Екстракция на масло от чаени семена с помощта на суперкритично оборудване за CO₂

Маслото от семена на чай се извлича от семената на растението Camellia oleifera. Притежава характерен аромат, лесно се съхранява и бързо се усвоява от човешкия организъм, с висока хранителна стойност. Това масло съдържа различни мастни киселини, включително олеинова киселина, линолова киселина, палмитинова киселина, стеаринова киселина и миристинова киселина.

Съществуват няколко метода за извличане на масло от чаено семе. Тъй като маслото от чаено семе е чувствително-на топлина и не издържа на високи температури, традиционното горещо пресоване значително променя цвета му. Екстракцията с разтворител, от друга страна, оставя остатъчни разтворители, което води до лоша стабилност на продукта и потенциални рискове за здравето.

Различните методи за екстракция дават различни резултати за маслото от чаено семе. Горещото пресоване унищожава хранителните вещества в маслото, което прави крайния продукт труден за съхранение, причинявайки значителни хранителни загуби, намалявайки добива на масло и оказвайки отрицателно влияние върху цвета. Екстракцията с разтворител произвежда нестабилен продукт с остатъчни разтворители, което е вредно за здравето.

Технологията за извличане на суперкритичен флуид се характеризира с ниска консумация на енергия, висока ефективност и липса на замърсяване. Той е лесен за работа и лесен за управление и следователно се прилага широко в много области като храна, медицина, химикали и биохимия. Този метод на екстракция запазва както хранителните вещества, така и активните съставки, без да уврежда маслото от чаено семе поради високи температури, което го прави екологичен и ефективен процес. Обикновено се използва при обработката на храни и зърно и е особено подходящ за извличане на функционални компоненти от растения. Например, може да се използва за извличане на масла като орехово масло, масло от гроздови семки, масло от морски зърнастец и масло от тиквени семки, както и вещества като лецитин, аромати и пигменти.

Експериментите показват, че няколко ключови фактора влияят върху добива на екстракция на масло от чаени семена: налягане на екстракция, температура на екстракция, време на екстракция и скорост на потока CO₂.

Добивът на екстракция се увеличава с повишаване на налягането. По-високото налягане увеличава плътността на CO₂, като по този начин повишава капацитета му да разтваря маслото от чаено семе. Оптималното екстракционно налягане се определя като 35 MPa.

Температурата оказва комплексно влияние върху разтворимостта на суперкритичния CO₂. При постоянно налягане повишаването на температурата ускорява молекулярното движение, засилва молекулярните взаимодействия, намалява вискозитета на течността и подобрява разтворимостта. Въпреки това, той също така намалява плътността на течността, което намалява капацитета на течността да пренася масло от чаено семе. Тези два противоположни ефекта заедно определят оптималната температура на екстракция. За маслото от чаено семе оптималната температура на екстракция е 50 градуса.

По време на динамична екстракция, по-високият дебит на CO₂ води до по-високо съотношение на екстрагент-към-материал, което насърчава дифузията и разтворимостта на екстракта. Както е показано на Фигура 3, добивът на екстракция се увеличава с увеличаване на скоростта на потока CO₂; обаче, когато скоростта на потока надвишава 20 kg/h, добивът на екстракция намалява леко. Това може да се дължи на прекалено високата скорост на потока, която скъсява времето на престой на CO₂ в материала, което води до недостатъчен контакт между CO₂ и материала и по този начин намалена разтворимост. Експерименталните резултати показват, че оптималният дебит на CO₂ е 20 kg/h.

Общият добив на екстракция постепенно се увеличава с удължаване на времето за екстракция. Както от техническа, така и от икономическа гледна точка, удължаването на времето за екстракция увеличава потреблението на енергия. Следователно подходящото време за екстракция е 150 минути.

При извличане на масло от чаено семе с помощта на суперкритичен CO₂, оптималните условия на процеса (с размер на частиците на суровината 40 меша) са следните: налягане от 35 MPa, температура от 50 градуса, скорост на потока на CO₂ от 20 kg/h и време за екстракция от 150 минути. При тези условия добивът на екстракция може да достигне 33,5%. Обратно, конвенционалния метод за екстракция с разтворител отнема 6 часа и постига добив на екстракция от само 30,3%. Суперкритичният метод не само изисква по-малко време, но също така извлича повече масло от чаено семе от суровината, което води до по-високо използване на суровината. Следователно това е нова технология с широки перспективи за развитие.

При извличане на масло от чаено семе с помощта на суперкритичен CO₂, работната температура е ниска, което предотвратява разрушаването на чувствителните към топлина -компоненти в маслото и позволява на маслото да запази естествения си аромат. В експеримента е използван -хранителен CO₂, така че полученият продукт не съдържа остатъци от разтворител и е естествена зелена храна.