминового масла, которое традиционно вырабатывалось в Италии, Марокко и Франции, переместилось в Египет.

Существуют лучшие производители эфирных масел, реализующие продукцию высокого качества. Их бренды широко известно всем потребителям этого продукта:

- «Bergland-Pharma» (Германия). Компания производит  ароматические масла высокого качества. Ее продукция занимает около 30% всего эфирного масла, представленного на рынках Европы;

- «Styx Naturcosmetics» (Австрия). Компания производит широкий ассортимент эфирных масел и другой ароматической продукции. Ежегодно представители компании посещают эфиромасличные плантации всего мира и следят за экологической обстановкой, чтобы натуральный продукт дошел до потребителя в самом лучшем качестве;

- «Just International» (Швейцария). Компания уже 75 лет занимается производством эфирных масел высокой степени очистки. Эфирные масла и прочая ароматическая продукция компании выпускается без каких-либо химических добавок, поэтому пользуется спросом во всем мире;

- «R-Expo» (Индия) производит большой ассортимент эфирных масел, ароматических композиций масел, косметику и парфюмерию на основе аромамасел;

- «Original ATOK» (Чехия), производящая высококачественные эфирные масла и различную аромапродукцию, признанную во всем мире. Сегодня название компании – это новая торговая марка. Прежде, компания была широко известна под брендом «Cosmetics Karl Hadek International»;

- «Floressence» (Франция) - эфирные масла, косметические отдушки. Продукция компании позволяет создать практически любую  композицию ароматов. «Floressence» является ведущим производителем в области парфюмерной продукции.

Абсолютно натуральные эфирные масла являются продукцией класса «премиум» и составляют, по различным данным, 2-5% объема мирового рынка

ароматических средств. Их стоимость зависит от нескольких факторов:

- стоимости сырья (наиболее дорогие - жасмин, нероли, роза, тубероза, ирис);

- процентного содержания ароматических веществ в растении (от нескольких процентов до нескольких сотых долей процента);

- экологических ограничений на производство;

- метода получения (анфлераж, экстракция - самые дорогие способы, прессование - самый дешевый).

Ориентировочные розничные цены на натуральные эфирные масла ведущих мировых производителей составляют (в долл. за один флакон объемом 10 мл):

- цитрусовые (апельсин, лимон) и хвойные (ель, сосна, эвкалипт) 8-15;

- травяные (лаванда, тимьян) 15-20;

- цветочные (иланг-иланг, герань) от 20 и выше.

Отдельная серия - особо эксклюзивные эфирные масла из жасмина, розы, нарцисса, ириса - от 30 до 70 долл. за 1 мл.

 

Культивирование эфиромасличных растений и организация

производства эфирных масел в Республике Узбекистан

 

В Республике  Узбекистан имеются реальные предпосылки для развития эфиромасличной отрасли и создания производств эфирных масел, востребованных на внутреннем рынке и пользующихся повышенным спросом на внешних рынках сбыта, главные из которых:

- благоприятные почвенно-климатические условия для культивирования и переработки в промышленных масштабах основных эфиромасличных культур с полным циклом созревания;

- наличие квалифицированных кадров в агропромышленном комплексе, имеющих многолетний опыт в части селекции, выращивания и переработки различных технических зерновых  и травянистых растений;

- достаточные трудовые ресурсы, особенно в сельской местности;

- необходимый задел научно-технического потенциала, позволяющий  спроектировать и изготовить соответствующее технологическое оборудование для переработки эфиромасличных растений;

- развитая научно-исследовательская база в сфере фармацевтики и пищевой отрасли, с опытом создания медицинских препаратов и пищевкусовых добавок  из натурального растительного местного сырья.

Представляется целесообразным рассматривать вопрос культивирования и промышленной переработки  тех видов эфиромасличных растений, которые не требуют особого ухода и исконно произрастают в Узбекистане: кориандр, фенхель, анис, тмин и герань. По предварительной оценке (табл.6) выращивание данных культур на предполагаемой посевной площади в 18 тыс. га и их переработка в эфирные масла могут дать дополнительный годовой прирост промышленной продукции (расчетно) на сумму свыше 67 млн. долл.

 

Таблица 6. Предполагаемый выход готовой продукции при организации в республике опытно-промышленного культивирования и переработки эфиромасличных растений 

 

Название эфиромас-личной культуры

Средняя (расчетная) урожайность, ц/га/год

Среднее содержание

эфирного

масла,

в%

Предполагаемая площадь под засев эфиромасличной культуры,

в га

Средний (расчетный) выход  эфирного масла,

в тн

Средняя оптовая цена,

в долл./кг

Расчетная стоимость эфирного масла, в тыс. долл.

Кориандр

16

2,5

6000

240

60

14400

Фенхель

20

5

6000

600

80

48000

Тмин

0,8

3

3000

7,2

70

504

Анис

10

4

2000

80

40

3200

Герань

20х2=40*

0,13

1000

5,2

300

1560

Итого:

18000

-

-

67664

 

*С учетом 2-х укосов в год

 

При соблюдении всех агротехнических требований переработка сырья на современном оборудовании, позволяет получать прибыль уже с первого сбора урожая и окупать технологическое оборудование в кратчайший промежуток времени (0,5-1,0 год).

 

 

 

Литературные и информационные источники:

 

4-1. Сидоров И.И., Турышева Н.А., Фалеева Л.Г. и др. Технология натуральных эфирных масел и синтетических душистых веществ. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

4-2. Полуденный Л.В., Сотник В.Ф., Хлапцев Е.Е Эфирномасличные и лекарственные растения, М.: Колос, 1979.

4-3. Дудченко Л. Г., Козьяков А. С., Кривенко В. В. Пряно-ароматические и пряно-вкусовые растения, К.: Наукова думка, 1989.

 

Источник: Экономика, промышленность, инновационные технологии (обзорное издание №2). Институт «Узтяжнефтегазхимпроект», Ташкент- 2013. 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Партнеры

  "

Теги

Реклама