Утицај физичких поља на кинетику екстракције кофеина из семена гваране (Paullinia cupana, Sapindaceae)

Abstract

Испитивање кинетике екстракције веома је важно с обзиром да познавање кинетичког модела, кинетичких параметара и кинетичке комплексности представља основу за контролу и унапређење постојећих, али и за развој нових техника екстракције. Екстракција у условима ултразвучног и условима микроталасног поља све више се примењују у лабораторијама и индустрији за екстракцију биоактивних једињења, као алтернатива конвенционалним техникама. Један од главних разлога примене наведених техника је убрзање процеса екстракције, које је углавном било приписивано термалним ефектима ових физичких поља. Међутим, да би се објективно сагледали ефекти утицаја ултразвучног (УП) и микроталасног поља (МП), али и термалног поља (ТП) на кинетику екстракције, од кључног је значаја одржавање изотермних услова током рада а у циљу испитивања њихове кинетике. Из тог разлога истраживања спроведена у оквиру ове тезе спровођена су у новоизрађеним и модификованим уређајима, у којима се екстракција одвија у условима симултаног хлађења и деловања одређеног физичког поља, а чиме се контролишу температурне осцилације и постижу изотермни услови екстракције. У литератури нема доступних података о кинетици изотермне екстракције кофеина из семена гваране (Paullinia cupana, Sapindaceae) у условима термалног, нити у условима ултразвучног и микроталасног поља. Кинетика екстракције кофеина из других биљних врста испитивана је углавном у неизотермним условима физичких поља, а за опис чврсто-течне екстракције примењивани су бројни емпиријски и теоријски модели који често не показују добро слагање са експерименталним подацима током читавог тока екстракције...

Kinetic analysis of extraction is essential since the knowledge about kinetics model, kinetics parameters and kinetics complexity represent the basis for control and advancement of existing and development of new extraction techniques. Extraction process in the ultrasonic field and microwave field are increasingly being used in laboratory and industrial conditions for the extraction of bioactive compounds, as an alternative to conventional techniques. One of the main reasons for their application is the acceleration of the extraction process, which is mainly attributed to the thermal effects of these physical fields. However, to objectively examine the impact of ultrasonic field (UF) and microwave field (MF), as well as the conventional-thermal field (CF) on the kinetics of extraction, the importance of maintaining the isothermal conditions during kinetic analysis should not be disregarded. Therefore, the research within this thesis was carried out in newly constructed and modified devices, in which the extraction takes place under the conditions of simultaneous cooling and effect of selected physical field, in this way temperature oscillations are controlled and the isothermal extraction conditions are achieved. So far, the kinetics of the isothermal extraction of caffeine from the guarana seeds (Paullinia cupana, Sapindaceae) in the conditions of conventional, ultrasonic, and microwave field have not been investigated. The extraction of caffeine from other plant species was studied mainly in non-isothermal conditions of physical fields, while for the description of solid-liquid extraction numerous empirical and theoretical models (which often do not show good agreement with the experimental data throughout the entire extraction process) have been applied...