Выбор технологических параметров процесса сверхкритической экстракции с применением модели количественного соотношения «структура – свойство»

D. S. Komarova; K. M. Demkin; A. I. Artemiev; N. V. Menshutina

doi:10.6060/rcj.2026702.7

D. S. Komarova Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева https://orcid.org/0009-0001-1313-0141
K. M. Demkin Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева https://orcid.org/0000-0002-3299-6397
A. I. Artemiev Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева https://orcid.org/0000-0001-8388-4806
N. V. Menshutina Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева https://orcid.org/0000-0001-7806-1426

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2026702.7

Ключевые слова: модели количественного соотношения «структура – свойство», сверхкритический флюид, растворимость, сверхкритическая экстракция

Аннотация

В представленной работе предложен подход для выбора технологических параметров процесса сверхкритической флюидной экстракции c применением разработанной модели растворимости органических веществ в сверхкритическом диоксиде углерода. При разработке модели растворимости веществ в сверхкритическом диоксиде углерода использован метод количественного соотношения «структура–свойство» (Quantitative Structure – Property Relationship). Данный метод позволяет устанавливать зависимости между молекулярной структурой соединений и их физико-химическими свойствами. При разработке модели применялась база данных по растворимости веществ в сверхкритическом диоксиде углерода при различных значениях температуры и давления. Для определения групп (кластеров) веществ со схожей молекулярной структурой был применен алгоритм кластеризации: «иерархическая основанная на плотности пространственная кластеризация для приложений с шумами». Для полученных кластеров разработаны модели прогнозирования растворимости веществ в сверхкритическом диоксиде углерода на основе модифицированного уравнения Крастила. В ходе исследовательской работы проведена сверхкритическая экстракция эвгенола из бутонов гвоздики (Syzygium aromaticum). Экстракция осуществлялась при различных значениях температуры и давления сверхкритического диоксида углерода. Количественное содержание эвгенола в полученных экстрактах определялось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Проведено сопоставление экспериментально полученных значений выхода эвгенола с рассчитанными значениями растворимости эвгенола. Полученные результаты демонстрируют согласованность экспериментальных и расчетных данных и указывают на перспективность применения моделей количественного соотношения «структура – свойство» растворимости веществ в сверхкритическом диоксиде углерода для выбора параметров процесса сверхкритической экстракции, таких как температура и давление.

Для цитирования:

Комарова Д.С., Демкин К.М., Артемьев А.И., Меньшутина Н.В. Выбор технологических параметров процесса сверхкритической экстракции с применением модели количественного соотношения «структура – свойство». Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2026. Т. LXX. № 2. С. 57-62. DOI: 10.6060/rcj.2026702.7.

Биографии авторов

D. S. Komarova, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Аспирант 2-го года обучения кафедры химического и фармацевтического инжиринга, м.н.с. кафедры ХФИ

K. M. Demkin, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Аспирант 2-го года обучения кафедры химического и фармацевтического инжиниринга, младший научный сотрудник кафедры химического и фармацевтического инжиниринга, заведующий лабораторией кафедры химического и фармацевтического инжиниринга

A. I. Artemiev, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

К.т.н., старший преподаватель кафедры химического и фармацевтического инжиниринга, старший научный сотрудник кафедры химического и фармацевтического инжиниринга

N. V. Menshutina, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Д.т.н., профессор, член-корр. Швейцарской академии наук, зав.кафедрой химического и фармацевтического инжиниринга, почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации, Член Экспертного совета ВАК по химической технологии, Член Швейцарского Фармацевтического Сообщества, Эксперт РАН. Награждена почётной грамотой Президента Российской Федерации за заслуги в научной и педагогической деятельности и подготовке квалифицированных специалистов, награждена Орденом II степени за «Заслуги перед химической индустрией России».

Литература

Меньшутина Н.В., Казеев И.В., Артемьев А.И., Бочарова О.А., Худеев И.И. // Известия вузов. Химия и хим. технология. 2021. Т. 64. № 6. С. 4–19. DOI: 10.6060/ivkkt.20216406.6405.

Lucía López-Hortas, Paula Rodríguez, Beatriz Díaz-Reinoso, Marisa C. Gaspar, Hermínio C. de Sousa, Mara E.M. Braga, Hermínia Domínguez // J. Supercrit. Fluids. 2022. V. 188. P. 105652. DOI: 10.1016/j.supflu.2022.105652.

Uwineza P.A., Waśkiewicz A. // Molecules. 2020. V. 25. N. 17. P. 3847. DOI: 10.3390/molecules25173847.

Nikolai P., Rabiyat B., Aslan A., Abdulagatov I. // J. Therm. Sci. 2019. V. 28. N. 3. P. 394–430. DOI: 10.1007/s11630-019-1118-4.

Гордионок И.А., Суслова Е.Н., Лебедев А.Е. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 9. С. 103-110. DOI: 10.6060/ivkkt.20246709.7008.

Sun Y., Zhang W., Tian J., Meng Y., Zhang L. // Molecules. 2023. V. 28. N 16. P. 6154. DOI: 10.3390/molecules28166154.

Vafaei N., Rempel C.B., Scanlon M.G., Jones P.J., Eskin M.N. // AppliedChem. 2022. V. 2. N 2. P. 68–92. DOI: 10.3390/appliedchem2020005.

Li L., Chen M., Zeng Y., Liu G. // Adv. Sustainable Syst. 2022. V. 6. N 7. P. 2200055. DOI: 10.1002/adsu.202200055.

Le T.H. // Food Humanity. 2025. V. 5. P. 100787. DOI: 10.1016/j.foohum.2025.100787.

Makarov D.M., Kalikin N.N., Budkov Y.A. // Ind. Eng. Chem. Res. 2024. V. 63. N 3. P. 1589–1603. DOI: 10.1021/ acs.iecr.3c03208.

Худеев И.И., Лебедева Е.С., Артемьев А.И., Казеев И.В., Меньшутина Н.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 3. С. 108-118. DOI: 10.6060/ivkkt.20236603.6737.

Krishnegowda R., Ravindra M.R., Sharma M. // J. Food Process Eng. 2021. V. 44. N. 6. P. e13692. DOI: 10.1111/ jfpe.13692.

Makarov D.M., Kalikin N.N., Budkov Y.A., Gurikov P., Kruchinin S.E., Jouyban A., Kiselev M.G. // J. Chem. Inf. Model. 2025. V. 65. N 8. P. 4043–4056. DOI: 10.1021/ acs.jcim.5c00432.

Матюшкина Ю.И., Шабарин А.А. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2025. Т. LXIX. № 3. С. 79-85. DOI: 10.6060/rcj.2025693.8.

Свергузова С.В., Гафаров Р.Р., Шайхиев И.Г., Четвериков А.В., Сапронова Ж.А. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2024. Т. LXVIII. № 2. С. 60-66. DOI: 10.6060/rcj.2024682.8.

Balbinot Filho C.A., Dias J.L., Rebelatto E.A., Lanza M. // Food Eng. Rev. 2023. V. 15. N. 3. P. 466–490. DOI: 10.1007/s12393-023-09343-5.

Sukhachev V.S., Dmitriev A.V., Ivanov S.M., Savosina P.I., Druzhilovskiy D.S., Filimonov D.A., Poroikov V.V. // Pharm. Chem. J. 2024. V. 58. N 9. P. 1388–1396. DOI: 10.1007/s11094-025-03286-3.

Rudik A., Dmitriev A., Lagunin A., Filimonov D., Poroikov V. // Molecules. 2022. V. 27. N 18. P. 5875. DOI: 10.3390/molecules27185875.

Uchôa Lopes C.M., Saturnino de Oliveira J.R., Holanda V.N., Rodrigues A.Y.F., Martins da Fonseca C.S., Galvão Rodrigues F.F., da Costa J.G.M. // Separations. 2020. V. 7. N 2. P. 35. DOI: 10.3390/separations7020035.

Gurikov P., Lebedev I., Kolnoochenko A., Menshutina N. // Comput. Aided Chem. Eng. 2016. V. 38. P. 1587–1592. DOI: 10.1016/B978-0-444-63428-3.50269-1.

Komarova D.S., Lebedev I.V., Funtikova A.R., Menshutina N.V. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2025. V. 19. N 7. P. 1596–1603. DOI: 10.1134/S1990793125701039.

Kaneko H. // Chemom. Intell. Lab. Syst. 2024. V. 246. P. 105084. DOI: 10.1016/j.chemolab.2024.105084.

Artemiev A.I., Demkin K.M., Kazeev I.V., Menshutina N.V. // Biochem. Suppl. Ser. B. 2024. V. 18. N 4. P. 323–330. DOI: 10.1134/S1990750824600511.

Dighe V.V., Gursale A.A., Sane R.T., Menon S., Patel P.H. // Chromatographia. 2005. V. 61. N 9. P. 443–446. DOI: 10.1365/s10337-005-0527-6.