Тэг: со2 экстракция

Коммерческое произвосдтво лецитина  

Лецитины представляют собой полярные органические соединения, состоящие из глюкозидов на фосфатидной основе, и в основном используются в качестве эмульгаторов в пищевой промышленности.
Коммерческий или сырой лецитин представляет собой сложную смесь фосфатидов, триглицеридов, фитогликолипидов, токоферолов и жирных кислот и производится как побочный продукт процесса рафинирования сырого масла. Этот процесс осуществляют путем механического перемешивания сырого масла с водой, в результате чего фракция полярного лецитина переходит в водную фазу. Сырой лецитин получают промывкой водой и сушкой гидратированной массы. Чистый лецитин получают из этой натуральной смеси нейтральных и полярных липидов как растительного, так и животного происхождения. Полярные липиды, такие как гликолипиды и фосфолипиды, в отличие от нейтральных липидов, практически нерастворимы в ацетоне. Нейтральные липиды в основном представляют собой триглицериды, тогда как полярные липиды состоят из гликолипидов (сахаросодержащих липидов) и фосфолипидов (фосфорсодержащих липидов). Сырые растительные масла могут содержать до 20% полярных липидов или веществ, нерастворимых в ацетоне.

Из чего делают лецитин?

В настоящее время чистый лецитин коммерчески производится из неочищенного или коммерческого лецитина, полученного из неочищенного соевого, рапсового, хлопкового, кукурузного, подсолнечного и оливкового масел. С научной точки зрения чистый лецитин относится к фосфатидилхолину Лецитин с высоким содержанием фосфатидхолина обладает лучшей эмульгирующей способностью, чем смесь фосфолипидов, и, следовательно, необходимо обогащать, очищать или фракционировать полярные липиды или фосфолипиды из обезжиренных хлопьев/семян или из сырого лецитина. Неочищенный лецитин содержит около 35% нейтральных липидов, которые должны быть снижены до менее чем 2% в рафинированном или чистом лецитине для использования в пищевой и фармацевтической промышленности в качестве эмульгатора, поверхностно-активного вещества или антиоксиданта.
Обычный процесс разделения нейтральных и полярных липидов включает две стадии, а именно загрузку смеси неочищенного лецитина и избытка ацетона в резервуар для разделения и затем удаление нерастворимого полярного липидного материала, который затем высушивают в форме гранул. Полученный обезжиренный лецитин представляет собой светло-желтое твердое вещество. В другом процессе гексановый раствор сырого лецитина пропускают через колонку с диоксидом кремния, когда происходит адсорбция нейтральных липидов, тогда как фосфолипиды проходят через нее, образуя агрегаты в неполярном растворителе, таком как гексан.

СО2 экстракция лецитина

Альтернативно, СКФ-CO2 при температуре примерно 40°C и давлении примерно 300 бар можно использовать для экстракции нейтральных липидов из сырой смеси лецитина, оставляя полярные липиды в виде рафината. Недостатком способа является то, что при удалении масла вязкость резко возрастает, и дальнейшая экстракция затруднена, что затрудняет проведение непрерывного процесса. Чтобы преодолеть эту трудность, для снижения вязкости обезжиренного лецитина использовали смесь пропана и диоксида углерода. Нейтральный маслом насыщенный газ, богатый СО2, выводится из верхней части противоточной колонны экстракции, а жидкий раствор обезжиренного лецитина, богатый пропаном, удаляется из нижней части. Хотя этот процесс превосходит метод обработки ацетоном, к сожалению, невоспламеняющиеся и экологические преимущества метода СКФ-CO2 не проявляются при смешивании с ним пропана. Для решения проблемы повышения вязкости при извлечении масла из лецитина было разработано распылительное устройство и применен процесс извлечения из высоковязких сред в турбулентном двухфазном потоке. Когда предварительно нагретый неочищенный лецитин закачивается в распылительное устройство и диспергируется с помощью прямоточного высокотурбулентного СО2, высокая скорость СО2 используется для создания расширенной площади поверхности капель за счет уменьшения размеров капель. Образовавшаяся двухфазная зона стекает по короткому пути, когда происходит экстракция. Более тяжелые частицы обезжиренного лецитина падают в виде порошкообразного продукта в сборный сосуд. Содержащийся в масле CO2 сбрасывается в сепараторе, где масло отделяется при более низком давлении.

СО2 экстракция

Большинство недостатков, встречающихся в традиционных процессах извлечения эфирных масел можно обойти за счет использования сверхкритического СО2 в качестве экстрагента.

Преимущества СО2-экстракции

К преимуществам этого относительно нового метода относятся:

• Отсутствие остаточных токсичных растворителей и значительно уменьшенное количество пестицидов;
• Отсутствие потери верхних и нижних нот;
• Отсутствие термической деградации из-за рабочей температуры, близкой к температуре окружающей среды, и инертной среды CO2;
• Идеально подходит для термолабильных, чувствительных к теплу ароматических компонентов;
• Экономия энергии при регенерации растворителя;
• Увеличенный срок хранения благодаря совместной экстракции антиоксидантов и удалению растворенного кислорода;
• Высокая чистота и индивидуальные характеристики продукта благодаря простому управлению селективностью разделения;
• Полностью натуральный, светлый, прозрачный и блестящий экстракт;
• Негорючий растворитель, не опасный для окружающей среды;
• Безопасный процесс;
• Широкий спектр физических свойств может быть получен с одним растворителе за счет небольших вариаций параметров процесса, таких как давление и температура, или азеотропообразователя, что делает его гибким, универсальным и многоцелевым растворителем;­
• Более быстрая экстракция и высокий выход экстрактов;
• Отличные характеристики смешивания экстрактов.

Из всех доступных для экстракции летучих растворителей сверхкритический диоксид углерода (СК СО2) придает экстрактам наиболее естественный запах и вкус, наиболее близкий к исходному материалу. Некоторые ароматизаторы требуют использования углеводородного или хлорсодержащего растворителя, чтобы сначала экстрагировать сырье, а затем очистить полученный экстракт с помощью SC CO2. Однако эта практика не очень хороша из-за потери верхних нот и термической деградации, хотя стоимость экстракционного оборудования может быть в некоторой степени снижена. Масла, экстрагированные CO2, как правило, более концентрированы, чем масла, полученные паровой дистилляцией или обычной экстракцией растворителем из того же исходного материала. Это связано с присутсвием более низких уровней монотерпеновых углеводородов, поскольку не образуются дополнительные монотерпены, как при перегонке с водяным паром. Эти терпены имеют тенденцию разбавлять активные ароматические компоненты и не вносят существенного вклада в профиль запаха. Сорастворители имеют увеличивают полярность SC CO2, и их можно добавлять в поток CO2 перед входом в экстракционное оборудование. Этанол является наиболее приемлемыми «естественным» анестетиком для пищевых экстрактов, хотя другие органические растворители показывают, что первый метод не имеет большого экономического преимущества перед вторым. Энтрейнеры имеют то преимущество, что увеличивают полярность SC CO2, и их можно добавлять в поток CO2 перед входом в экстракционное оборудование. Экстракты содержат некоторые следы насыщенных и ненасыщенных липидов, которые не влияют на вкус, однако они могут улучшить растворимость и, следовательно, свойства смешивания некоторых продуктов. При составлении ароматов эти триглицериды могут даже выступать в качестве природного фиксатора.

Вкус и аромат СО2 экстрактов

Вкус и аромат сверхкритических СО2-экстрактов значительно отличаются от их обычных эквивалентов. Их следует рассматривать как новые продукты, а не как прямую замену традиционным экстрактам. Они уже хорошо зарекомендовали себя как коммерческие продукты и производятся в США, Европе, Японии, Китае и Австралии, Росиии.

Иногда покупатели установок сверхкритической СО2-экстракции опасаются по поводу высоких капитальных затрат на экстракционное оборудование высокого давления, которые добавляются к высокой стоимости технологии. Тем не менее, затраты на энергию в этом процессе ниже, чем затраты на паровую дистилляцию и экстракцию растворителем, что более чем компенсирует высокие капитальные затраты, связанные с процессом экстракции СКФ-CO2. Оборудование для сверхкртитической СО2 экстракции может стоить на 50% дороже, чем оборудование для субкритической или жидкой экстракции CO2. Опять же, более высокие затраты на оборудование для экстракции СКФ-CO2 часто компенсируются более полной экстракцией и возможностью фракционирования экстракта на ряд продуктов. Для достижения желаемых свойств аромата, вкуса, цвета и срока годности необходимо тщательно выбирать источники сырья, параметры экстракции и фракционирования, а также сорастворитель. Из примерно 350 000 различных видов, которые были идентифицированы, около 5% (т.е. 17 500) являются ароматическими растениями, и что около 300 различных видов растений используются для производства эфирных масел для пищевых продуктов и ароматизаторов. Ежегодное мировое производство летучих масел оценивается в сумму более 1 миллиарда долларов.

Из нескольких методов производства эфирных масел в целом выходы при СО2 экстракции и этанолом выше, чем при дистилляции с водяным паром. Эти различия в основном связаны с тем, что экстракты содержат нелетучие остатки. Другие способы дают еще более низкие урожаи. Субкритическая экстракция CO2 дает выходы, близкие к выходу паровой дистилляции, в то время как выходы СКФ-CO2-экстракции более или менее совпадают с выходами селективных органических растворителей. Субкритические CO2-экстракты превосходят экстракты, полученные путем перегонки с водяным паром, поскольку первые наиболее близки к естественному запаху растительного сырья. Соэкстракты со сверхкритическим CO2 содержат определенные липидные антиоксиданты с относительно более высокой молекулярной массой, которые увеличивают срок годности экстрактов.

Около 80% годового производства и использования парфюмерно-ароматических материалов приходится на духи, а остальные ароматизаторы для пищевых, стоматологических и фармацевтических продуктов. Но только 20% отдушек и ароматизаторов натуральные. Благодаря постоянному развитию технологии сверхкритической экстракции и огромному запасу растительных компонентов, производство высококачественных натуральных ароматизаторов ежегодно растет.