Obsáhle o výrobě parfémů I

Výrobní technologie, metody získávání vůní

Ať na to pohlížíme jakkoliv, při výrobě jem­ných luxusních parfémů se uplatňují chemické postupy používané při výrobě alkoholických ná­pojů nebo léků a objevují se tu dokonce i stejné provozní pojmy. Ale nestyďme se za toto "průmyslové" pozadí, bez něj bychom se totiž nemoh­li těšit z báječného výsledku.

Kosmetický průmysl používá jako nejčastější stavební komponenty rostlinné silice. Podívejme se zblízka, jak se vlastně získává koncentrovaná vůně, která se později mistrně zkomponovaná a zředěná alkoholem promění v nezapomenutelnou vůni a v parfém, či Eau de Toilette, který zná­me a rádi používáme.

Destilace čili odpařování

Většina komponentů obsažených v rostlinách - vonnými silicemi je po chemické stránce terpenového původu nebo to jsou přímo terpeny. Ve­dle nich jsou ještě důležité sloučeniny síry (které jsou obsaženy v rostlinách vonících po česneku a hořčici, které v nás vyvolávají spíš představu zá­pachu a podle všeobecného mínění zahánějí upíry a některé aromatické sloučeniny fenoly, aromatické aldehydy a kumariny.

Terpeny jsou alifatické nebo cykloalifatické uhlohydráty vzorce G10H16. Převedeno z nabuřelé řeči organických chemiků to znamená, že jsou to sloučeniny sestavené z 10 atomů uhlíku a 16 atomů vodíku, které mají složitou strukturu, buď formy vlnitého drátu se dvěma k nebo hada kousajícího se do vlastního ocasu. Z terpenu, který je v rostlinách a tím samozřejmě i v silicích, přichází do styku s kyslíkem "vzduchu, vznikají: alkoholy, estery, aldehydy katony.

Bod varu různých složek silic je velmi odlišný: (160-290 °C). Většinou to jsou látky velmi příjemnou vůní. Odpařují se již za nižší teploty než je jejich bod varu, jak říkáme - vyprchají (odtud také jejich jméno). To, kolik je v prostoru molekul vůně, nebo síla vůně. závisí na tlaku páry, jenž je závislá na teplotě vzduchu. Pokud chceme získat z rostliny co nejvíce čisté silice a o ostatní části rostliny nestojíme, použij dobře osvědčenou metodu, kterou objevili staří Arabové: destilaci. Tekutinu obsaženou v rostlinných buňkách (v našem případě silici zahřejeme spolu s tekutinou, která se s ní nemísí (s vodou), páru z rostliny vytáhneme a v druhé fázi ji ochladíme, a tím ji uchováme kondenzujeme). Oprávněná je otázka, k čemu potřebujeme vodu, když se silice zahřeje sama a za vyšší teploty než voda . Destilace s vodní párou je rozšířená právě proto, že silice se samy vaří až při vysokých teplotách a na je¬jich bodech varu již začínají probíhat procesy, které ve velké míře zeslabují jejich kvalitu. Bod varu sloučeniny s vodou je naopak podle pozemských fyzikálních zákonů je nižší, než kdybychom destilovali zvlášť vodu či silici.

V důsledku toho lze z rostlin získat destilací s vodní párou při atmosférickém tlaku a teplotě pod 100 °C i takové složky silic, jejichž bod varu je 300 °C. Proč je ale nutné udržovat teplotu tak nízko, když každá zkušená hospodyně ví, jak docílit teploty 300 °C i v jednoduchých podmínkách běžné kuchyně? Příčinou je již zmíněná citlivost složek silic na teplotu. I odpařování při teplotě blízké 100 °C za přítomnosti vzduchu a vody může způsobit, že mnoho komponentů silic utrpí chemickou změnou v důsledku hydrolýzy, oxidace a polymerizace. Při teplotě 200-300 °G, bodu varu vonných silic, by se tyto změny projevily již v obrovském měřítku.

I tady samozřejmě existují výjimky. Nesmíme opomenout, že mnoho složek vážících na sebe silice, se během přípravy vytváří právě působením teploty z výchozích sloučenin přítomných v rostlině, rozkladem enzymů nebo během odpařování. Vlivem rostlinných enzymů vznikají mezi jinými česnekové vůně, sloučeniny typické pro hořčičnou a mandlovou silici. Optimální teplota pro jejich reakci je 50-60 °C. U heřmánkové a řebříčkové silice se azulen vytváří při destilační teplotě až z rostlinného proazulenu. K tomu je zapotřebí destilovat delší dobu při teplotě 100 °C.

Početnější je ovšem skupina vonných silic, jejichž kvalitu chemické změny způsobené teplotou bohužel zhoršují. Rychlost těchto reakcí se destilační teplotou stupňuje. Sloučeniny velkých molekul, které tak vznikají, již voní jen málo nebo vůbec ne a špatná je i jejich rozpustnost. Pokud polymerizační reakce proběhnou ještě v destilační nádobě, na povrchu rostliny, výtěžek je vyšší a vyrobené látky se do silice nedostanou. Ovšem reakce, které proběhnou během vypařování nebo po kondenzaci, přesto kvalitu silice mění, zvyšují její specifickou váhu, snižují její rozpustnost a co je největší škoda, ničí její smyslové vlastnosti.

Pára, speciálně přehřátá, může vedle rozkladu silic způsobit i rozklad jiných látek. Pokud rozloží například rostlinnou hemicelulózu (sloučenina tvořící buněčnou stěnu), vytvoří se fural, kterým se silice znečistí.

Chemickým změnám způsobeným teplotou lze podle žádoucího výsledku odpovídajícím způsobem napomáhat či bránit regulací teploty, délky destilace a rychlosti proudění páry.

Nejrozšířenější metodou získávání vonných silic je destilace s vodní párou. Neboť při její aplikaci lze vonné látky získat i ve velkém HIL -poměrně jednoduše - s malým vynaložením sil a ve velmi čisté formě. Základními pomůckami jsou: destilační kotlík, kondenzátor chladič a florentinská nádoba pro separaci vonného oleje. Tlak v peci potřebný k destilaci je 4(X í-700 kPa a teplota 150-170 °C).

Tlak udržuje proudění páry v destilačním kotlíku a v trubici, která spojuje destilační kotlík s pecí. Destilační kotlík je opatřen otevřeným kondenzátorem s atmosférickým tlakem (1 atm). Během destilace je rozdíl tlaku mezi dnem kotlíku a odpařovací trubicí právě takový, aby bylo udržováno proudění páry. I při velké rychlosti páry je to méně než 120 kPa, větší rozdíl by rostlinu vytlačoval z kotlíku vzhůru.

Nezávisle na teplotě a tlaku v peci, probíhá destilace vonné silice vždy zhruba při teplotě 100 °G a nasycená pára má téměř atmosférický tlak.

Důležitou pomůckou k výrobě silic je destilační kotlík. Má tvar stojícího válce nebo dolů se zužujícího komolého kužele, je vyroben z ohnivzdorného kovu, mědi nebo železa. Jeho velikost závisí na požadovaném výsledku, horní mez přesahuje 30 m3 užitného prostoru. Pro posouzení tohoto údaje je důležité vědět, že na jeden m lze uložit bez polámání 200-300kg rostlin nebo květů. Po naplnění kotlíku rostlinami umístíme odnímací víko kotlíku zpět a připevníme je. Víko a kondenzátor spojuje parní trubice. Po naplnění proudí rostlinami v uzavřeném kotlíku pára a odpařuje silici, aniž by ji přitom sama uvolňovala. Pára se obvykle v destilačních přístrojích odpaří během doby nepřekračující jednu minutu, takže částečky odpařující se silice jsou ve fázi odpařování nejdéle po tuto dobu. To je důležité, abychom pro již zmíněnou citlivost složek silic; teplo minimalizovali dobu, po kterou jsou pod vlivem vysoké teploty.

Destilační doba je určována požadavkem na co nejkvalitnější a nejefektivnější produkci silice. Její délka závisí na vlastnostech rostliny, typu kotle, množství páry a rychlosti proudění Obsah vnějších (exogenních) zásobníků silic je získatelný poměrně rychle, vnitřní (endogenní zásobníky vyžadují delší destilační dobu. Protože limitujícím faktorem je rychlost difúze silice, rychlost proudící páry ovlivní efektivnost destilace poměrně méně. Destilace proto může trvat i 6-12 hodin. Tuto dobu navíc v několika přípádech neurčuje pouze množství získatelné silice. Většina složek silice difunduje pomalu, nebo vznikají až během destilace z výchozích sloučenin (jako alkaloid heřmánku, azulen). V odpařování je tedy třeba pokračovat i poté, co se důležitá silice sama již nedestiluje. V jiných případech kazí kvalitu silice obtížně destilovatelné složky a tehdy škodí delší destilace kvalitě (levandule).

Odpařování lze ukončit, pokud již destilát vytékající z kondenzátoru neobsahuje žádné kapky silice. V praxi ukončujeme přívod páry, když se na povrchu destilátu přestává tvořit souvislá olejová vrstva. Část silice, která přilnula ke stěně chladiče, se totiž smývá pomalu a silice, kterou v destilátu pozorujeme, se destilovala již o 10-15 minut dříve.

Chlazení, kondenzace

Vodní pára a silicové výpary po ochlazení v kondenzátoru opět zkapalní. Systém ve tvaru spirály nebo spojených trubic z mědi, hliníku nebo nerezové oceli vede v protiproudu chladicí vodu.Teplota vypouštěného kondenzátu obvykle nepřekračuje 25-30 °G. Při vyšší teplotě by totiž mohly nastat nežádoucí chemické změny.

Separace, filtrace

Separace silice z vodního roztoku, který vytéká z kondenzátoru, se provádí v takzvané florentinské nádobě, jednoduše na základě rozdílné hustoty. Menší florentinské nádoby jsou skleněné, větší se vyrábějí z kovu (mědi, hliníku nebo nerezové oceli). Podle toho, zda je silice lehčí nebo těžší než voda, je výpustní otvor umístěn nahoře nebo dole.

Silice se v destilátu oddělí ve větších či menších kapkách, které ve vodě směřují podle své hustoty nahoru nebo dolů. Nejmenší kapky - obzvlášť u silic s hustotou blízkou hustotě vody - potřebují pro oddělení delší dobu.

Oddělenou silici je třeba přefiltrovat a vyčistit od viditelných nečistot a vody. Uvolněná voda totiž může být v průběhu skladování příčinou nežádoucích chemických změn, především hydrolýzy esterů. Je proto důležité vodu co nejdokonaleji odstranit. Schopnost silic rozkládat vodu roste také s teplotou. Proto se v létě vyrobené vonné silice (jestliže nebylo odvodnění dostatečné) po zchlazení často v důsledku uvolnění vody zakalují.

Skladování

Během skladování mohou ve vonných látkách proběhnout reakce, které jejich kvalitu znehodnotí. Nenasycené sloučeniny obsažené v silicích, obzvlášť terpenové uhlovodíky, pod vlivem kyslíku ze vzduchu snadno oxidují a výsledky oxidace polymerizují. Tyto reakce jsou urychlovány těžkými kovy, především sloučeninami mědi, a to již při velmi malých koncentracích a nízké teplotě. Během skladování může dojít ke všem chemickým procesům, které mohly být započaty již během destilace. Za nižší teploty probíhají tyto procesy pomaleji, ale při dlouhém skladování mohou nabýt na významu. Několik desítek procent vody rozpuštěné v silici může způsobit desetinásobný rozklad esterů, to vše za podpory železa obsaženého v oleji, které připravuje další rozkladné procesy.

Škodlivým procesům je proto třeba bránit i během skladování. Rychlost chemických reakcí se snižuje s nižší teplotou, proto je výhodné skladovat vonné látky při teplotě co nejnižší. Oxidaci se dá zabránit zamezením přístupu vzduchu, proto je třeba skladovací nádoby plnit po okraj a neprodyšně zavírat. Oxidaci lze předcházet i antioxidanty, sloučeniny zabraňující oxidaci. Zneškodnění účinků těžkých kovů, můžeme dosáhnout přidáním velmi malého množství komplexní sloučeniny (kyselina citrónová), nejčastěji v kombinaci s antioxidanty.

Silice je užitečné skladovat pouze v temnu, obzvlášť pokud jsou ve skleněné nádobě, neboť polymerizační procesy mohou nastat účinkem světla.

Obvykle se vonné látky skladují v kovových nádobách v konvích nebo nádržích, pro něž se jak materiál používá pozinkovaný plech pokrytý vrstvou laku, nebo hliník. Pro skladování menšího množství je nejvhodnější sklo. Použití umělých hmot není vhodné, neboť na ně mnoha silic reaguje.