Эфирные масла получают из эфирномасличного (ароматического) растительного сырья, источником которого служит довольно большая группа эфирномасличных растений.
Эфирные масла у большей части растений находятся в свободном виде и выделяются из них методом перегонки с паром, экстракцией или другими способами. В некоторых растениях эфирные масла находятся в соединении с сахарами (глюкозиды) или другими веществами и для выделения в свободном состоянии подвергаются ферментативному расщеплению. Это сложная смесь разных веществ, часто генетически связанных между собою, относящихся ко многим видам органических соединений. Во многих маслах одна составная часть является количественно преобладающей и определяющей запах и свойства масла. В число компонентов входят: алифатические углеводороды, циклические углеводороды, спирты, кетоны, фенолы и эфиры фенолов, альдегиды, карбоновые кислоты, лактоны, сложные эфиры, азотистые соединения и сернистые соединения. Наиболее ценны в парфюмерном отношении из указанных компонентов кислородные соединения. Терпены менее ценные компоненты, и, в целях улучшения качества масла, их часто удаляют. Эфирные масла применяются в парфюмерной, пищевой, спиртоводочной и фармацевтической промышленности.
При действии воздуха на эфирные масла происходит быстрое их изменение: при этом изменяется состав. Под действием кислорода, влаги компоненты масел окисляются, теряют летучесть, образуется новые вещества; происходит осмоление масел.
Влияние света проявляется сначала в изменении окраски. Если они содержат альдегиды, то под влиянием света темнеют образуя полимерные высококипящие соединения.
Для перевозки применяется металлическая тара (белой жести, алюминия). Для более длительного хранения необходимо применять эмалированную тару.
Качество эфирных масел обусловливается качественным составом и количественным соотношением входящих в него компонентов. В целях установления качества определяют некоторые физические, химические свойства. К физическим свойствам относятся определение удельного веса, вращения поляризации, коэффициента преломления (коэффициент рефракции), растворимости в спирте разной крепости, температуры застывания. Проводится испытание на запах, вкус.
К химическим методам испытания относятся:
- определение содержания свободных кислот нейтрализацией;
- определение сложных эфиров омылением;
- определение содержания спиртов этерификацией с последующим омылением эфиров;
- определение содержания альдегидов, и кетонов в соединениях с бисульфитом натрия, сульфитом натрия;
- определение содержания фенолов с помощью водной щёлочи.
Повторяющиеся свойства эфирных масел называются физико-химическими константами. Установленные константы при испытании и исследовании эфирных масел являются основными.
Получение эфирных масел
Эфирные масла из большинства эфирномасличных растений извлекаются методами перегонки с паром. Процесс перегонки происходит обычно в перегонном агрегате из перегонного куба, иногда с вертикальной мешалкой, куда помещаются перегоняемые эфирномасличные растения, холодильника, где смесь из паров воды, масла превращается (конденсация и охлаждение) в жидкость, приёмника (флорентийский сосуд), куда поступает из холодильника погон и где, благодаря разности удельных весов воды и масла и их взаимной малой растворимости, происходит их разделение.
Для ускорения процесса отгонки из эфирномасличного семенного сырья и уменьшения потерь его (уменьшения масла, в отходах) необходимо стенки эфирномасличных вместилищ в семенах разрушить, что достигается путём измельчения сырья. Семена и плоды измельчаются на двух- или четырёхвальных вальцовках. Измельчаются семена (плодики) кориандра, фенхеля, аниса, тмина, ажгона. Во избежание потерь от испарения измельчённые на вальцовках семена необходимо немедленно помещать в перегонный аппарат и проводить, отгонку масла. Травянистое и цветочное эфирномасличное сырьё (герань, лаванда, шалфей, базилик) измельчают на силосорезках на части длиной 1—3 см. Процессы резания сырья дают раскрытие масличных вместилищ только с поверхности пореза, и чем мельче резка, тем больше раскрытие эфирномасличных вместилищ. Указанное сырьё можно измельчать только па силосорезках, оборудованных приспособлениями пневматической подачи измельчённого сырья в перегонный куб тут же после резки. Только так можно избежать потерь масла из измельчённого сырья. Измельчение травянистого сырья позволяет механизировать процессы загрузки и выгрузки сырья в перегонных аппаратах. В наст, время паровая перегонка совершенно вытеснила из производства водяную перегонку. Водяная перегонка применяется только для лепестков розы, т. к. они при контакте с паром слёживаются и образуют комья, вследствие чего выход масла резко снижается. Эфирные масла и вода находятся в отдельных слоях и являются двумя обособленными фазами в непосредственном соприкосновении и каждая представляет насыщенный раствор другой. Однако взаимная растворимость их так мала, что их можно считать совершенно несмешивающимися. Наиболее важные эфирные масла в воде при температуре 20 градусов растворяются в следующих соотношениях: гераниевое — 0,051%, шалфейное — 0,054%, мятное—0,049%.
Применение отгонки с паром основано на том, что при совместной перегонке двух взаимно нерастворимых и нереагирующих жидкостей происходит снижение температуры кипения смеси по сравнению с температурой кипения каждого из основных частей смеси. Содержание эфирных масел в паровой смеси при перегонке зависит только от температуры в рабочей части перегонного аппарата.
Оптимальные температуры пара при перегонке устанавливаются зависимо от схемы переработки сырья и от состава эфирного масла, содержащегося в эфирномасличном сырье, при условии, что компоненты масел не претерпевают качественных изменений.
При периодически действующем одинарном перегонном аппарате температуры поступающего в аппарат пара устанавливаются по самому неустойчивому в термическом отношении компоненту эфирного масла. При непрерывно действующих противоточных аппаратах и батарейных агрегатах температура пара устанавливается по компонентам с наиболее высокой температурой кипения (сесквитерпены, спирты), т. к. наименее стойкие компоненты отгоняются вначале. Максимального насыщения паровой смеси маслом можно эффективно достигнуть в аппаратах непрерывного действия, т. к. только в них можно создать длинный путь прохождения пара через сырьё.
Перемешивание сырья в процессе отгонки положительно влияет на выход, качество масел и на сокращение продолжительности отгонки. Применение перемешивания при перегонке пара с оптимальной температурой и увеличение высоты загрузки сырья в аппарате увеличивает содержание масла в паровой смеси, покидающей аппарат, что уменьшает расход пара на единицу масла и расход охлаждающей воды на конденсацию и охлаждение паровой смеси. Это уменьшает также количество аппаратуры для извлечения растворённого и эмульгированного масла из дистиллята и предохраняет от излишних потерь эфирного масла в дистилляте.
При экстрагировании летучими растворителями (спирт, петролейный эфир, бензол) цветков (роза, жасмин, ладанник, азалея), из них переходят в раствор все или определённая часть душистых веществ. Когда экстракция закончена, растворитель, содержащий извлечённые душистые вещества (миспелла), сливают с цветков и подвергают отгонке. Получается эфирное масло с примесью других продуктов, растворимых в данном растворителе (воски, смолы). Полученный продукт называется экстрактом. Качество экстракта значительно выше, чем качество масла, полученного паровой перегонкой, т. к. процесс получения экстракта протекает при температурах пониже, и потому опасность в изменении состава эфирного масла уменьшается. Благодаря более полному выделению душистых веществ при экстракции, получаемый экстракт имеет более натуральный, свойственный свежему цветку, аромат, чем масло, получаемое паровой перегонкой. Кроме того, некоторые ароматические смолы и воска не выделяются из цветков перегонкой и могут быть получены только в виде экстракта.
Для получения хорошего в количественном и качественном отношении экстракта из эфирномасличного сырья необходимо, чтобы в переработку поступали только свежие цветки, собранные в часы наибольшего накопления в них эфирных масел и свободные от примеси зелёных частей растения и посторонних примесей.