Poznaj najbardziej tradycyjne i zaawansowane techniki ekstrakcji olejów roślinnych
Oleje roślinne to tłuszcze pozyskiwane z roślin. Chociaż inne części, takie jak korzenie, gałęzie i liście, można wykorzystać do uzyskania oleju roślinnego, ekstrakcja odbywa się prawie wyłącznie z nasion. Oleje są tworzone przez trójgliceryny (będące połączeniem trzech kwasów tłuszczowych z cząsteczką glicerolu) i ze względu na ten niepolarny charakter chemiczny są nierozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych.
Różnorodność źródeł olejów roślinnych prowadzi do dużej zmienności procentowej ekstrakcji. Typowe technologie to ekstrakcja metodą tłoczenia mechanicznego, przy mniejszych skalach i zleceniach inwestycyjnych oraz ekstrakcja chemiczna, przy większych skalach i inwestycjach, w których wykorzystuje się do tego rozpuszczalniki, natomiast najbardziej zaawansowane ekstrakcję przeprowadza się za pomocą płynu nadkrytycznego i enzymów.
Niezależnie od zastosowanego procesu ekstrakcji, przygotowanie surowca zwykle przechodzi przez kilka początkowych etapów przed samą ekstrakcją: czyszczenie, łuszczenie (czyli oddzielenie łusek, jeśli występuje), mielenie, walcowanie i gotowanie.
Z chemicznego punktu widzenia nie ma sposobu, aby wybrać najbardziej efektywną metodologię ekstrakcji tych związków, na którą może wpływać kilka czynników, takich jak rodzaj rośliny, rozpuszczalnik użyty do ekstrakcji, wielkość cząstek, czas i temperatura ekstrakcja.
Z punktu widzenia ochrony środowiska wybór staje się łatwiejszy. Metoda tłoczenia jest najbardziej naturalna, daje olej wyższej jakości i nie generuje toksycznych odpadów.
Poniżej możesz dowiedzieć się więcej o każdej metodzie, a stamtąd dokonać bardziej świadomego wyboru produktów, które kupujesz, zgodnie z wpływem na środowisko generowanym przez każdą z nich.
Tłoczenie olejów roślinnych
Ekstrakcja w prasie to proces szeroko stosowany dziś do ekstrakcji olejów roślinnych na małą skalę, aby sprostać lokalnym wymaganiom spółdzielni, małych produkcji itp.
Nasiona lub migdały zawierające od 30% do 50% oleju można poddawać ekstrakcji oleju w prasach ciągłych, zwanych ekspellerami , lub w prasach hydraulicznych (proces okresowy). Proces ten można stosować w przypadku rącznika rycynowego, babassu, orzechów brazylijskich i ogólnie migdałów, to znaczy materiałów o niskiej wilgotności (poniżej 10%) i obecności materiału włóknistego.
Prasy ciągłe są wyposażone w niekończącą się śrubę lub śrubę, która miażdży materiał, uwalniając olej. Prasy hydrauliczne (prasowanie nieciągłe) mają perforowany cylinder, w którym porusza się tłok dociskający surowiec (który znajduje się wewnątrz worka z tkaniny lub płótna).
W tym procesie występuje duże tarcie wewnętrzne, które podnosi temperaturę materiału i oleju, a zatem termin „tłoczenie na zimno” nie ma zastosowania lub jest bardzo trudny do osiągnięcia w tych warunkach. Nawet jeśli nie nagrzewa się przed prasowaniem, to wytworzone ciepło jest wystarczające do podwyższenia temperatury sprzętu, placek (będący materiałem pozostałym po prasowaniu) częściowo odtłuszczony, a olej.
Podczas tłoczenia ekstrakcja oleju nie jest zakończona, a uzyskany placek może mieć wysoką resztkową zawartość oleju, co może sprzyjać rancyfikacji materiału, jeśli jest przechowywany przez długi czas. W takim przypadku, jeśli surowiec zawiera 50% oleju, przy tłoczeniu 100 kg surowca nie otrzyma się 50 kg oleju, ale mniejszą ilość oleju i częściowo odtłuszczony placek. Wydajność ekstrakcji zależy od wyposażenia, warunków procesu i surowca.
Zatem prasowanie materiałów o niskiej zawartości oleju może nie być opłacalne ekonomicznie. Z drugiej strony oleje o dużej wartości dodanej, np. W kosmetyce, mogą umożliwić proces ekstrakcji olejku poprzez tłoczenie na taką skalę.
Olej otrzymywany z tłoczenia jest ropą naftową iw zależności od użytego surowca może to być ciemne i obecne osady. Ponieważ te oleje nie są rafinowane, po podgrzaniu tworzą ciemny osad. Smak nie będzie taki sam jak w przypadku olejów rafinowanych i wszystkie te czynniki mogą prowadzić do odrzucenia produktu.
W podejściu środowiskowym jest to metoda, która powoduje najmniejszy wpływ, ponieważ nie wykorzystuje i nie generuje toksycznych produktów i odpadów.
Ekstrakcja rozpuszczalnikiem organicznym
Podczas ekstrakcji rozpuszczalnikiem organicznym ziarna są kruszone w celu ułatwienia penetracji rozpuszczalnika (m.in. heksan - pochodna ropy naftowej, eter etylowy, etanol, metanol). Oleje migrują z nasion do rozpuszczalnika, ponieważ mają z nim większe powinowactwo, a wtedy konieczne jest odzyskanie rozpuszczalnika, który można ponownie wykorzystać w procesie.
Najczęściej stosowany jest do usuwania oleju z nasion, z jedną wadą: możliwością termicznej degradacji wielu korzystnych składników, które w tym procesie są tracone, w zależności od warunków stosowanych przy tradycyjnej ekstrakcji, oprócz konieczności eliminacji oleju odpadowego. organiczny rozpuszczalnik olejowy. Dlatego wymaga ścisłej kontroli takich czynników, jak dobór stosowanego rozpuszczalnika, czasu i temperatury ekstrakcji oraz samego procesu produkcyjnego, który, jeśli nie zostanie dobrze przeprowadzony, może spowodować wyciek tych toksycznych rozpuszczalników, zanieczyszczając środowisko i odurzając ludzi. .
Ekstrakcja za pomocą rozpuszczalników organicznych może być w niektórych przypadkach skuteczna, ale staje się agresywna dla środowiska ze względu na stosowane produkty i odpady powstające podczas stosowania substancji toksycznych, takich jak np. Pochodne ropy naftowej, które, ponieważ pochodzą ze źródeł nieodnawialnych. odnawialne, mogą spowodować poważne szkody w ekosystemie.
Ekstrakcja płynem nadkrytycznym
Co to jest płyn nadkrytyczny?
Kiedy związek jest ograniczony do określonej przestrzeni, gaz i ciecz są ze sobą w równowadze. Ogrzewając system, wewnętrzne właściwości obu zbiegają się w tym samym punkcie, aż będą identyczne (na przykład gęstość, lepkość, współczynnik załamania światła, przewodność cieplna itp.). Ten punkt nazywany jest punktem krytycznym i kończy granicę faz gaz / ciecz, ponieważ od tego punktu istnieje pojedyncza faza nadkrytyczna. Płyn nadkrytyczny to zatem każda substancja znajdująca się w warunkach ciśnienia i temperatury powyżej jej krytycznych parametrów.
W tych warunkach zmieniają się różne właściwości płynów (które mogą być substancjami ciekłymi lub gazowymi), upodabniając je do niektórych gazów i cieczy. Gęstość płynu nadkrytycznego jest podobna do gęstości cieczy, jego lepkość jest podobna do gęstości gazów, a jego zdolność dyfuzyjna jest pośrednia między dwoma stanami.
Dlatego stan nadkrytyczny płynów można zdefiniować jako stan, w którym ciecz i gaz są nierozróżnialne od siebie. Ze względu na niską lepkość i dużą zdolność dyfuzyjną płyny nadkrytyczne mają lepsze właściwości transportowe niż ciecze. Te cechy zapewniają płynowi większą zdolność do działania jako rozpuszczalnik. Mogą łatwo dyfundować przez ciała stałe, usuwając olej i skutkując lepszą wydajnością ekstrakcji. Dwutlenek węgla (CO2), najczęściej używany płyn ze względu na umiarkowaną temperaturę (31,3 ° C) i ciśnienie krytyczne (72,9 atm), jest w stanie gazowym w temperaturze pokojowej.
Ta metodologia jest uważana za pożądaną, ponieważ nie uwalnia toksycznych pozostałości rozpuszczalników do środowiska i ma tę zaletę, że uzyskuje się produkty bezrozpuszczalnikowe, ponieważ oddzielenie substancji rozpuszczonej (w tym przypadku oleju) i rozpuszczalnika (zależy od zastosowanego typu, najczęściej występuje CO2) występuje na skutek zmian ciśnienia i / lub temperatury, tak że zastosowany rozpuszczalnik jest w tych warunkach gazowy. Dodatkowo metoda ta jest wskazana, gdy istnieje niebezpieczeństwo termicznej degradacji ekstraktów, gdyż jej operacyjna kontrola pozwala na stosowanie umiarkowanych temperatur.
Przemysł spożywczy, kosmetyczny i farmaceutyczny jest zainteresowany ekstrakcją nadkrytyczną w celu zastąpienia konwencjonalnych procesów ekstrakcji (takich jak ekstrakcja rozpuszczalnikami organicznymi i hydrodestylacja) w celu uzyskania olejków eterycznych i oleożywic. Ekstrakcja nadkrytyczna daje ekstrakty wolne od pozostałości i można ją przeprowadzić w niskich temperaturach, zachowując jakość związków, które ulegają degradacji w wysokich temperaturach. Płyn nadkrytyczny ma nadal wysoką selektywność dzięki zmianom temperatury i ciśnienia roboczego, dzięki czemu można określić optymalne warunki ekstrakcji określonych substancji, a tym samym uzyskać lepsze wydajności.
Główną wadą ekstrakcji nadkrytycznej jest wysokie ciśnienie wymagane do operacji, która wymaga zbyt kosztownego sprzętu, co podnosi koszt produktu końcowego. Inne zalety, takie jak na przykład wysoka czystość ekstraktów i duża wydajność procesu, mogą sprawić, że będzie on opłacalny do stosowania w żywności.
Dlatego należy przeprowadzić badania w celu optymalizacji tych procesów i obniżenia ich kosztów, czyniąc je skuteczną alternatywą dla kontroli utleniania lipidów w olejach, tłuszczach i tłustych produktach spożywczych, także ze względu na mniejszy wpływ na środowisko w porównaniu z metodą. najczęściej stosowana obecnie, czyli ekstrakcja rozpuszczalnikami organicznymi.
Ekstrakcja enzymami
Enzymy to grupa substancji organicznych o charakterze białkowym, które są zdolne do przyspieszania reakcji chemicznych. Są obecne w naszych ważnych procesach, takich jak między innymi trawienie pokarmu, rozkład związków.
Ekstrakcja enzymatyczna polega na zastosowaniu enzymów, które wykorzystują cząsteczki wody do rozbijania ścian komórkowych warzyw, uwalniając olej do środowiska wodnego. Olej jest oddzielany od wody przez odwirowanie, dzięki czemu produkt jest czystszy niż na przykład proces, w którym wykorzystuje się rozpuszczalniki organiczne.
Technologia ta pojawia się jako potencjalna alternatywa dla ekstrakcji olejów roślinnych, ponieważ stosowanie rozpuszczalników ropopochodnych powinno w przyszłości zostać zastąpione bardziej zrównoważonymi procesami technologicznymi, aby sprostać wymaganiom rządowych agencji ochrony środowiska. Ze względu na wysoki koszt komercyjnych enzymów, przemysłowe zastosowanie tego procesu ogranicza się do tej pory do otrzymywania oliwy z oliwek dodawanej podczas tłoczenia oliwek w celu usprawnienia procesu ekstrakcji.
Zastosowanie enzymów macerujących zwiększa ilość antyoksydantów i witaminy E w oliwie z oliwek z pierwszego tłoczenia, ogranicza indukcję jełczenia (degradacja tłuszczów, która nadaje charakterystyczny smak i zapach), zwiększa wydajność ekstrakcji, poprawia frakcjonowanie w wirowanie i wytwarza olej o niskiej zawartości wilgoci.
Ekstrakcja wodno-enzymatyczna jest bardzo interesującym procesem, szczególnie w przypadku mokrych materiałów lub mokrych miazg owocowych, w których woda jest wykorzystywana jako środek transportu oleju. Miazgę lub nasiona oleiste kruszy się, rozcieńcza wodą i dodaje się enzymy w celu rozbicia ściany komórkowej i uwolnienia oleju. Temperatura procesu jest niska, od (40 ° C do 60 ° C) na ogół i bliska optymalnej temperaturze aktywności enzymu. Po kontakcie z mieszaniem wymagane jest odwirowanie w celu oddzielenia ciał stałych i fazy ciekłej, a następnie ponowne odwirowanie w celu oddzielenia oleju i wody.
Ciało stałe należy skierować do innych procesów odzysku białka, w zależności od nasion oleistych, a następnie poddać je suszeniu lub innym procesom odzyskiwania. Fazę wodną należy traktować jako ścieki. Jest to interesujący proces, ale nadal napotyka przeszkody ze względu na emulgowanie między wodą a olejem oraz koszt enzymów.
Teraz, gdy znasz już główne metody pozyskiwania olejów roślinnych, możesz dokonać bardziej świadomego wyboru przy zakupie. Sprawdź jego zalety w artykule: „Oleje roślinne: poznaj zalety i właściwości kosmetyczne”.
