Экстракция масла семян чая с использованием сверхкритического оборудования CO₂

Масло чайных семян получают из семян растения Camellia oleifera. Он обладает характерным ароматом, легко хранится, быстро усваивается организмом человека и имеет высокую пищевую ценность. Это масло содержит различные жирные кислоты, в том числе олеиновую кислоту, линолевую кислоту, пальмитиновую кислоту, стеариновую кислоту и миристиновую кислоту.

Существует несколько методов извлечения масла чайных семян. Поскольку масло чайных семян-чувствительно к теплу и не выдерживает высоких температур, традиционное горячее прессование значительно меняет его цвет. С другой стороны, экстракция растворителем оставляет остатки растворителей, что приводит к плохой стабильности продукта и потенциальным рискам для здоровья.

Различные методы экстракции дают разные результаты для масла семян чая. Горячее прессование разрушает питательные вещества в масле, что затрудняет хранение конечного продукта, приводит к значительным потерям питательных веществ, снижению выхода масла и отрицательно влияет на цвет. При экстракции растворителем получается нестабильный продукт с остатками растворителей, что вредно для здоровья.

Технология сверхкритической жидкостной экстракции характеризуется низким энергопотреблением, высокой эффективностью и отсутствием загрязнения. Он прост в эксплуатации и легко контролируется, поэтому широко применяется во многих областях, таких как пищевая, медицина, химическая промышленность и биохимия. Этот метод экстракции сохраняет как питательные вещества, так и активные ингредиенты, не повреждая масло семян чая из-за высоких температур, что делает его экологически чистым и эффективным процессом. Он обычно используется при переработке продуктов питания и зерна и особенно подходит для извлечения функциональных компонентов из растений. Например, его можно использовать для экстрагирования таких масел, как масло грецкого ореха, масло виноградных косточек, облепиховое масло и масло семян тыквы, а также таких веществ, как лецитин, ароматизаторы и пигменты.

Эксперименты показали, что на выход масла семян чая влияют несколько ключевых факторов: давление экстракции, температура экстракции, время экстракции и скорость потока CO₂.

Выход экстракции увеличивается с ростом давления. Более высокое давление увеличивает плотность CO₂, тем самым повышая его способность растворять масло чайных семян. Оптимальное давление экстракции было определено равным 35 МПа.

Температура оказывает сложное влияние на растворимость сверхкритического CO₂. При постоянном давлении повышение температуры ускоряет молекулярное движение, усиливает молекулярные взаимодействия, снижает вязкость жидкости и улучшает растворимость. Однако это также снижает плотность жидкости, что снижает способность жидкости переносить масло чайных семян. Эти два противоположных эффекта в совокупности определяют оптимальную температуру экстракции. Для масла семян чая оптимальная температура экстракции составляет 50 градусов.

Во время динамической экстракции более высокий расход CO₂ приводит к более высокому соотношению экстрагента-к-материалу, что способствует диффузии и растворимости экстракта. Как показано на рисунке 3, выход экстракции увеличивается с увеличением скорости потока CO₂; однако, когда скорость потока превышает 20 кг/ч, выход экстракции несколько снижается. Это можно объяснить чрезмерно высокой скоростью потока, которая сокращает время пребывания CO₂ в материале, что приводит к недостаточному контакту между CO₂ и материалом и, следовательно, к снижению растворимости. Результаты экспериментов показывают, что оптимальная скорость потока CO₂ составляет 20 кг/ч.

Общий выход экстракции постепенно увеличивается с увеличением времени экстракции. Как с технической, так и с экономической точки зрения, увеличение времени экстракции увеличивает потребление энергии. Следовательно, подходящее время экстракции составляет 150 минут.

При экстракции масла семян чая с использованием сверхкритического CO₂ оптимальные условия процесса (при крупности сырья 40 меш) следующие: давление 35 МПа, температура 50 градусов, скорость потока CO₂ 20 кг/час, время экстракции 150 минут. В этих условиях выход экстракции может достигать 33,5%. Напротив, традиционный метод экстракции растворителем занимает 6 часов и обеспечивает выход экстракции всего 30,3%. Сверхкритический метод не только требует меньше времени, но и извлекает больше масла семян чая из сырья, что приводит к более высокому использованию сырья. Таким образом, это новая технология с широкими перспективами развития.

При экстракции масла семян чая с использованием сверхкритического CO₂ рабочая температура низкая, что предотвращает разрушение термочувствительных-компонентов масла и позволяет маслу сохранять свой естественный аромат. В эксперименте использовался пищевой-CO₂, поэтому полученный продукт не содержит остатков растворителей и является натуральным экологически чистым продуктом питания.