استخراج مایع سیلابی روغن از بارو با کمک انرژی فراصوتی

چکیده

برزیل تعداد زیادی گونه و میوه جنگلی دارد، و برخی از آن ها اثبات کرده اند که منابع خوبی از مواد غذایی به شمار می روند، نظیر بارو. کومبارو یا بارو گونه درختان بقولاتی مهمی هستند که از Cerrado ی بزریلی آمده اند. روغن استخراج شده دانه های بارو محتوای بالایی از اولئیک اسید و لینولئیک اسید دارد که کاربرد گسترده ای در صنایع دارویی و غذایی پیدا کرده است. هدف این مطالعه به دست آوردن عصاره هایی از بارو با استفاده از استخراج عصاره های بارو با استفاده از استخراج مایع فوق بحرانی (سیلابی) با CO (SFE) با کمک استخراج سیال فوق بحرانی بود. حدود 500 گرم از دانه های بارو از پالپ جدا شده و به عنوان پایه در نظر گرفته شدند. دانه ها از نظر ترکیب مستقیم و نمایه اسیدهای چرب روغن استخراج شده با روش Bligh و Dyer توصیف شدند. آزمایش های SFE در دمای3±45 درجه سانتیگراد، فشار MPa 5/0±20 و نرخ جریان Co2 به میزان kg/h 1/0±5/0 انجام شدند. برای مطالعه تأثیر موج های فراصوتی در نرخ و حاصل استخراج، استخراج ها با و بدون فراصوت با توان 360 وات انجام شدند. محتوای رطوبت دانه های بارو 5/7 درصد بود و روغن استخراج شده نشان دهنده وجود نافذ اسیدهای چرب اشباع نشده بود. حاصل به دست آنده در سال اول استخراج بدون فراصوت 13 درصد بود (کیوگرم عصار / کیلوگرم نمونه) در حالی که محصول به دست آمده در همان زمان برا فراصوت در W SFE 360 نزدیک 24 درصد بود. منحنی استخراج کینتیک (جنبش شناسی) برای استخراج با کمک فراصوت نشان دهنده دوره نرخ استخراج ثابت کوتاه تری (t) در مقایسه با استخراج بدون فراصوت بود. حاصل کلی با آزمایش های SFE با و بدون فراصوت به ترتیب 45/37 درصد و 37/36 درصد بود. این مقادیر مشابه با لیپیدهای مجموعی بودند که با روش Bligh و Dyer (35%) به دست آمده بودند که نشان می دهد که SFE – COCER برای استخراج لیپیدها از دانه های بارو کارآمد و موثر است.

1- مقدمه

آجیل بارو دانه ای از گیاه باروزریو است که گونه ای ادرختچه است که به خانواده Leguminosae Faboideae متعلق است و بومی Cerrado است. Cerado، دومین بزرگترین بیوم در امریکای جنوبی پس از جنگل های بارانی آمازون است که با اقلیم معمولاً گرم، نیمه مرطوب و خصوصاً فصلی با تابستان های بارانی و زمستان های خشک توصیف شده است که شبیه ساوانا می باشد. در برزیل آجیل بارو با چندین نام محبوب نظیر barujَ, baruzeiro, baru و coco beans، crumbaru و cumaru شناخته می شود. آجیل بارو سرشار از پروتین با کیفیت بالاست و غنی از لیپید است که اسیدهای چرب اشباع نشده شایع هستند. به علاوه آجیل بارو حاوی غلظت بالایی از کلسیم، آهن و روی می باشد. استخراج مولفه های فعال از موااد خام از منابع گیاه حوزه امیدبخشی در صنایع غذایی است. از طرف دیگر، این کار یک کار پیچیده است چون در اغلب موارد مولفه های هدف مواد اکسیداتیو یا ترمولامبیل هستند. علاوه بر این محدودیت های قانونی شدیدی در مورد حذف استفاده عمومی از حلال های ارگانیک در استخراج گیاهان صنعتی پیشنهاد شده اند. بنابراین نفع بسیاری در پروسه های جایگزین نظیر استخراج تقطیر بخار با حلال های ارگانیک مرسومی دارد که برای بازیابی این مولفه های فعال استفاده می شوند. تکنولوژی استخراج مایع فوق بحرانی (SFE) به عنوان جایگزینی برای روش های مرسوم برای استخراج و شکستن مولفه های فعال جلو می آید. در میان معمول ترین مایع های فوق بحرانی استفاده شده کربن دی اکسید مشاهده می شود ( CO2) که مزایای آن در فرایندهای استخراج: کم هزینه، غیر سمی، غیر اشتعال پذیر، راکد و با قابلیت استخراج مناسب هستند. معمولاً در واحد استخراج فوق بحرانی فرد می تواند اثرات دما، فشار، اندازه بستر استخراج، نرخ جریان حلال را مشاهده کند تا حاصل مولفه خاصی به حداکثر رسانده شود. مورفولوژی (ریخت شناسی) ذره نیز می تواند روی حاصل استخراج یک مولفه خاص تأثیر بگذارد، چون استخراج نیز از طریق راهی رخ می دهد که حلال باید در آنن از درون ذره جامد بگذرد تا مولفه های خاصی استخراج گردند. علاوه بر این ظرفیت واحد SFE با استفاده از تکنیک های استخراج تلفیقی تغییر کرده است، نظیر استفاده از حلال های همراه مختلف و موج های فراصوتی. تکنیک فراصوتی مبتنی بر شکل گیری موج های فراصوتی با فرکانس بالاست که قادر به ایجاد حفره هایی هستند که به دلیل چرخه های بسط و تباین تحمیل شده ته مواد بوجود آمده اند. چنین چرخه هایی باعث ایجاد اختلال در دیواره های سلولی ماتریس سبزی می شوند که باعث نفوذ حلال و انتقال توده ای شده و از این رو حاصل استخراج را افزایش می دهد. هدف این بررسی به دست آورده عصاره های آجیل بارو بااستخراج سیال فوق بحرانی (SFE) با کمک امواج فراصوتی بود. 

Abstract

Brazil has a large number of native forest species and fruits, and some of them proved to be good sources of nutrients, such as baru. The cumbaru or baru (Dipteryx alata Vogel) is an important leguminous tree species from the Brazilian Cerrado. The oil extracted from the baru seeds has a high content of oleic and linoleic acid, which is widely used in pharmaceutical and food industries. The objective of this study was to obtain extracts of baru using supercritical fluid extraction with CO2 (SFE) assisted by ultrasound (US). About 500 g of baru seed were separated from the pulp and grounded. The seed were characterized in terms of proximate composition and fatty acids profile of the extracted oil by the Bligh and Dyer method. The SFE experiments were performed at temperature of 45 ± 3°C, pressure of 20 ± 0.5 MPa and CO2 flow rate of 0.5 ± 0.1 kg/h. To study the influence of ultrasonic waves in the extraction rate and yield, extractions were performed with and without ultrasound at power of 360 W. The moisture content of the baru seeds was 7.5 %, and the extracted oil showed a predominant presence of unsaturated fatty acids. The yield obtained in first hour of extraction without ultrasound was of 13 % (kg extract /kg sample) while the yield obtained at the same time for the ultrasound at 360 W SFE were near 24 %. The kinetics extraction curve for the US assisted extraction showed a shorter constant extraction rate period (tCER) compared to extraction without ultrasound. The global yield for the SFE experiments with and without ultrasound was 37.45 % and 36.37 %, respectively. These values are similar to total lipids obtained by the Bligh and Dyer method (35 %), which indicates that SFE-CO2 is effective for the extraction of lipids from baru seeds.

1. Introduction

The baru nut is a seed of the Baruzeiro plant (Dipteryx alata Vog.), a species of shrub belonging to the Leguminosae Faboideae family that is native to the Cerrado. The Cerrado, the second largest biome in South America after the Amazon rainforest, is characterized by a typical hot climate, semi-humid and notably seasonal with rainy summers and dry winters, similar to the savannas. In Brazil the baru nut is known by several popular names such as: barujó, baruzeiro, baruí, coco beans, cumbaru and cumaru. The baru nut is rich in high-quality proteins (23.9 to 29.9%) and in lipids (38.2 to 41.9%) that are predominantly unsaturated fatty acids. Moreover, the baru nut contains high concentration of calcium, iron and zinc [1,2,3]. The extraction of active compounds from raw materials from plant sources is a promising area in the food industry. On the other side, it is a complex task because, in most cases, the target compounds are oxidative or thermolabile substances. Furthermore, severe legal restrictions are proposing the removal of general use of organic solvents in extraction industrial plants. Therefore, there is considerable interest in replacing processes such as steam distillation and extraction with organic solvents traditionally used for the recovery of these active compounds [4] The technology of supercritical fluid extraction (SFE) came forward as an alternative to traditional methods for the extraction and fractionation of active compounds. Among the most commonly used supercritical fluid is carbon dioxide (CO2), whose advantages in extraction processes are: low cost, nontoxicity, no flammability, inert and good extraction capacity [5]. Generally, in a supercritical extraction unit one can observe the effects of temperature, pressure, extraction bed size, solvent flow rate, among others, in order to maximize the yield of a specific compound [6]. The morphology of the particle can also influence the extraction yield of a specific compound, since the extraction occurs also through the path that the solvent must pass inside the solid particle, in order to extract specific compounds [7]. Moreover, the SFE unit capacity has changed by using combined extraction techniques, such as the use of different co-solvents and ultrasonic waves [8]. The ultrasound technique is based on the formation of ultrasonic waves of high frequency, which are capable of causing cavitations due to expansion and contraction cycles undergone by the material. Such cycles disrupt the cell walls of the vegetable matrix, favoring the penetration of the solvent and mass transfer, thus increasing the extract yield [9]. The objective of this investigation was to obtain extracts of baru nut by supercritical fluid extraction (SFE) assisted by ultrasound,

چکیده

1.مقدمه

2.مواد و روش ها

2.1مواد شیمیایی

2.2آماده کردن نمونه

2.3توصیف نمونه

2.4استخراج Soxhlet

2.5استخراج مایع فوق بحرانی (SFE)

2.6تنظیم منحنی استخراج کلی

2.7ازیابی عصاره

3.نتایج و بحث

3.1توصیف نمونه

3.2آزمایش های CO2 فوق بحرانی

4.نتیجه گیری

Abstract

1. Introduction

2. Materials and methods

2.1 Chemicals

2.2 Sample preparation

2.3 Sample characterization 

2.4 Soxhlet extraction

2.5 Supercritical fluid extraction (SFE)

2.6 Overall extraction curve adjustment 

2.7 Extract evaluation

3. Results and discussion

3.1 Sample characterization

3.2 Supercritical CO2 experiments

4. Conclusions