XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изготовление эфирных масел

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Тутова А.П. 1

---

1МАОУ "Средняя образовательная школа №36"

Демчук О.В. 1

---

1МАОУ "Средняя общеобразовательная школа №36".

Работа в формате PDF

4.8 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Эфирные масла - бесценный дар природы. С необыкновенными свойствами таких масел человек познакомился уже много тысяч лет назад. Именно они были первыми косметическими средствами, лекарствами, а также их использовали для создания определенной атмосферы, уюта.

Эфирные масла – это летучие вещества, которые вырабатываются эфирномасличными растениями и обуславливают их запах и практическую ценность. Они играют важную роль в испарении и жизненных процессах самих растений и защищают их от болезней. Их описывают как «гормоны» или «живую кровь» растений из-за их высокой концентрации и летучей природы. Это многокомпонентные смеси органических соединений. Количество разных компонентов одного эфирного масла варьирует от 50 до 500.

Эфирные масла содержатся в различных частях растений - корнях, стеблях, листьях, цветках, плодах. Их накопление зависит от нескольких факторов: освещенности, стадии развития растений, почвы, возраста, климата. В молодых растениях их больше всего.

Эфирные масла называются эфирными из-за легкого испарения, а маслами, потому что они жирные на ощупь, легче воды и не смешиваются с ней.

Эфирные масла стали все более популярными и обрели широкое распространение. Из-за этого на рынках стали появляться все больше подделок. Они не только не приносят пользы, а даже могут вызвать аллергические реакции из-за возможного содержания в них токсичных веществ.

Цель проекта: получить экологически чистое эфирное масло в условиях школьной химической лаборатории, приготовить продукт с использованием полученного эфирного масла.

Задачи:

• познакомиться с историей возникновения эфирных масел;

• изучить физические и химические свойства эфирных масел;

• приготовить эфирное масло в школьной лаборатории и в домашних условиях;

• проанализировать полученные результаты, сделать предварительные выводы;

• приготовить косметический продукт с использованием эфирного масла и сравнить его с похожим по составу, купленном в магазине.

Методы исследования:

• изучение источников информации;

• анализ полученных данных;

• эксперимент;

• сравнение;

• наблюдение;

• анализ.

Актуальность работы: эфирные масла широко используются в медицине, косметологии, в пищевой промышленности и сегодня все больше людей в мире пользуются ими, не задумываясь о его качестве и составе. Поэтому вопрос "Как получить натурально эфирное масло?" будет всегда актуальным.

Гипотеза: можно ли получить натуральное эфирное масло в условиях школьной химической лаборатории и в домашних условиях.

Объект исследования: эфирные масла.

Предмет исследования: свойства и состав эфирных масел.

1. Теоретическая часть

1.1. История возникновения эфирных масел

С древних времен люди использовали различные ароматические вещества. Известно, что древние люди научились получать сильно пахнущие вещества из сока растений более чем за пять тысячелетий до нашей эры. При раскопках в Индии, Китае, Египте, Риме и Греции находят емкости для хранения масел. Кроме вещественных доказательств использования древними людьми благовоний существует и множество письменных источников содержащих указания по получению и использованию эфирных масел.

В написанной более четырех тысяч лет назад древними шумерами «Поэме о Гильгамеше» упоминаются «запахи, возникающие при горении кедра и мирры, которые должны умилостивить божеств и наделить их хорошим расположением духа».

В середине последнего тысячелетия перед рождеством Христовым великий мудрец того времени Конфуций в своих рукописях указывал, что духи и благовония доставляют наслаждение не только пользователю, но и окружающим его людям.

Во времена древнего Египта эфирные масла использовались в качестве лекарственных средств от нервных расстройств и депрессии, для пробуждения воинственного духа, дезинфекции, а также для бальзамирования умерших и омоложении живых.

Нашли свое место масла и в кулинарии. Упакованные в фарфоровые и стеклянные емкости, их можно было встретить в Вавилоне, на рынках Греции и Рима.

Фабрики благовоний существовали уже за 500 лет до нашей эры. Так, в Коринфе они выпускались в виде мазей, смол, масел. Наличие их в доме многое говорило о достатке хозяев. Также они очень ценились в роли подарков.

Новаторами в сфере изготовления благовоний были жители древней Греции. Они первыми научились добавлять в оливковое масло ароматизаторы, получая таким образом ароматические мази и масла. Греки также первыми сделали разделение масел на группы: возбуждающие, тонизирующие и релаксационные.

В Центральную Европу благовония были завезены рыцарями в качестве трофеев Крестовых походов и оценены по заслугам. После европейцы сами стали изготавливать масла, используя для этого местные растения.

Изучив то положительное влияние, которое оказывают масла на организм человека, француз-химик Гатефосс создал методику оздоровления, известную нам как «ароматерапия». Это открытие было случайным. Проводя эксперимент, ученый получил ожог руки и с целью снятия болевого эффекта засунул ее в первую попавшуюся емкость, в которой находилось масло лаванды. В результате случайной обработки ожога маслом, рана быстро зажила, не оставив и следа. В дальнейшем Гатефосс, оценив лечебные свойства масел, стал экспериментировать с ними. В ходе Первой мировой войны масло лаванды применялось для лечения гангрен и загноившихся ранений. После войны Гатефосс издал книгу об использовании аромамасел в медицине.

Эстафету по изучению эфирных масел после Гатефосса перенял доктор Жан Вольнет. С этого времени и начинается распространение ароматерапии в Европе, а затем и в других концах света.

1.2. Физические и химические свойства эфирных масел

Эфирные масла – это растительные летучие многокомпонентные органические вещества, в состав которых могут входить терпены, спирты, кетоны, альдегиды, эфиры, фенолы. Для них характерны следующие свойства: температура кипения - 160-240° C; температура кристаллизации – от +17 до -30° С; плотность – 0,8-1,5 г/см. Под воздействием света и кислорода осмоляются. Компоненты эфирных масел легко вступают в реакции окисления, изомеризации, полимеризации; легко гидрогенизируются, гидратируются, присоединяют галогены, кислород, серу; дают реакции, характерные для их функциональных групп. В воде не растворяются или растворяются частично, хорошо растворяются в спирте, эфире, жирных маслах и некоторых органических растворителях. Эфирные масла легко воспламеняемы, растворяют резину, некоторые виды полиэтилена, сургуч, парафин, а также вызывают коррозию большинства металлов. Такая реакционная способность эфирных масел обеспечивается наличием двойных связей, поэтому следует соблюдать требования к хранению эфирных масел:

• хранить в темном прохладном месте;

• содержать в темной стеклянной таре;

• во флаконе над эфирным маслом не должно быть объема воздуха, или он должен быть минимальным;

• соблюдать сроки хранения эфирных масел, особенно эфирных масел из кожуры цитрусовых.

1.3. Изготовление эфирных масел

1.3.1. Сырьё для изготовления эфирных масел

Эфирные масла получают из различных растений, известных под общим названием душистых, эфирномасличных, или ароматических. Эти растения обладают определенным запахом, обусловленным присутствием эфирных масел и смолистых веществ. В мире известно около 2500 видов душистых растений.

Из всех известных растений, содержащих эфирные масла, промышленное значение имеет только около 200. Остальные не используются потому, что обладают либо неинтересным составом масла, либо слишком малым его содержанием. В связи с этим под эфирномасличным сырьем следует подразумевать такой растительный материал, который содержит эфирное масло нужного качества в количествах, достаточных для промышленной переработки.

Эфирное масло распределяется по органам растения неравномерно. Чаще всего оно сосредоточивается в каком-нибудь одном органе (листьях, цветках, корнях, плодах) или в нескольких органах (листьях и цветках, листьях и стеблях). Например, в розе эфирное масло находится в цветках, герани розовой - в листьях, ветиверии - в корнях, в мяте и базилике эвгенольном - в листьях и соцветиях, лавре благородном и эвкалиптах - в листьях и молодых ветвях, поэтому в промышленности принято использовать не все растение, а только ту его часть, которая содержит наибольшее количество эфирного масла Это так называемая промышленная часть эфирномасличного растения, или эфирномасличное сырье. На практике к сырью нередко относятся органы растений, которые фактически не содержат эфирного масла и являются балластом, как, например, стебли мяты, герани, базилика эвгенольного, непеты, лаванды и др. Для подобного сырья очень важно соотношение органов масличных и балластных Содержание эфирного масла в таком сырье в значительной мере определяется данным показателем. Оно понижается с увеличением доли балластных органов. Содержание эфирного масла в различных видах эфирномасличного сырья колеблется в широких пределах: в соцветиях акации белой и ландыша оно составляет 0,04%; цветке розы 0,06-0,20%; соцветиях лаванды 1,0-2,0%; плодах фенхеля 4,0-6,0%; плодах бадьяна - до 11,5%; бутонах гвоздичного дерева - до 22%.

Сырьё для получения эфирных масел в разных случаях может быть как свежим (например, лепестки жасмина, которые должны быть собраны строго в 4 часа утра и немедленно погружены в резервуар для анфлеража), так и вяленым (цветы голубой ромашки). Процент содержания у растения эфирного масла по отношению к общей массе варьирует (так, из 100 кг листьев эвкалипта получают до 3 кг благовоний, а из 100 кг смолы коммифора – всего 350-400 г эфирного масла мирры).

Помимо изготовления эфирных масел натуральным путем, то есть из частей растений, существует производство масел из продуктов нефтепереработки и каменноугольной смолы. Наиболее распространенные из них – производные бензола и альдегидов. Особую озабоченность вызывают фталаты, которые часто используют в ароматической композиции в качестве стабилизатора и фиксатора. Такие эфирные масла называют синтетическими. Химические вещества напоминают хорошо известные запахи: бензилацетат— запах жасмина, дифениловый эфир — герани, изобарнилацетат — фиалки, ацетат линалоола — бергамота и лаванды, фенилэтиловый спирт — розового масла и т.д.

1.3.2. Производство эфирных масел

Существует множество различных способов получения эфирного масла. Некоторые из них применяются с незапамятных времен, другие - более современны и соответственно намного продуктивнее. Преимущество должно отдаваться щадящим способам, так как ароматные масла весьма «чувствительны» и легко улетучиваются. При неосторожном и неправильном обращении их качество заметно ухудшается, поэтому тщательное соблюдение технологии является необходимым условием при получении масел. Если эфирные масла содержатся в форме гликозидов, то в таком случае их необходимо освободить ферментативным расщеплением до свободного состояния, иначе его получить невозможно. Для этого используются ферменты, содержащиеся в самом растении. Сначала сырье измельчают и растирают с водой. Затем при температуре 5060ºнастаивают в течение нескольких часов: в это время идет распад гликозидов и образуются душистые вещества.

В зависимости от характера сырья и основных свойств масел для их извлечения применяют тот или иной способ, позволяющий получить наибольший выход и наилучшее качество.

1. Если эфирное масло находится в больших количествах в крупных хранилищах (например, в околоплоднике цитрусовых), то используют метод прессования или выжимания, т.е. механический способ.

2. Если содержится сравнительно много душистого масла в сырье и масло термостабильное, то используют методы дистилляции, а именно:

а) метод перегонки с водой; б) метод перегонки с водяным паром;

в) метод перегонки с водяным паром при повышенном давлении; г) метод перегонки с водяным паром при пониженном давлении.

3. Если компоненты масла термолабильны и подвергаются деструкции, то используют методы экстрагирования. Различают:

а) экстракцию низкокипящими растворителями (этиловый эфир, метилен хлорид, петролейный эфир, ацетон и др.);

б) экстракцию сжиженными газами (пропан, бутан, углекислота);

в) экстракцию жирами (мацерация цветочного сырья жирным маслом с

нагреванием и без него).

4. Для термолабильных масел также используют так называемый методы поглощения, которые можно разделить на:

–анфлераж - выделяющееся эфирное масло из свежесобранного сырья (преимущественно из цветков) поглощается высококачественными жирами;

–динамическая сорбция – поглощение масел сорбентами (активированный уголь, силикагель).

Конечные продукты, получающиеся при первых двух способах, называются эфирными маслами, при третьем – экстракционными эфирными масламии при четвертом – цветочными помадами.

1.3.3. Применение эфирных масел

• Парфюмерия:  они придают духам и одеколонам уникальный аромат и могут улучшить их стойкость.

• Изготовление лекарственных препаратов:  эфирные масла, содержащие антиоксиданты и противомикробные компоненты, могут помочь укрепить иммунную систему и защитить организм от инфекций и заболеваний.

• Изготовление бытовой химии: эфирные масла можно добавлять в чистящие средства для дома, чтобы придать им приятный аромат и дополнительные полезные свойства (например, антибактериальное действие).

• Изготовление средств для ухода за волосами и кожей: эфирные масла могут быть добавлены в лосьоны, кремы, гели для душа, маски для лица и другие продукты для ухода за кожей, чтобы улучшить ее состояние, увлажнить, питать и бороться с различными проблемами.

• Ароматерапия: эфирные масла используются для создания ароматерапевтических смесей, которые помогают улучшить настроение, облегчить стресс и улучшить общее самочувствие.

• Кулинария: некоторые эфирные масла, такие как масло корицы, гвоздики, ванили, апельсина и лимона, используются в кулинарии для придания блюдам приятного аромата и вкуса.

2. Практическая часть

2.1. Приготовление и обнаружение эфирных масел

Рецепт №1 метод анфлеража

Данный рецепт позволит нам приготовить мандариновое масло в домашних условиях. Для этого взяли 3 мандарина, почистили их, кожуру измельчили на мелкой терке. Залили50 мл оливковым маслом, чтобы корочки были полностью покрыты. Поместили в темное место на 4 дня. После поставили банку на водяную баню на 30 минут. Получившуюся жидкость процедили, корочки отжали. Полученное масло хранить в прохладном месте (Приложение 1).

Рецепт №2 метод перегонки

Для этого и последующих рецептов нам понадобится установка для перегонки, которая состоит из:(Приложение 2)

• Круглодонной колбы

• Соединительной трубки (каплеуловитель)

• Обратного холодильника

• Колбы Эрльмейера (коническая)

• Штатива

• Плитки (для нагревания)

Проводили 4 разные перегонки:

1. Из листьев мандарина

2. Из мандариновой кожуры

3. Из апельсиновой кожуры

4. Из веточек пихты

Опыт№1 Получение эфирного масла из мандариновых листьев.

В колбу аппарата для перегонки добавили мандариновые листочки и 50 мл 20% раствора хлорида натрия. Процесс велся непрерывно около 6 часов , в результате мы получили около 20 мл маслянистой жидкости с неприятным запахом(Приложение 3).

Предполагаю, что для сохранности листьев была проведена обработка консервирующими веществами, которые тоже выделились и дали неприятный запах.

Опыт№2 Определение наличия эфирного масла в полученной жидкости.

В образец №4 добавили раствор перманганата калия, в ходе реакции не произошло обесцвечивание, что показывает очень малое содержание эфирных масел в полученной жидкости(Приложение 4).

Опыт№3Получение эфирного масла из мандариновых корочек.

В колбу аппарата для перегонки добавили мандариновые корочки 50 мл 20% раствора хлорида натрия. Процесс велся непрерывно около 6 часов , в результате мы получили около 20 мл маслянистой жидкости с неприятным запахом(Приложение5).

Опыт№4Определение наличия эфирного масла в полученной жидкости.

В образец №1 добавили раствор перманганата калия, в ходе реакции произошло обесцвечивание за 11 секунд, что показывает большое количество содержания эфирных масел в полученной жидкости(Приложение6).

Опыт№5Получение эфирного масла из апельсиновых корочек.

В колбу аппарата для перегонки добавили апельсиновые корочки, предварительно хорошо промыв их мыльным раствором и 50 мл 20% раствора хлорида натрия. Процесс велся непрерывно около 6 часов, в результате мы получили около 20 мл маслянистой жидкости с приятным запахом апельсина(Приложение 7).

Опыт№6Определение наличия эфирного масла в полученной жидкости.

В образец №2 добавили раствор перманганата калия, в ходе реакции произошло обесцвечивание за 8 секунд, что показывает большое количество содержания эфирных масел в полученной жидкости(Приложение 8).

Опыт№7Получение эфирного масла из веточек пихты.

В колбу аппарата для перегонки добавили свежие пихтовые веточки, предварительно хорошо промыв их мыльным раствором и 50 мл 20% раствора хлорида натрия. Процесс велся непрерывно около 6 часов, в первый день результате мы получили около 25 мл маслянистой жидкости с приятнымхвойным запахом . Во второй день мы вновь повторили процесс и получили 30 мл маслянистой жидкости с приятным хвойным запахом. Также визуально было видно наличие капелек масла на поверхности жидкости и на стенках(Приложение 9).

Опыт№8Определение наличия эфирного масла в полученной жидкости.

В образец №3 добавили раствор перманганата калия, в ходе реакции произошло медленное обесцвечивание, которое заняло по времени 1 минуту (Приложение 10).

После проведения последнего опыта с образцом №3 у меня возник вопрос: почему последний образец обесцветился по времени дольше всех, хотя в колбе было видно, что в полученной жидкости масло буквально плавает на поверхности, а также немного осело на стенках. Поэтому я взяла шпатель и соскребла масло, осевшее на стенках. Затем обмакнула им фильтровальную бумагу, добавила раствор перманганата калия, и образец обесцветился за 4 секунды. Тем самым я доказала, что в последнем образце, масло получилось более качественнее, т.к. визуально его можно было обнаружить как на поверхности ,так и на стенках колбы. Реакция выделения его из дистиллята прошла более качественнее чем в других случаях (Приложение 11).

Зависимость количественного состава эфирного масла в дистилляте, от времени обесцвечивания(Приложение 12).

Таблица 1

Опыт№9 Изготовление питательного крема для рук с добавлением полученного эфирного масла.

Для приготовления крема нам понадобятся:

• Пчелиный воск 20 г

• Оливковое масла 100 мл

• эфирные масла из пихты и мандарина

В растопленный на водяной бане воск, было добавлено оливковое масло, состав перемешали до однородной консистенции. Составу дали остыть до 40° C и разделили смесь по двум емкостям, в одну добавили пихтовый дистиллят, в другое - масло, изготовленное дома из мандариновых корочек. Разместили по заранее заготовленным баночкам (Приложение 13).

2.2. Сравнение свойств кремов

Опыт№10 Сравнительная характеристика полученных кремов и крема, купленного в магазине с подобным составом.

Таблица 2

Опыт№11 Определение содержания натуральных растительных масел.

Для опыта используется 5% раствор перманганата калия (марганцовка), KMnO₄. Образцы кремов помещаем в чашку Петри и добавляем каплю перманганата калия, если в креме есть натуральные масла, то произойдет изменение цвета (Приложение 14).

Таблица 3

Опыт№12 Определение рН кремов

Водородный показатель указывает на наличие среды вещества. Если он равен 7, то среда нейтральная, если меньше, то кислая, если больше, щелочная (Приложение 15).

Таблица 4

Выводы

1. Эфирные масла –натуральный и полезный продукт, который имеет разные сферы применения.

2. Эфирные масла – это летучие вещества, которые вырабатываются эфирномасличными растениями. Их называют эфирными из-за легкого испарения, а маслами, потому что они жирные на ощупь, легче воды и не смешиваются с ней.

3. В школьной лаборатории и дома было приготовлено эфирное масло двумя разными способами.

4. Проанализировав полученные масла, провели качественные реакции на содержание растительных компонентов.

5. Приготовленный косметический продукт содержит только натуральные компоненты и может применятся для питания кожи рук.

Заключение

Тема эфирных масел актуальна в настоящее время. В ходе проекта были получены эфирные масла, в домашних условиях из доступных продуктов методом анфлеража, собрана установка для получения эфирного масла методом дистилляции. Обнаружение эфирных масел проводилось при помощи реакции с перманганатом калия, результат которой показал наличие его в дистилляте. А также определили зависимость количественного состава эфирного масла в дистилляте от времени обесцвечивания перманганата. Был приготовлен косметический продукты, а именно питательные крема для рук, с добавлением полученного эфирного масла, проведен сравнительный анализ кремов, изготовленных своими руками и крема, купленного в магазине с такой же восковой основой. В ходе опытов было выяснено, что крем, купленный в магазине имеет содержание натуральных растительных масел в достаточном количестве, потому что время обесцвечивание такое же, как у самодельных кремов. Однако среда покупного крема слабокислая. Это может свидетельствовать о том, что в состав крема входят консерванты, которые обеспечивают долгий срок годности. Среда приготовленных мною кремов нейтральная, что говорит о натуральности их состава.

В настоящее время производитель в погоне за прибылью предлагает на рынке большое количество "натуральных продуктов", в качестве и происхождении которых нельзя быть уверенным на сто процентов. Поэтому рекомендую изготовить такие продукты своими руками. Только в таком случае они могут принести пользу.

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

1. Плитка

2. Круглодонная колба

3. Каплеуловитель

4. Штатив

5. Обратный холодильник

6. Коническая колба

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12

Приложение 13

П риложение 14

Приложение 15

Список литературы и интернет-ресурсов

1. Химия: Углубленный уровень: 10 класс: учебник / В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.И. Теренин, А.А. Дроздов, В.В. Лунин; под ред. В.В. Лунина. - 7-е изд., стереотип.- М. : Дрофа, 2020. - 446, (2) с. : ил. - (Российский учебник)

2. https://xn----dtbjalal8asil4g8c.xn--p1ai/parfyumeriya/istoriya-efirnyih-masel.html Сайт содержит информацию об истории возникновения эфирных масел.

3. https://studfile.net/preview/6761345/page:81/ Сайт содержит информацию о методах получения эфирных масел.

4. https://studfile.net/preview/7122358/page:10/ Сайт содержит информацию о синтетических эфирных маслах.

5. https://studfile.net/preview/1152201/page:2/ Сайт содержит информацию о свойствах эфирных масел.

6. https://ecogolik.ru/blog-siberina-28065/sposoby-polucheniya-efirnykh-masel/ Сайт содержит информацию о методах получения эфирных масел.

7. https://zdorovyikrasota.blogspot.com/2012/11/blog-post_24.html Сайт содержит информацию о способах приготовления крема с использованием эфирных масел.