Extraction Methods in Medicinal and Aromatic Plantstarmek.org/bildiriler/TIBBI_VE_AROMATIK_BITKILERDE...Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 731 TIBBİ VE AROMATİK

Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ

731

TIBBİ VE AROMATİK BİTKİLERDE EKSTRAKSİYON YÖNTEMLERİ

Extraction Methods in Medicinal and Aromatic Plants

Serdar ÖZTEKİN1 Yurtsever SOYSAL

2

ÖZET

Dünya eterik yağ üretiminin %55'inden daha fazlasını gerçekleĢtiren ülkeler

arasında Türkiye beĢinci sırada yer almaktadır. Eterik yağların elde edilmesinde

kullanılan tıbbi ve aromatik bitkiler çoğunlukla doğadan, kısmen de kültürel üretimden

sağlanmaktadır. Ürün iĢleme tekniğinde bitkisel materyalden eterik yağ elde

edilmesine dönük iĢlemler ekstraksiyon genel tanımı altında incelenmektedir.

Ülkemizde sanayi ölçeğindeki ektraksiyon tekniklerinin az tanınması ve yetersiz olması

nedeniyle hasat edilen ürünler önemli nitelik ve nicelik kayıplarıyla kurutulmuĢ olarak

dıĢ pazarlara iletilmektedir. Hammadde kaynaklarının değerlendirilmesinde iĢlenmiĢ

ürün dıĢsatımın desteklenmesi ile ülke tarımına yeni bir ivme verilebilir.

Bu çalıĢmada, ülkemizde tarımsal mekanizasyon bilim dalında yeni bir konu

olan tıbbi ve aromatik bitkiler tarımı ürün iĢleme tekniği yönünden incelenerek güncel

ekstraksiyon teknikleri tartıĢılmıĢtır.

ABSTRACT

Turkey is the 5th major producer in the world among the countries supplying

more than the 55% of total essential oil production. In Turkey, these essential oil

crops are mainly picked up from nature and partly obtained from cultural production.

Extraction techniques used to extract the essential oils from plant material are

generally known as extraction. In Turkey, there exist important lack of knowledge

about the , industrial scale extraction techniques. For this reason these crops are

generally exported to the industrialized countries as a drog with an important quality

and quantity losses. Supporting the threated product export to increase the value of

the raw material could be hastened our agricultural sector.

In this study, medicinal and aromatic plant processing techniques which is the

new area of interest in agricultural mechanization science were evaluated and present

extraction techniques of these plants were discussed.

1. GİRİŞ

Zengin bir bitki örtüsüne sahip olan ülkemiz florasında doğal olarakta yetiĢen

tıbbi ve aromatik bitkilerin kültürel üretimi yapılmaktadır. Doğal yada kültürel yolla

elde edilen bitkisel hammaddelerin iĢlenmesi genellikle farmakoloji ve gıda sanayiileri

geliĢmiĢ ülkelerde gerçekleĢtirilebilmektedir. Bu ülkeler ucuza aldıkları hammaddeleri

1 Doç.Dr., Ç.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, ADANA 2 Araţ. Gör., Ç.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, ADANA


732

iĢledikten sonra daha pahalı mamül madde olarak pazara sunmaktadır. Ülkemizinde

içinde bulunduğu hammadde üreticisi ülkeler bu konuda çalıĢan uzman ve teknoloji

eksikliği nedeniyle geniĢ pazar potansiyelinden tam olarak yararlanamamaktadır.

Tıbbi ve aromatik bitkilerden elde edilen önemli bir ara ürün olan uçucu

yağların dünya genelindeki yıllık üretim miktarı yaklaĢık 50 000 t’dur. Uçucu yağ

üretiminin %55'inden fazlası geliĢmekte olan ülkelerce yapılmaktadır. Türkiye, üretim

bakımından geliĢmekte olan ülkeler içerisinde Çin, Brezilya, Endonezya ve

Hindistan'dan sonra %10'luk pay ile 5. sırada yer almaktadır (1). Ülkemizin bu

sektördeki rekabet gücünün artması için pazar gereksinimlerini gözeten bir bitkisel

üretim politikası oluĢturması gereklidir. Bu anlamda, tıbbi ve aromatik bitki

yetiĢtiriciliğinde birim alandan alınan ürünün nitelik ve niceliğinin yükseltilmesi, hasat

sonrası ürün iĢleme tekniklerinde oluĢan kayıpların ve genel üretim maliyetlerinin

azaltılması öncelikle ele alınması gerekli konulardır. Bu çalıĢmada, tıbbi ve aromatik

bitkilerin hammadde olarak iĢlenmesinde kullanılan güncel yöntemler incelenmiĢtir.

2. TIBBİ VE AROMATİK BİTKİLERDEN ELDE EDİLEN SON ÜRÜNLER

GeliĢmekte olan ülkeler, tıbbi ve aromatik bitkileri iĢleyerek çeĢitli ürünleri

üretme kapasitesine sahip olsalar da genellikle bu ürünleri iĢlemede kullandıkları

teknolojilerde önemli eksikler bulunmaktadır. Bu konudaki en önemli eksiklik

laboratuvar ölçeğinde yapılan çalıĢmaların ticari ölçeğe uygulanamamasıdır. Ticari

geçerliliği olan optimal parametrelerin belirlenebilmesi için ürün iĢleme teknolojilerinin

büyük ölçekte uygulanması gerekmektedir. Bu ürünlerde uygulanan ürün iĢleme

teknikleri ve elde edilen ürünler ġekil 1'de verilmiĢtir.

AROMATĠK

BĠTKĠLER

PARÇA/BÜTÜN

TAZE/KURUTULMUŞ

PRESLEME

(TRUNÇGĠL)

BUHAR/HĠDRO

DESTĠLASYON

(TOMURCUK)

ENFLARUJ

(ÇĠÇEKLER)

ÇÖZÜCÜ

EKSTRAKSĠYONU

(YASEMĠN)

DESTĠLASYON

DOĞAL

SIZINTILAR

(ÇAM)

AYIRMA

ALKOL

EKSTRAKSIYONU

DESTILASYONDESTĠLASYON REÇĠNE BALSAMLAR

ETERĠK

YAĞLARKONKRETLER

(GÜL)

REÇĠNE/RESĠNOĠDLER

(LĠKENLER)

FRAKSĠYONLARA

AYIRMA

OLEORESĠNLER

(ZENCEFĠL)

ĠZOLATLAR

KĠMYASAL DÜZENLEMELER

AROMA KĠMYASALLARI

REKTĠFĠKASYON

ZENGĠNLEġTĠRĠLMĠġ

YAĞLAR

ALKOLĠK

EKSTRAKSĠYON/

DESTĠLASYON

ABSOLÜTLER

ġekil 1. Tıbbi ve aromatik bitkilerde ürün iĢleme teknikleri ve elde edilen ürünler (2)


733

3. TIBBİ VE AROMATİK BİTKİLERDE EKSTRAKSİYON TEKNİKLERİ

Ekstraksiyon iĢlemi hammaddeden elde edilmek istenilen son ürüne göre farklı

Ģekillerde uygulanmaktadır. Ancak tıbbi ve aromatik bitkilerde uygulandığı Ģekliyle en

genel anlamda ekstraksiyon, ekstrakte edilecek materyal içerisinden bir çözücü

geçirerek, bitkisel materyalin bünyesindeki çözünebilir maddelerin bu çözücü yoluyla

çıkarıltılması iĢlemidir.

3.1. Konkret Ekstraksiyonu

Konkret; taze çiçek, yaprak vb. bitkisel aksamdan elde edilen bir hidrokarbon

ekstraktıdır. Konkret elde edilen çiçeklerin kokularının bitkinin hasadından birkaç saat

sonra değiĢmesi ya da buharlaĢması nedeniyle mümkün olan en kısa sürede bu

çiçeklerin iĢlenmeleri gerekmektedir. ġekil 2'de uygulamada konkret üretiminde

kullanılan bir donanımın Ģematik resmi verilmiĢtir.

I. BuharlaĢtırıcı

(6000 I)

Durultucu

Tankları

Buhar Enjeksiyonu

Ekstraktörler

(5000 I)

Isı DeğiĢtirici

Çözücü TanklarıDevir daim Pompası

YoğuĢturucu Doymuş

Çözücü

II. BuharlaĢtırıcı

(600 I)

ÇözücüKONKRET

Son Ürünü

Isı DeğiĢtirici

ġekil 2. Konkret ekstraksiyon iĢlemi (3)

Statik ekstraksiyon tankına doldurulan çiçeklerin kendi ağırlıkları ile

sıkıĢmasını önlemek için bu tankların içerisine çok sayıda delikli raflar yerleĢtirilmiĢtir.

Bu delikli raflardan oluĢan düzenek çıkarılabilir silindirik sepetler Ģeklinde de

yapılabilmektedir. Daha sonra bu çiçekler ekstraksiyon tankının altından verilen bir

çözücü içerisine daldırılır. Ekstraksiyon, iĢlemde kullanılan çözücünün kaynama

noktasının altındaki bir sıcaklıkta gerçekleĢir. Taze çözücü ekstraksiyon tankları

boyunca devir daim edilir. Çözücü her çevrimde uçucu aroma bileĢenleri bakımından

giderek zenginleĢir. Ekstraksiyon tamamladığında yüksek oranda çiçek ekstrakıyla

zenginleĢmiĢ olan çözücü, sıcaklığı çözücünün kaynama sıcaklığı ile aynı düzeyde

tutulan birinci buharlaĢtırıcıya gönderilir. Burada karıĢımın çözücü içeriği onda bire

düĢürülür. Ayrılan çözücü tekrar kullanılmak üzere çözücü tankına pompalanır. Daha


734

sonra çözücü-ekstrakt karıĢımı çözücünün yüksek vakumla karıĢımdan ayrıldığı son

buharlaĢtırıcıya gönderilir. Bu iĢlem sonunda ayrılan çözücüde tekrar kullanılmak

üzere çözücü tankına gönderilir. Çözücü ile yıkama sayısı, ekstraksiyon süresi, hangi

tip çiçek kullanılacağı ve çiçeklerin durumuna bağlı olarak iĢlemin uygulama süresi

değiĢmektedir. Örneğin 100 L çözücü kapasiteli 9 adet ekstraksiyon tankından oluĢan

bir sistemde çözücünün çiçeklerden oluĢan materyal içerisinden 3 kez geçiĢi 60 dakika

almaktadır (4). 100 L çözücü kullanılarak 140 kg yasemin, 150 kg gül yaprağı, 230 kg

portakal çiçeği, 300 kg lavanta ve 60 kg meĢe mantarı ekstrakte edilebilir (5).

3.2. Absolut Ekstraksiyonu

Konkret yaygın olarak kullanılan bir son ürün olmadığından absolut olarak

bilinen uçucu bir konsantrasyona dönüĢtürülmesi gerekir. Bu iĢlem konkretin alkol ile

ekstrakte edilmesiyle gerçekleĢtirilir. Konkretlerin absolute dönüĢtürülmesinde

kullanılan bir donanımın Ģematik resmi ġekil 3'de verilmiĢtir.

Soğutma Ünitesine

PompaMum Tankı

nkıTankı

Döner

Filtre

Çözünme Tankı

Pompa

Yeniden Kazanılan Alkol

Depolama

Tankı

Vakum

Buhar

Konkret

+ Alkol

Birinci BuharlaĢtırıcı

Son BuharlaĢtırıcı

ABSOLUT

Vakum

Su

ġekil 3. Konkretten absolüt elde edilmesi (5)

Ġlk olarak konkret 30-60°C arasında ısıtılarak absolut alkolü (etanol) ile

karıĢtırılır ve kuvvetli bir Ģekilde çalkalanarak çözelti haline gelmesi sağlanır. Daha

sonra bu çözelti –5...-10°C arasında soğutulur ve döner filtrasyon uygulanarak mumun

ani olarak ayrılması sağlanır. Filtrasyondan sonra karıĢım tekrar soğutulup,

gözenekliği 3 olan cam tozu ile doldurulmuĢ soğuk geniĢ filtreler içerisinden

geçirilerek vakum altında filtrelenir. Döner filtreden alınan karıĢım buradan birinci

buharlaĢtırıcıya gönderilerek %10 alkol düzeyine kadar konsantre edilir. Daha sonra

bu karıĢım son çalkalama buharlaĢtırıcısına gönderilir. Burada karıĢım içerisindeki

alkol yüksek vakum altında ayrılır. Bu aĢamada ekonomik önemi fazla olan bazı floral

maddelerin kaybını önlemek için kabın sıcaklığının 40°C'nin üzerine çıkmasına izin

verilmez. Kap içerisindeki karıĢım yoğunlaĢma belirtisi gösterdiğinde alkolün

ayrılmasına son verilir. Burada en iyi gösterge floral madde kayıplarının baĢlamasıdır.

3.3. Pomatlar

Pomatlar sadece Güneydoğu Fransa'ya özgü bir teknik olan enflaruj olarak

bilinen bir ürün iĢleme yöntemi ile elde edilirler. Enflaruj iĢlemi esas olarak çok az

miktarlarda aromatik bileĢen içeren ve ısı ya da buhar gibi çeĢitli faktörlere karĢı

oldukça hassas olan çiçeklerden aromatik madde elde edilmesinde kullanılır.


735

Enflaruj, yağ kullanılarak uygulanan bir soğuk ekstraksiyon yöntemidir. Yağ,

ahĢap bir çerçeve ile çevrelenmiĢ cam plakalar üzerine çerçevenin kenarlarında temiz

bir sınır oluĢturacak Ģekilde yayılır. AhĢap bir sıyırgı ile yağ yüzeyi üzerinde yiv setler

açılarak soğurucu yüzey arttırılır. Taze taç yapraklar ya da çiçekler yağ yüzeyi üzerine

yayılarak çerçeveler üst üste konulur. Çiçeklerdeki parfüm yağları emildikten sonra

geriye kalan materyal el ile uzaklaĢtırılır. Bu iĢlemin uygulama süresi kullanılan bitkiye

göre değiĢmekle birlikte yaseminde 12-30 saat, sümbülteberde 24-100 saattir (6).

Yağın doygun hale gelmesi için 24-36 parti çiçek yüklenmesi gerekmektedir.

Günümüzde çözücü ekstraksiyonu yöntemi ile daha ekonomik üretim yapılması ve bu

yöntemle çok daha büyük miktarlardaki çiçeklerin iĢlenebilmesi gibi nedenlerle nadiren

kullanılan bir yöntemdir.

3.4. Rezinoid Ekstraksiyonu

Rezinoid, reçinece zengin doğal bitkisel materyalden hidrokarbon

çözücüsü kullanılarak elde edilen bir ekstrakttır. Genel olarak rezinoid üretiminde

ġekil 4'de görülen donanım kullanılmaktadır. Hammadde ve çözücü ekstraksiyon

tankına doldurulur ve karıĢım hızlı bir Ģekilde karıĢtırılır. Çözücü rezinoid bakımından

zengin hale geldikten sonra bu karıĢım çözücünün uzaklaĢtırılması için konsantre edici

bölüme gönderilir. Elde edilen rezinoid sıcak iken boĢaltılır. Çünkü rezinoid oda

sıcaklığında akıĢkan değildir.

Isı DeğiĢtirici

Isı DeğiĢtirici

Su

YoğuĢturucu

Buhar

Geri Kazanılan

ÇözücüÇözücü

Depolama

PompaSON ÜRÜN

Ham Madde +

Çözücü

Ekstraktör

Filtre

Doymuş

Çözücü

Pompa

ġekil 4. Rezinoid ekstraksiyon iĢlemi (5)

3.5. Ekstraktlar

Ekstraktlar, reçinesiz kurutulmuĢ bitkisel materyalden üretilirler. Ekstrakt elde

edilmesinde rezinoid imalatında kullanılan donanımın aynısı kullanılır. Diğer bir

yöntemde kurutulmuĢ bitkisel materyal geniĢ ĢiĢkin bir bez ya da kumaĢ torba içerisine

konulur. Daha sonra bu kumaĢ torba sıvı etanol gibi bir çözücü içeren paslanmaz

çelikten yapılmıĢ bir tankın içerisine yerleĢtirilir ve karıĢım çalkalanır. Bu iĢlemde

bitkisel materyal içerisinde çözücünün tamamen yayılarak hücreleri yumuĢatıp

geniĢletmesi 5 ile 8 gün sürmektedir. Bu sürenin sonunda ekstraksiyon çözücüsü

ortamdan uzaklaĢtırılır ve geri kalan ekstraktın ayrılması için bitkisel materyal

sıkıĢtırılır. Ekstraktın tamamının çıkarılabilmesi için bitkisel materyal bir miktar taze


736

ekstraksiyon çözücüsüyle yıkandıktan sonra tekrar sıkıĢtırılarak elde edilen ekstraktlar

toplanır. Daha sonra bu ekstraktı temiz bir çözelti haline getirmek için santrifüj etme

ve filtreleme iĢlemi yapmak ya da birkaç gün dinlenmeye bırakmak yeterlidir.

3.6. Karbondioksit Ekstraksiyonu

Kuru bitkisel materyallerin hepsi basınç altında sıvı karbondioksitle ekstrakte

edilebilir. CO2 alt kritik sıvı ya da süper kritik sıvı olarak kullanılmasının dıĢında diğer

çözücülerine benzer Ģekilde davranır. Bu terimler arasındaki farkın iyi anlaĢılması için

ġekil 5'de verilen faz diyagramının incelenmesi gerekmektedir.

ġekildeki koyu renkli alanda CO2 sıvı haldedir. Taralı bölgenin üzeri kritik nokta

olup nekadar basınç uygulanırsa uygulansın CO2 gaz formundan sıvı hale

dönüĢtürülemez. Bu durum süper kritik faz olarak adlandırılır. Diğer sıvı alanlar alt

kritik fazı oluĢtururlar. Alt 10 000

1 000

100

10

0

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60

Sıcaklık (°C)

SIVI

KATI

GAZ

ÜÇLÜ NOKTA

KRĠTĠK

NOKTA

Bası

nç (

bar)

Şekil 5. CO2 faz değiĢim diyagramı

kritik fazda CO2 ekstraksiyonu kurutulmuĢ aromatik bitkilerden uçucu konkretlerin

çıkarılmasında ticari olarak geleneksel buhar destilasyonuna bir alternatiftir (7). Çünkü

iĢletme koĢulları halihazırda kolayca orta seviyedeki basınç donanımlarıyla

sağlanabilen 50-80 bar basınç ve 0 ile 10°C arasındaki sıcaklıklardır.

CO2 toksik etkisi ve yanıcı özelliği olmayan, kokusuz, renksiz, ucuz, kullanıĢlı,

çözücü kalıntısı bırakmadan kolayca uzaklaĢtırılabilen, düĢük viskoziteli bir gazdır.

ÖğütülmüĢ materyale kolayca nüfuz edebilmekte, sıcaklık ve basıncı değiĢtirilerek

farklı Ģekillerde kullanılabilmektedir. Bu üstünlüklerinden dolayı CO2 sıvı ya da süper

kritik akıĢkan ekstraksiyonunda yaygın olarak kullanılan bir çözücüdür. Alt kritik ve

süper kritik CO2 ekstraksiyonunun en belirgin özelliği hammadde ile hemen hemen

aynı aroma profilinde ekstraksiyon yapılabilmesidir.

Aromatik bitkilerden ekstrakt üretiminde karbondioksit ekstraksiyonu çok iyi

bir yöntem olmasına karĢın ilk yatırım maliyeti oldukça yüksektir. 500-600 kg

kapasiteli bir tankın maliyeti 4.5-5 milyon $ civarındadır (7). ġekil 6'da CO2

ekstraksiyonu Ģematik olarak gösterilmiĢtir.


737

Transfer Tankı

CO2 Tankı

CO2

YoğuĢturucu-BuharlaĢtırıcı

EXTRAKT

Kompresör

Son Soğutucu

Ön IsıtıcıKompresör

Kirli CO2

Saf CO2

D C AB

Soğutucu ġekil 6. Ticari karbondioksit ekstraksiyon iĢlemi (5)

3.7. Mikrodalga Ekstraksiyonu

Mikrodalga enerjisini geçiren çözücüler bütün enerjinin bitkisel materyal

tarafından soğurulmasına izin verirler. Sıcaklıktaki ani bir artıĢ eterik yağ bezleri hücre

duvarlarının kırılmasına neden olmakta ve eterik yağın çevredeki çözücü içerisine

akmasını sağlamaktadır. Son zamanlarda bazı araĢtırıcılar bu iĢlemin kinetiği üzerinde

çalıĢmaktadırlar (8). AraĢtırıcılar yağ bezeciklerinin Ģiddetli ısıl strese maruz

bırakılması durumunda bu bezelerin kırılmakla kalmayıp aynı zamanda agrega Ģeklinde

toz halindeki parçalara ayrıldıklarını belirlemiĢlerdir. Mikrodalga ekstraksiyonu

tamamen ticari hale henüz gelebilmiĢtir (5).

3.8. İnfüzyon Ekstraksiyonu

Ġnfüzyonlar kurutulmuĢ bitkisel materyalden elde edilen sıcak su

ekstraktlarıdır. DemlenmiĢ çay, çay infüzyonu örneği olarak düĢünülebilir. Genel

olarak infüzyonlar maserasyon ekstraktına benzer Ģekilde yapılırlar. Ayrıca sıcak su ile

perkolasyonda (süzme iĢlemi) infüzyon yapımında kullanılabilecek bir seçenektir.

3.9. Tentür Ekstraksiyonu

Tentürler kurutulmuĢ bitkisel materyalden elde edilen akıcı alkolik

ekstraktlardır. Rezinoid imalinde kullanılan yönteme benzer bir yöntemle, benzer

donanımlar kullanılarak üretilirler. Üretilen tentürün alkol içeriği imalatçılarca %20-60

düzeyinde tutulur (5). Bununla birlikte bazı alkolle ekstrakte edilen tentürlerde bu

oranının %95 düzeyine çıktığı da bilinmektedir.

3.10. Baharat/Bitki Oleoresini Ekstraksiyonu

Oleoresin terimi eterik yağ bakımından zengin doğal sızıntı anlamında

kullanılır. Tatlandırıcı, aroma ve gıda endüstrilerinde baharat ve bitkilerden elde edilen

ekstraktları tanımlamada da kullanılmaktadır (5). Oleoresin ekstraksiyonu bir ya da iki

aĢamalı olarak yapılabilir. Ekstraksiyonun bir ya da iki aĢamada tamamlanması


738

iĢletmede buhar destilasyonu donanımının olup olmamasına bağlıdır. Baharat/bitki

oleoresinleri imalat akıĢ Ģeması ġekil 7'de görülmektedir. Baharat/Bitki

HammaddesiÖğütme Ekstraksiyon

Oleoresin

Standardizasyonu

Çözücü

UzaklaĢtırmaFiltrasyon

Katkı Maddeleri Çözücü Kazanımı Atık UzaklaĢtırma

ġekil 7. Bir aĢamalı oleoresin imalat iĢlemi akıĢ diyagramı (5)

Bir aĢamalı ekstraksiyonda oleoresin, seçilen bir çözücüyle bitkiden ayrılarak

alınır ve çözücü dikkatlice uzaklaĢtırılır. Ġki aĢamalı ekstraksiyonda bitkisel materyal

ilk olarak eterik yağı alınmak üzere buharla destile edilir, kurutulur ve tek aĢamalı

iĢlemdeki gibi ekstrakte edilir (ġekil 8). Çözücü uzaklaĢtırma iĢlemi tamamlandıktan

elde edilen eterik yağın bir kısmı standart bir ürün elde etmek için oleoresin ile

birleĢtirilir. Her iki yöntemde de ekstraksiyon iĢlemi aynıdır. ÖğütülmüĢ bitki uygun

mesh numaralı bir sepet içerisine konulduktan sonra sızdırmaz buhar ceketli reaksiyon

tankının içerisine yerleĢtirilir. Reaksiyon tankı etrafındaki buhar ceketleri ile sağlanan

kontrollü sıcaklıkta bitkisel materyal bilinen miktardaki çözücüyle belirli aralıklarla

yıkanarak eterik yağ ve uçucu olmayan bileĢiklerin tamamı uzaklaĢtırılıncaya kadar

iĢlem sürdürülür.

Baharat/Bitki

HammaddesiKurutma Ekstraksiyon

Buhar

Destilasyonu

Baharat/Bitki

TortusuFiltrasyon

Eterik YağÇözücü

UzaklaĢtırma

Atık UzaklaĢtırma

Oleoresin

StandardizasyonuÇözücü Kazanımı

ġekil 8. Ġki aĢamalı oleoresin üretim iĢlemi akıĢ diyagramı (5)

4. ETERİK YAĞ DESTİLASYON YÖNTEMLERİ

Eterik yağ ekstraksiyonunda su buharı destilasyonu yönteminin kullanılması

günümüzden 1000 yıl öncesine dayanmaktadır (9). Bitkisel materyalden eterik yağ

elde edilmesinde kullanılan yöntemler sulu destilasyon, su-buhar destilasyonu, buhar

destilasyonu, maserasyon destilasyonu, empiromatik (yıkıcı) destilasyon ve

preslemedir. Presleme dıĢındaki diğer bütün yöntemlerde eterik yağın çıkarılmasında

ısı enerjisi gereklidir (5).

4.1. Sulu Destilasyon

Sulu destilasyonda temel prensip aromatik bitkisel materyal ve sudan oluĢan

süspansiyonun kaynatılarak buharın yoğuĢmasını sağlamaktır. Bu yöntemde bitkisel

materyal sürekli olarak su ile temas halindedir. Ayrıca destilasyon kazanı içerisindeki


739

suyun sürekli olarak ateĢle temas halinde olması nedeniyle tank içerisinde yeteri kadar

su olması gereklidir. Aksi durumda su ile temas halinde bulunan bitkisel materyal aĢırı

ısınma sonucunda kömürleĢebilmektedir. Bunu izleyen bazı kimyasal reaksiyonlar

sonucunda da eterik yağda yanık kokusu oluĢmaktadır (5). Genellikle destilasyon

kazanına yeteri kadar su konulması ve suyun iĢlem boyunca korunması olanaklı

olmamaktadır. Bu nedenle destilasyon kazanının yanına yeniden destile etme ünitesi

(kohobation tüpü) ilave edilir. Bu ilave donanımla destilasyon kazanına verilen su

miktarı sabit tutulur (ġekil 9).

SU

Basınç

Odası

Yeniden

Destilasyon

Ünitesi

Girişi

YoğuĢturucu

ġekil 9. “Manakoka” tipi destilasyon ünitesi (yoğuĢturucu + yeniden

destile etme ünitesi) (5)

Su ile destile edilen yağlar genellikle koyu renkli olup diğer yöntemlerle

üretilen yağlara göre daha keskin bir yanık kokusu içerirler. Su ile destilasyondan elde

edilen yağın diğer yöntemlerle elde edilen yağlardan daha düĢük kalitede olmasının

nedenleri aĢağıda sıralanmıĢtır (5):

1. Asiklik monoterpen hidrokarbonları ya da aldehitler gibi bileĢenler polimerizasyona

karĢı hassas iken esterler gibi bileĢenler hidrolize karĢı duyarlıdırlar.

2. Fenoller gibi oksijene olmuĢ bileĢenlerin destilasyon suyu içerisinde kısmen

çözünme eğiliminde olmaları tamamen uzaklaĢtırılmalarını olanaksızlaĢtırır.

3. Su ile destilasyon genellikle küçük ölçekte uygulandığından çok fazla yağ birikmesi

uzun zaman alır ve iyi ve kötü kalitedeki yağlar birbirine karıĢır.

4. Sadece birkaç üretici yağ verimi ve kalitesinin iyileĢtirilmesi konusunda çalıĢmalar

yapmaktadır. Çünkü yerel olarak uygulanan destilasyon iĢlemi çoğunlukla bir sanat

olarak değerlendirilmektedir.

5. Sulu destilasyon buhar-su ya da buhar destilasyonuna göre daha uzun zaman

aldığından harcanılan enerji verimli olarak kullanılamamaktadır.

Su ile destilasyon yöntemi, biraraya toplanarak ya da birbirine yapıĢarak

buharın penetrasyonunu engelleyen bitkisel materyallerin destilasyonunda tercih

edilmektedir. Türkiye'de gül yağı üretiminde buhar destilasyonu yöntemi

kullanılmaktadır (10). Su ile destilasyon yönteminin belkide tek üstünlüğü, ilk yatırım

maliyetinin oldukça düĢük olması ve destilasyon kazanı, yoğuĢturucu ve toplama

kaplarının tasarımının basit olmasıdır.

4.2. Buhar-Su Destilasyonu

Temelde bu yöntem sulu destilasyondan buhar destilasyonuna bir geçiĢ

oluĢturmaktadır. Buhar destilasyonunda kullanılan buhar, ya destilasyon kazanı

dıĢındaki bir buhar üreteci ile ya da destilasyon kazanı içerisinde bitkisel materyalden

ayrılmıĢ bir bölmede üretilebilmektedir. Su ile destilasyonda olduğu gibi büyük bir


740

sermaye yatırımı gerektirmediğinden kırsal alanlarda yaygın olarak kullanılan bir

yöntemdir. Ayrıca buhar destilasyonunda kullanılan donanımlar tasarım olarak sulu

destilasyon donanımlarına oldukça benzerdir. Bu yöntemde su ile bitkisel materyal

elek Ģeklindeki delikli plakalarla birbirinden ayrılmıĢ olup bitkisel materyalin su ile

doğrudan teması kesilmiĢtir (ġekil 10).

Bitkisel

Materyal

Isı Kaynağı

Yağ

Ayırıcı

YoğuĢturucu

Su

Su

Çıkarılabilir Üst Kapak

Delikli

Plaka

Su

Sızdırmaz

Conta

ġekil 10. Buhar-su destilasyonu (5)

Buhar-su destilasyonunun üstünlükleri aĢağıda maddeler halinde verilmiĢtir;

1. Yağ verimi yüksek olup,yağın bileĢenleri daha az hidrolize ve polimerize olurlar,

2. Geri akıĢın kontrolüyle polar bileĢenlerdeki kayıp azaltılmıĢtır,

3. Elde edilen yağın kalitesi sulu destilasyona göre daha tekdüzedir,

4. Destilasyon iĢlemi sulu destilasyona göre daha kısa sürdüğünden sistemin enerjetik

etkinliği daha yüksektir.

4.3. Buhar Destilasyonu

Buhar destilasyonu bitkisel materyalin genellikle buhar kazanı olarak

adlandırılan uydu bir buhar üreteci tarafından üretilen buharla destile edilmesi

iĢlemidir. Buhar-su destilasyonunda olduğu gibi bitkisel materyal buhar giriĢinin

üstünde yeralan bir delikli plaka üzerine konulur. Buhar üreteci destilasyon kazanı

dıĢında olduğundan üretilen buhar miktarının kontrol edilebilmektedir. Buharın

destilasyon kazanı dıĢında üretilmesi bitkisel materyalin maruz kaldığı sıcaklığın

100°C'nin altında olmasını sağlamaktadır. Bu sıcaklık düzeyi kabul edilebilir sınırlar

arasında olup bitkisel materyalde ısı etkisiyle bozulmaların oluĢması önlenir. Buhar

destilasyonu aroma ve koku endüstrilerinde standart olarak kullanılan bir eterik yağ

ekstraksiyon yöntemidir. ġekil 11'de modern bir buhar üretecinin Ģematik resmi

verilmiĢtir.

Buhar destilatörünün dezavantajı yüksek sermaye yatırımı gerektirmesidir.

Biberiye, sedir ağacı, limonotu, litsea cubeba, baĢak lavanta, ökaliptus, citronella,

cornmint gibi birim fiyatı düĢük olan ürünlerin büyük ölçekli üretimlerinde buhar

destilasyonu ile eterik yağ ekstraksiyonu yapılabilmektedir. Ancak donanım için

yapılan sermaye yatırımının geri dönüĢü 10 yıldan daha uzun bir zaman almaktadır.


741

Yağ

Su

Yağ AyırıcıSu

BoĢaltma Tapası

Buhar

Delikli

Plaka

Bitkisel

M ateryal

YoğuĢturucu

ġekil 11. Modern bir buhar destilasyonu ünitesi (5)

4.3.1. Mobil Destilasyon

Mobil destilasyon ile buhar destilasyonu arasındaki tek fark bu yöntemde hasat

edilen materyalin kıyılmadan önce tarlada soldurulduktan sonra bir tarım arabasına

yüklenmesidir. Tarım arabası tamamen soldurularak kıyılmıĢ materyalle

doldurulduktan sonra destilasyon sisteminin kurulduğu yere götürülerek buhar giriĢ

sistemi takılır. Çoğu mobil destilatörlerde su ile çalıĢan sarımlı tip yoğuĢturucu

kullanılmaktadır. Mobil destilasyonda sistemin destilasyon ünitesi ile olan zayıf

bağlantısı nedeniyle; kesilen bitkilerin yüklenmesi, destilasyon kazanının bulunduğu

yere taĢınması, tarım arabasının boĢaltılması ve destilasyon kazanının bitkisel

materyalle doldurulması gibi iĢlemler zaman ve iĢçilik kaybına neden olmaktadır. Bu

sakıncaların giderilmesi için destilasyon kazanının tarım arabası üzerine bindirilerek

arazide yüklenip buradan da destilasyon ünitesinin bulunduğu yere taĢındığı bir sistem

geliĢtirilmiĢtir. Bu uygulama ile soldurularak kıyılmıĢ materyalin arazide destilasyon

kazanına yüklenmesi ve destilasyonu tamamlanan materyal kütlesinin boĢaltılması için

harcanan süre 6...8 h'ten 3 h'e kadar düĢürülebilmekte ve iĢçilik maliyetleri de %50

azaltılabilmektedir. ġekil 12'de bir mobil destilasyon ünitesinin Ģematik resmi

verilmiĢtir. Bu mobil ünite halihazırda ABD’de nane, adaçayı ve dereotu yağı

üretiminde kullanılmaktadır. ABD'de nane yağı endüstrisinde kullanılan 4 tüplü bir

mobil destilasyon ünitesinin satıĢ fiyatı 218 000 $ olup yaklaĢık olarak 160 ha’lık nane

ekim alanı için yeterlidir (5).


742

Yeniden

Destilasyon

Alıcı

Deposu

Nane Yağı

Alma

Deposu

Bölümlenmiş

T. Arabası

Açılır Üst Kapak

Buhar HattıVinçDeve Boynu

Boru

Dikey

YoğuĢturucu

Havalandırma

Deve Boynu Boru

Döndürme Kolu

Soğutma Suyu

(Buhar Kazanı

Besleme

Pompasına)Otomatik

Buhar Kontrol

Subabı

Sıcaklık Ölçer

Yeniden

Destilasyon

Ünitesi

YoğuĢturucusu

Soğutma

Suyu Girişi

Boşaltma

Ara Yağ

Boşaltma Hattı

Kapatma

Vanası

Nane

Yağı

Deposu

Anti-sifon

Ventili

Havalandırma

Filtresi

Ölçek

By Pas

Vanası

Yüksek

Basınçlı

Buhar

Destek

Payandalar

Buhar Kazanına Bağlantı Hattı Soğutma Suyu Girişi Otomatik Su Seviyesi

Kontrol Valfi

Geçit

YoğuĢmuĢ

Buhar

ġekil 12. Mobil destilasyon ünitesi (5)

4.3.2. Sürekli Destilasyon

Biolandes iĢlemi olarak bilinen sürekli destilasyon iĢlemi ġekil 13 ve 14'de

Ģematik olarak verilmiĢtir. Bu ünite bitkisel materyalin öğütülüp pülverize edildiği

yüksek kapasiteli bir silodan oluĢmaktadır. Buradan alınan materyal bir helezon

yardımıyla destilasyon kazanına taĢınır. Silindirler içerisinde materyalin taĢınması

sırasında bitkisel materyal kütlesinin akıĢ yönüne ters yönde bir buhar akıĢı uygulanır.

Genellikle yağ su buharı karıĢımı yoğuĢur ve yoğuĢma sonucunda ortaya çıkan gizli ısı

kaybolur. Biolandes yönteminde yüksek ısı iletim kapasiteli bir sıcak hava üreteci

kullanılır. Bu sıcak hava 100°C'deki buharı yaklaĢık 100°C'deki suya dönüĢtürür.

DıĢarıya alınan bitkisel materyal atığı üretilen sıcak hava ile kurutulur ve buhar kazanı

yakıtı olarak kullanılır. Bu ısı değiĢimi iĢlemlerinin gerçekleĢtirilmesiyle

yoğuĢturucunun soğuk su gereksinimi önemli oranda azaltılmaktadır. Ġki adet 7.5 m

yüksekliğindeki destilasyon kazanından oluĢan sistem 1 saatte 3 ton iğnesiz çam, 1.5

ton ardıç ağacı dalı ya da 250 kg cistus dalı iĢleme kapasitesine sahiptir (11).

Bu yöntemden sağlanan yararlar aĢağıda özetlenmiĢtir:

1. Büyük miktarlardaki bitkisel materyal kısa sürede iĢlenebilmektedir,

2. Buhar kazanı için gerekli enerji sistemden elde edilen atıklardan sağlandığından

enerji gereksinimi düĢüktür,

3. Su gereksinimi azdır,

4. ĠĢlenen bitkisel materyalin atık maliyeti düĢüktür,

5. ĠĢlem otomatik olarak yürütüldüğünden iĢçilik maliyeti düĢüktür, elde edilen yağ

tekdüze özellikte ve yüksek kalitededir.

Bu sistemin en büyük dezavantajı geleneksel donanımlara göre çok yüksek bir

ilk yatırım maliyeti gerektirmesidir. Ancak endüstriyel amaçlı olarak verimli ve karlı

bir uygulamadır.


743

Ayırıcı

YoğuşturucuDestilasyon

Kazanı

Öğütücü

Bitkisel

Materyal

Buhar

Atık Bitkisel

Materyal

ġekil 13. Biolandes sürekli buhar destilasyonu iĢlemi (5)

Aerotermik Isı

DeğiĢtirici

YoğuĢturucu

Ayırıcı

Destilasyon

Kazanı

Bitkisel

Materyal

Buhar

Buhar

Buhar Kazanı

Kurutulan

Bitkisel

Materyal

Atığı

ġekil 14. Biolandes sürekli buhar destilasyonu iĢleminde ısı değiĢtirici sistem (5)

4.4. Hidrodifüzyon

Bu yöntem geleneksel buhar destilasyonundan farklı olarak difüzyon prensibine

göre çalıĢır. Hidrodifüzyon ünitesi geleneksel destilasyon kazanlarından oldukça farklı

bir yapıya sahiptir. Bitkisel materyal kütlesi destilasyon kazanı içerisindeki sepetlere

doldurulur. Sistem dıĢındaki bir buhar üretecinden sağlanan düĢük basınçlı buhar

öğütülmüĢ bitkisel materyal kütlesi içerisine üstten verilir ve yerçekimi etkisiyle

materyal kütlesi içerisinden geçer. Destilasyon kazanı içindeki sepetlerin altına

konulan yoğuĢturucu genellikle tüp Ģeklinde yapılır. Yağ ve su yoğuĢturucunun

altındaki bir yağ ayırıcı bölmede toplanır. Destilasyon iĢlemi tamamlandığında yan

kapak açılarak sepetler içerisindeki materyal dıĢarı alınır ve sistem yeniden yüklemeye

hazır hale getirilir. Hidrodifüzyondan sağlanan yararlar aĢağıdaki gibi özetlenebilir (12,

13):

1. Kullanımı kolaydır

2. Ġyi öğütülmüĢ bitkisel materyallerin destilasyonuna elveriĢlidir

3. Sadece düĢük basınçlı ıslak buhar kullanır

4. Yağ verimi geleneksel buhar destilasyonundan yüksektir

5. Destilasyon süresi kısa olup daha az buhar kullanıldığından üretim maliyeti azdır

6. Destilasyon süresinin kısaltılması ile yağdaki bileĢenlerin daha az hidrolize olmaları

sağlanır, geriakıĢ olmadığından üretilen yağ yanık kokusu içermez.


744

7.Genellikle üretilen yağın fiziko-kimyasal özellikleri ulusal ve uluslararası standartlara

uygundur.

4.5. Empiromatik (Yıkıcı) Destilasyon

Yıkıcı destilasyon adından da anlaĢıldığı gibi bir ısıl bozunma iĢlemi olup

sadece huĢ ağacı katran yağı ve katran ardıcı yağının elde edilmesinde

kullanılmaktadır. Daha çok ağaç kütük, dal ve köklerinden elde edilen yağlar söz

konusu olduğundan yıkıcı destilasyon ayrıntılı olarak ele alınmamıĢtır.

4.6. Maserasyon (Yumuşatma) Destilasyonu

Bazı bitkilerin eterik yağları glikozitik olarak bağlı olduğundan eterik

yağlarının çıkarılması için destilasyondan önce yumuĢatma yapılması gerekmektedir.

Bu bitkiler acı badem tohumları, soğan, sarımsak hardal tohumu, keklik üzümü

yaprakları ve tatlı huĢ ağacı dalları ve yapraklarıdır.

5. SONUÇ VE ÖNERİLER

Sadece doğadan toplanıp hammadde olarak ihraç edilen ürünler bile bugün

ülkemizin dünya pazarlarında üretimin %55'ten fazlasını gerçekleĢtiren geliĢmekte olan

ülkeler arasında 5. büyük üretici konumuna gelmesine yetmiĢtir. Yükte hafif pahada

ağır olarak nitelendirilen bu ürünlerin getirisi oldukça yüksektir. Ancak diğer

geliĢmekte olan ülkelerde olduğu gibi ülkemizde de bu ürünlerde uygulanan ürün

iĢleme tekniği konusunda oldukça büyük bir bilgi eksikliği vardır. Örneğin ülkemizde

gülyağı üretiminde buhar destilasyonu yöntemi kullanılmaktadır. Oysa gül bitkisi

biraraya toplanarak buharın penetrasyonunu engellemekte ve materyal tam olarak

iĢlenemeden atılmaktadır. Bu küçük örnekte olduğu gibi eldeki kaynakların tam olarak

değerlendirilememesi nedeniyle hem üreticilerin hemde ülke ekonomisinin kaybı

büyüktür. Bu amaçla;

1. Tıbbi ve aromatik bitkilerin kültürel üretimi konusundaki araĢtırma ve geliĢtirme

çalıĢmalarına ağırlık verilmeli,

2. Pazardan daha büyük pay alabilmek için bitkisel hammaddeler iĢlenerek pazara

sunulmalı,

3. Uluslararası standartlara uygun ürün sunabilmek için hatalı bir Ģekilde

gelenekselleĢen üretim yöntemleri terkedilmeli ve uygun teknikler kullanılmalı,

4. Bitki bazında çalıĢmalara ağırlık vererek, her ürün için makinalı tarım tekniği

açısından gerekli parametreler belirlenmeli ve yetiĢtiricilikten son ürün eldesine

kadar olan bütün iĢlemlerde mekanizasyon uygulamasına gidilmeli,

5. Hasat ve hasat sonrası iĢlemlerde (kurutma, ekstraksiyon ve destilasyon) araĢtırma

geliĢtirme çalıĢmalarına ağırlık verilerek, geliĢtirilen yeni teknikler yakından

izlenmeli,

6. Kamu, üretici ve ihracatçılar tıbbi ve aromatik bitkilerin üretiminden sağlanacak

sosyal ve ekonomik faydalar konusunda bilinçlendirilmeli,

7. Tıbbi ve aromatik bitkiler mekanizasyonunda yoğun çalıĢmalar yapan araĢtırma

kuruluĢları arasında bilgi alıĢveriĢi ve ortak araĢtırma programları özendirilmeli,

8. Kamu ve özellikle özel sektör, tıbbi ve aromatik bitki yetiĢtiricilerini düĢük faizli

kredi, pazarlama vb. yöntemlerle teĢvik etmelidir.


745

6. KAYNAKLAR

1. VERLET, N. Commercialization of Essential Oils and Aroma Chemicals. In: In: A

Manual on the Essential Oil Industry. Edit. K., Tuley De Silva, pp. 203-232,

1995.

2. SILVA, K.T. Development of Essential Oil Industries in developing Countries. In:

A Manual on the Essential Oil Industry. Edit. K., Tuley De Silva, pp. 1-11,

1995.

3. MEYER-WARNOD, B. Natural Essential Oils. Extraction Processes and

Application to Some Major Oils. Perfum. Flav., Vol: 94, (2), pp. 93-104,

1984.

4. NAVES, Y.R. and MAZUYER, G. Natural Perfume Materials. Reinhold Publ.

Corp., Newyork, 1947.

5. LAWRANCE, B.M. The Isolation of Aromatic Materials from Natural Plant

Products. In: A Manual on the Essential Oil Industry. Edit. K., Tuley De

Silva, pp. 58-109. 1995.

6. SOZĠO, H. Essential Oils. Products of Enflaurage. Perfum. Essential Oil Rec., Vol:

47, pp. 160-162, 1956.

7. MOYLER, D. A. Oleoresins, Tinctures, and Extracts. Food Flavorings. Edit., P.

Ashust, pp. 54-86, (AVI Van Nostrand Reinhold) 1991.

8. CHEN, S-C., and SPIRO, M. Kinetics of Microwave Extraction of Rosemary

Leaves in Hexane, Ethanol, and a Hexane+Ethanol Mixture. Flav. Fragr. J.,

Vol: 10, pp. 101-112, 1995.

9. WILDE, P.F. Extracting the Benefits. 13th International Congress of Flav,

Fragrances and Essential Oils. Proceedings, 15-19 Oct., 1995, Istanbul, pp.

351-357, 1995.

10. BAġER, K.H.C. Turkish Rose Oil. Perfum. Flav. Vol: 17, (3), pp 45-52, 1992.

11. ARNAUDO, J. F., Le Gout du Naturel, (Booklet, Biolandes Arômes

Laboratories, Mougins Cedex, France) 1991.

12. LEGAST, E., and PEYRON, L. Hydrodiffusion Industrial Technology to Produce

Essential Oils. Proceedings of 9th International Congres of Essential Oils,

Tech. Book. No: 1, pp. 69-73, (Singapore), 1983.

13. PELLECUER, J., De LAUZUN, V., ATTISSO, M., De BOUCHBERG, M.

SIMEON., JACOB, M., and IDERNE, M. A Study of Producing and of the

Quality of Essential Oils Obtained by a New Process of Extraction:

Hydrodiffusion. Proceeding IXth International Congres of Essential Oils

Tech. Book. No: 5, pp. 115-120, (Singapore), 1983.

Documents

Extraction Methods in Medicinal and Aromatic Plantstarmek.org/bildiriler/TIBBI_VE_AROMATIK_BITKILERDE...Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 731 TIBBİ VE AROMATİK