Verstehen Sie die traditionellsten und fortschrittlichsten Extraktionstechniken von Pflanzenölen
Pflanzenöle sind aus Pflanzen gewonnene Fette. Obwohl andere Teile wie Wurzeln, Zweige und Blätter zur Gewinnung von Pflanzenöl verwendet werden können, erfolgt die Extraktion fast ausschließlich aus den Samen. Öle werden durch Triglycerine (die Vereinigung von drei Fettsäuren mit einem Glycerinmolekül) gebildet und sind aufgrund dieser unpolaren chemischen Natur in Wasser unlöslich und in organischen Lösungsmitteln löslich.
Die Vielfalt der Pflanzenölquellen führt zu einer großen Variabilität der Extraktionsprozentsätze. Die üblichen Technologien sind die Extraktion durch mechanisches Pressen mit kleineren Maßstäben und Investitionsaufträgen sowie die chemische Extraktion mit größeren Maßstäben und Investitionen, bei denen Lösungsmittel verwendet werden, während die fortschrittlichsten die Extraktion mit überkritischen Flüssigkeiten und Enzymen durchführen.
Unabhängig vom verwendeten Extraktionsverfahren durchläuft die Aufbereitung des Rohmaterials normalerweise einige erste Schritte vor der Extraktion selbst: Reinigung, Dekortation (dh die Trennung der Schalen, falls vorhanden), Mahlen, Walzen und Kochen.
Aus chemischer Sicht gibt es keine Möglichkeit, die effizienteste Methode zur Extraktion dieser Verbindungen auszuwählen, die durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden kann, wie die Art der Pflanze, das bei der Extraktion verwendete Lösungsmittel, die Größe der Partikel, die Zeit und die Temperatur von Extraktion.
Unter Umweltgesichtspunkten wird die Auswahl einfacher. Die Pressmethode ist die natürlichste, erzeugt ein Öl höherer Qualität und erzeugt keinen Giftmüll.
Als Nächstes können Sie etwas mehr über die einzelnen Methoden erfahren und von dort aus eine bewusstere Auswahl der von Ihnen gekauften Produkte entsprechend den von den einzelnen Methoden verursachten Umweltauswirkungen treffen.
Pressen von Pflanzenölen
Die Pressenextraktion ist ein heute weit verbreitetes Verfahren zur Extraktion von Pflanzenölen in kleinem Maßstab, um den lokalen Anforderungen von Genossenschaften, kleinen Produktionen usw. gerecht zu werden.
Samen oder Mandeln, die 30% bis 50% Öl enthalten, können in kontinuierlichen Pressen, sogenannten Expellern , oder in hydraulischen Pressen (Chargenverfahren) einer Ölgewinnung unterzogen werden. Dieses Verfahren kann für Rizinusrizinus, Babassu, Paranüsse und Mandeln im Allgemeinen angewendet werden, dh für Materialien mit niedriger Luftfeuchtigkeit (unter 10%) und Vorhandensein von Fasermaterial.
Endlospressen sind mit einer Endlosschraube oder -schraube ausgestattet, die das Material zerkleinert und das Öl freisetzt. Hydraulikpressen (diskontinuierliches Pressen) haben einen perforierten Zylinder, in dem sich ein Kolben bewegt, der auf das Rohmaterial (das sich in einem Stoff- oder Segeltuchbeutel befindet) drückt.
In diesem Prozess gibt es viel innere Reibung, die die Temperatur des Materials und des Öls erhöht, und daher gilt der Begriff "Kaltpressen" nicht oder ist unter diesen Bedingungen sehr schwer zu erreichen. Selbst wenn es sich vor dem Pressen nicht erwärmt, reicht die erzeugte Wärme aus, um die Temperatur des Geräts zu erhöhen, den Kuchen (das Material, das nach dem Pressen verbleibt) teilweise entfettet und das Öl.
Beim Pressen ist die Ölextraktion nicht vollständig und der erhaltene Kuchen kann einen hohen Restölgehalt aufweisen, was bei längerer Lagerung die Rancifizierung des Materials fördern kann. In diesem Fall, wenn das Rohmaterial 50% Öl enthält, werden beim Pressen von 100 kg Material keine 50 kg Öl erhalten, sondern eine geringere Menge Öl und ein teilweise entfetteter Kuchen. Die Extraktionseffizienz hängt von der Ausrüstung, den Prozessbedingungen und dem Rohmaterial ab.
Daher sind Pressmaterialien mit einem niedrigen Ölgehalt möglicherweise nicht wirtschaftlich. Andererseits können Öle mit hohem Mehrwert, beispielsweise zur Verwendung in Kosmetika, den Prozess der Ölextraktion durch Pressen in dieser Größenordnung ermöglichen.
Das durch Pressen erhaltene Öl ist Rohöl und kann je nach verwendetem Rohmaterial dunkel sein und Sedimente enthalten. Da diese Öle nicht raffiniert werden, bilden sie beim Erhitzen einen dunklen Niederschlag. Der Geschmack ist nicht der gleiche wie der von raffinierten Ölen, und all diese Faktoren können zur Ablehnung des Produkts führen.
Unter dem Umweltansatz ist dies die Methode, die die geringsten Auswirkungen hat, da sie keine giftigen Produkte und Abfälle verwendet und keine erzeugt.
Extraktion mit organischem Lösungsmittel
Bei der Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel werden die Körner zerkleinert, um das Eindringen in das Lösungsmittel zu erleichtern (Hexan - Erdölderivat, Ethylether, Ethanol, Methanol ua). Die Öle wandern von den Samen zum Lösungsmittel, weil sie eine größere Affinität zu diesem haben, und dann ist es notwendig, die Rückgewinnung des Lösungsmittels durchzuführen, das dabei wieder verwendet werden kann.
Es wird am häufigsten verwendet, um Öl aus Samen zu entfernen, mit einem Nachteil: Die Möglichkeit des thermischen Abbaus vieler nützlicher Komponenten, die bei diesem Verfahren in Abhängigkeit von den bei der herkömmlichen Extraktion verwendeten Bedingungen verloren gehen, sowie die Notwendigkeit, Altöl zu beseitigen. organisches Öllösungsmittel. Daher ist eine strikte Kontrolle von Faktoren wie der Auswahl des verwendeten Lösungsmittels, der Extraktionszeit und -temperatur sowie des Produktionsprozesses selbst erforderlich. Wenn diese nicht gut durchgeführt werden, können diese giftigen Lösungsmittel austreten, die Umwelt verschmutzen und Menschen berauschen. .
Die Extraktion mit organischen Lösungsmitteln kann in einigen Fällen effizient sein, wird jedoch aufgrund der verwendeten Produkte und Abfälle, die bei der Verwendung toxischer Substanzen wie z. B. Erdölderivaten entstehen, aggressiv, da sie aus nicht erneuerbaren Quellen stammen. erneuerbar, kann das Ökosystem ernsthaft schädigen.
Extraktion mit überkritischer Flüssigkeit
Was ist eine überkritische Flüssigkeit?
Wenn eine Verbindung auf einen bestimmten Raum beschränkt ist, sind Gas und Flüssigkeit im Gleichgewicht miteinander. Durch Erhitzen des Systems konvergieren die intrinsischen Eigenschaften beider zum gleichen Punkt, bis sie identisch sind (z. B. Dichte, Viskosität, Brechungsindex, Wärmeleitfähigkeit usw.). Dieser Punkt wird als kritischer Punkt bezeichnet und beendet die Gas / Flüssigkeits-Grenzfläche, da ab diesem Punkt eine einzige überkritische Phase vorliegt. Überkritisches Fluid ist daher jede Substanz, die unter Druck- und Temperaturbedingungen über ihren kritischen Parametern liegt.
Verschiedene Eigenschaften von Flüssigkeiten (die eine flüssige oder gasförmige Substanz sein können) werden unter diesen Bedingungen verändert und ähneln denen einiger Gase und Flüssigkeiten. Die Dichte des überkritischen Fluids ist ähnlich der von Flüssigkeiten, seine Viskosität ist ähnlich der von Gasen und sein Diffusionsvermögen liegt zwischen den beiden Zuständen.
Daher kann der überkritische Zustand von Flüssigkeiten als der Zustand definiert werden, in dem Flüssigkeit und Gas nicht voneinander zu unterscheiden sind. Überkritische Flüssigkeiten haben aufgrund ihrer niedrigen Viskosität und hohen Diffusionskapazität bessere Transporteigenschaften als Flüssigkeiten. Diese Eigenschaften geben dem Fluid eine größere Fähigkeit, als Lösungsmittel zu wirken. Sie können leicht durch feste Materialien diffundieren, Öl entfernen und zu besseren Extraktionsausbeuten führen. Kohlendioxid (CO2), das aufgrund seiner moderaten Temperatur (31,3 ° C) und seines kritischen Drucks (72,9 atm) am häufigsten verwendeten Fluid, ist bei Raumtemperatur gasförmig.
Diese Methode wird als wünschenswert angesehen, da sie keine toxischen Lösungsmittelrückstände an die Umwelt abgibt und den Vorteil hat, lösungsmittelfreie Produkte zu erhalten, da die Trennung zwischen gelöstem Stoff (in diesem Fall Öl) und Lösungsmittel (abhängig von der verwendeten Art, dem Am häufigsten ist CO2), das aufgrund von Änderungen der Druck- und / oder Temperaturbedingungen auftritt, so dass das verwendete Lösungsmittel unter diesen Bedingungen gasförmig ist. Darüber hinaus ist dieses Verfahren angezeigt, wenn die Gefahr eines thermischen Abbaus der Extrakte besteht, da seine Betriebssteuerung die Verwendung moderater Temperaturen ermöglicht.
Die Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie ist an einer überkritischen Extraktion interessiert, um herkömmliche Extraktionsverfahren (wie Extraktion mit organischen Lösungsmitteln und Hydrodestillation) zu ersetzen und ätherische Öle und Oleoresine zu erhalten. Bei der überkritischen Extraktion entstehen rückstandsfreie Extrakte, die bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden können, wobei die Qualität der Verbindungen erhalten bleibt, die bei hohen Temperaturen abgebaut werden. Das überkritische Fluid hat immer noch eine hohe Selektivität durch Variation der Temperatur und des Betriebsdrucks, so dass die optimalen Bedingungen bestimmt werden können, um bestimmte Substanzen zu extrahieren und somit bessere Ausbeuten zu erzielen.
Der Hauptnachteil der überkritischen Extraktion ist der hohe Druck, der für den Betrieb erforderlich ist, der übermäßig teure Ausrüstung erfordert, was die Kosten des Endprodukts erhöht. Andere Vorteile, wie zum Beispiel die hohe Reinheit der Extrakte und die hohe Effizienz des Verfahrens, können es für die Anwendung in Lebensmitteln lebensfähig machen.
Daher sollten Studien durchgeführt werden, um diese Prozesse zu optimieren und ihre Kosten zu senken. Dies macht sie zu einer effizienten Alternative für die Kontrolle der Lipidoxidation in Ölen, Fetten und fetthaltigen Lebensmitteln, auch aufgrund der im Vergleich zur Methode geringeren Umweltbelastung Derzeit wird die Extraktion mit organischen Lösungsmitteln verwendet.
Extraktion mit Enzymen
Enzyme sind eine Gruppe organischer Substanzen proteinhaltiger Natur, die chemische Reaktionen beschleunigen können. Sie sind in unseren lebenswichtigen Prozessen wie der Verdauung von Nahrungsmitteln, dem Abbau von Verbindungen und vielen anderen vorhanden.
Die enzymatische Extraktion besteht aus der Verwendung von Enzymen, die Wassermoleküle verwenden, um die Zellwand von Gemüse zu durchbrechen und das Öl in das wässrige Medium freizusetzen. Das Öl wird durch Zentrifugation vom Wasser getrennt, was zu einem saubereren Produkt führt als bei dem Verfahren, bei dem beispielsweise organische Lösungsmittel verwendet werden.
Diese Technologie stellt eine potenzielle Alternative für die Gewinnung von Pflanzenölen dar, da die Verwendung von Lösungsmitteln auf Erdölbasis künftig durch nachhaltigere technologische Verfahren ersetzt werden sollte, um den Anforderungen der staatlichen Umweltschutzbehörden gerecht zu werden. Aufgrund der hohen Kosten kommerzieller Enzyme beschränkt sich die industrielle Implantation dieses Verfahrens bisher darauf, dass beim Pressen der Oliven Olivenöl zugesetzt wird, um den Extraktionsprozess zu verbessern.
Die Verwendung von Mazerationsenzymen erhöht die Menge an Antioxidantien und Vitamin E in nativem Olivenöl extra, verringert die Induktion zu Ranzigwerden (Abbau von Fetten, die einen charakteristischen Geschmack und Geruch verleihen), erhöht die Extraktionseffizienz und verbessert die Fraktionierung in Zentrifugation und erzeugt Öl mit geringem Feuchtigkeitsgehalt.
Die wässrig-enzymatische Extraktion ist ein sehr interessantes Verfahren, hauptsächlich für feuchte Materialien oder feuchte Fruchtfleisch, bei dem Wasser als Mittel zur Ölübertragung verwendet wird. Das Fruchtfleisch oder der Ölsaaten wird zerkleinert, mit Wasser verdünnt und Enzyme werden hinzugefügt, um die Zellwand zu brechen und das Öl freizusetzen. Die Prozesstemperatur ist im Allgemeinen niedrig (von 40 ° C bis 60 ° C) und liegt nahe an der optimalen Temperatur der Enzymaktivität. Nach dem Kontakt mit dem Rühren ist eine Zentrifugation erforderlich, um Feststoffe und die flüssige Phase zu trennen, gefolgt von einer neuen Zentrifugation, um Öl und Wasser zu trennen.
Die Feststoffe müssen je nach Ölsaaten auf andere Prozesse zur Proteinrückgewinnung gerichtet werden, gefolgt von Trocknung oder anderen Rückgewinnungsprozessen. Die Wasserphase muss als Abwasser behandelt werden. Es ist ein interessanter Prozess, der jedoch aufgrund der Emulgierung zwischen Wasser und Öl und der Kosten für Enzyme immer noch auf Hindernisse stößt.
Nachdem Sie die wichtigsten Methoden zur Extraktion von Pflanzenölen kennen, können Sie beim Kauf Ihrer Öle eine bewusstere Entscheidung treffen. Lesen Sie die Vorteile im Artikel: "Pflanzenöle: kennen die Vorteile und kosmetischen Eigenschaften".
