Estrazione di fluido supercritico (SFE) Estrazione di CO2Dottore di ricerca, ing.Beata Plutowska (tradotto dall'inglese da Su)Gli estratti ottenuti utilizzando CO2 sono estremamente puri.Nel seguente articolo vorremmo presentarvi i vantaggi e le funzionalità del cosiddetto metodo SFE per l'estrazione del CBD, come utilizzato da CannabiGold.Gli oli CannabiGold sono ottenuti utilizzando la cosiddetta tecnica SFE.L'abbreviazione FSE sta per il termine inglese: Supercritical Fluid Extraction.Con questo metodo, le sostanze vengono sciolte aggiungendo anidride carbonica supercritica.In teoria, ogni sostanza può essere convertita in uno stato di aggregazione supercritico.In pratica, però, sono necessarie condizioni di temperatura e pressione così elevate che ciò è possibile solo con alcune sostanze, tra cui l'anidride carbonica.Lo stato supercritico di aggregazione viene anche chiamato "quarto stato di aggregazione".Quando eravamo a scuola, ricordiamo ancora i tre stati classici della materia: solido, liquido e gassoso.Il quarto stato è appena menzionato.Ciò è in parte dovuto al fatto che non può essere trovato in condizioni normali di temperatura e pressione e può essere ottenuto solo con l'ausilio di apparecchiature ad alta tecnologia.In termini molto semplificati si può dire che lo stato supercritico di aggregazione descrive lo stato tra gassoso e liquido.Tali fluidi supercritici hanno in comune con i gas un buon potere penetrante e allo stesso tempo sono buoni solventi come i liquidi.In sintesi, si può dire che i fluidi supercritici combinano l'alto potere dissolvente dei liquidi con la bassa viscosità dei gas, motivo per cui sono particolarmente buoni estraenti [2].È relativamente facile portare l'anidride carbonica nello stato supercritico, poiché questo "solo" richiede una temperatura di oltre 31 °C e una pressione di oltre 74 bar (per intenderci: 1 bar corrisponde alla normale pressione atmosferica).Questo è il grande vantaggio della CO2 e non l'unico.Come secondo vantaggio si può citare l'efficienza dell'estrazione: una volta che la CO2 ha completato il lavoro di estrazione, si diffonde fuori dall'estratto senza lasciare residui.Di conseguenza, a differenza dell'estrazione con solventi liquidi, l'estrazione con CO2 supercritica non richiede la laboriosa rimozione del solvente, che spesso si ripercuote negativamente sulla qualità del prodotto finale [4].Inoltre, la CO2 non è tossica per l'uomo, né lo sono tutti gli altri solventi liquidi.Inoltre non contiene impurità e residui presenti nei solventi organici (come petrolio, etere e alcol).Queste impurità rimangono nel prodotto finale dopo l'estrazione e spesso vi si concentrano, anche dopo che l'estratto è stato distillato.Questa proprietà è di particolare importanza se si considera che nell'estrazione sono necessarie grandi quantità di solventi.Sono necessari fino a 20 litri per chilogrammo di sostanza secca.Di conseguenza, con una purezza del 99,5% del solvente utilizzato e una quantità di 20 litri, al termine del processo di estrazione rimangono nel prodotto finale 100 grammi di impurità con alcune proprietà indesiderabili.Anche se nell'estratto rimane solo una piccola quantità di residui, questo è comunque troppo.Ad esempio, se osservi l'estrazione usando l'etanolo per il confronto, incontrerai una delle impurità tipiche presenti nell'etanolo: il benzene.Poiché il benzene è cancerogeno, è usato raramente come agente di estrazione.Tuttavia, trova largo impiego nella produzione di solventi organici, che trovano impiego nei laboratori e negli impianti di estrazione industriale.Di conseguenza, i residui di benzene si trovano in molti solventi (non solo nell'etanolo ma anche nel metanolo, isopropanolo, esano e acetone).Pertanto, l'industria farmaceutica è obbligata a misurare il contenuto di benzene nei farmaci estratti utilizzando etanolo e altri solventi [5].Si può solo immaginare quanti dei produttori che usano l'etanolo per estrarre i loro preparati a base di CBD li hanno effettivamente testati per il benzene...Gli estratti ottenuti utilizzando CO2 sono estremamente puri.Inoltre, l'estrazione di CO2 supercritica rimuove a malapena la possibile contaminazione dall'impianto, come fanno gli altri solventi convenzionali [6].Ciò è particolarmente importante per quanto riguarda l'uso della canapa per la ricoltura e la pulizia del terreno - questo non significa altro che le piante di canapa estraggono metalli pesanti dal terreno e li accumulano (anche su terreno incontaminato).Fortunatamente, la CO2 non dissolve i metalli pesanti, quindi anche il prodotto finale ne è privo, anche se un impianto è stato contaminato da metalli pesanti.L'estrazione di CO2 garantisce anche la purezza microbica [2].A causa dell'elevata pressione e dell'elevata concentrazione di CO2, tutte le aderenze microbiche al materiale vegetale vengono eliminate.In queste condizioni, l'igiene del materiale è garantita anche durante le successive fasi di produzione (come il confezionamento o altre modalità di lavorazione successive).Il prodotto rimane così microbiologicamente puro.L'estrazione con CO2 supercritica garantisce una composizione naturale dell'estratto e non porta ad alcuna degradazione dei preziosi ingredienti.Ciò è dovuto principalmente al fatto che il metodo non utilizza temperature elevate come molti altri processi di estrazione di liquidi (soprattutto quando sono coinvolti metodi amatoriali e semplici come i processi di distillazione o evaporazione mediante riscaldamento).Ciò significa che non c'è degradazione termica, cioè nessuna denaturazione dell'estratto per effetto del calore [7].Tale degradazione termica porta a qualcosa di più di un semplice cambiamento di colore del prodotto finale dall'oro (che è il colore naturale dei cannabinoidi) al marrone o addirittura al nero.Ciò che accade realmente è invisibile ai nostri occhi - e davvero disastroso: i processi di ossidazione, isomerizzazione e polimerizzazione, messi in moto dall'aumento delle temperature, possono portare alla degradazione di molti preziosi componenti dell'estratto.E può anche peggiorare, perché questi processi sono in grado di trasformare componenti benefici in componenti dannosi.Prendendo ad esempio i terpeni, una volta ossidati possono acquisire proprietà allergizzanti e pro-infiammatorie irritanti [8].Naturalmente la tecnica SFE può essere eseguita anche ad alte temperature (che in questo caso significa temperature superiori a 31°C), ma anche in questo caso non porta ad alcun processo di ossidazione, per il semplice fatto che non c'è ossigeno presente, ma solo anidride carbonica pura e completamente inerte.Il metodo SFE può essere annoverato tra le “tecnologie verdi” perché rispettoso dell'ambiente.In primo luogo, a differenza dell'estrazione liquida, non ci sono rifiuti tossici che entrano nell'acqua, nel suolo e nell'aria, inquinando il nostro ambiente - inoltre, il sistema di estrazione è progettato in modo tale che l'anidride carbonica circoli a circuito chiuso, da qui il consumo di la sua componente essenziale è ridotta al minimo durante il processo [9].Il metodo SFE fa parte di un'intera gamma di tecnologie innovative associate all'uso di fluidi supercritici.Grazie ai numerosi vantaggi di queste tecniche, si stanno facendo strada in sempre più settori industriali, tra cui l'industria alimentare e la medicina.Ciò è in parte dovuto al fatto che, oltre alla tecnica di estrazione e separazione, la CO2 supercritica è anche un mezzo perfetto per varie reazioni chimiche, micronizzazione, cristallizzazione, impregnazione e molti altri processi;il mio metodo preferito qui è la cromatografia liquida supercritica (SFC).La figura sopra mostra un diagramma semplificato dei componenti di base di un sistema di estrazione di CO2 supercritico.Nella versione più semplice di un sistema di estrazione di CO2 supercritico, l'anidride carbonica liquida (conservata in un serbatoio o in una bombola, ad esempio) viene immessa in una pompa, che crea la pressione necessaria nell'estrattore, che contiene il materiale vegetale.Allo stesso tempo, l'estrattore viene riscaldato alla temperatura supercritica specificata.Una volta che l'anidride carbonica raggiunge lo stato supercritico, inizia il processo di estrazione.L'anidride carbonica circola e tutte le sostanze che estrae dal materiale vegetale vanno nel separatore, un serbatoio dietro l'estrattore.Ciò è possibile perché le condizioni fisiche nel separatore sono diverse da quelle nella camera di estrazione e la CO2 passa improvvisamente dallo stato supercritico allo stato gassoso.Poiché i gas non hanno la capacità di mantenere disciolto l'estratto, tutti i soluti che passano nella forma gassosa vengono immediatamente precipitati.Il circuito si chiude quando il gas viene riconvertito allo stato liquido nel cosiddetto refrigeratore.Il carbone liquido torna nella pompa e poi torna nell'estrattore e nel separatore - e così via.Questo viene ripetuto fino a quando tutti i componenti desiderati non vengono estratti dal materiale vegetale.Naturalmente, la figura rappresenta solo i principi più basilari di questa tecnologia.A seconda dell'area di applicazione, le installazioni SFE sono molto più complesse e possono essere utilizzate per molte applicazioni [11].Nel processo produttivo di CannabiGold, tutte le possibilità offerte dalla tecnologia SFE vengono sfruttate appieno.Pertanto, CannabiGold ha sviluppato un processo di produzione su misura per ogni estratto.In altre parole, un estratto al 5% viene prodotto in condizioni leggermente diverse rispetto a un prodotto al 20%.La minore concentrazione non si ottiene quindi semplicemente diluendo una pasta più concentrata che è sempre stata prodotta utilizzando gli stessi processi produttivi.[1] Capuzzo A., Maffei ME, Occhipinti A. Estrazione fluida supercritica di aromi e fragranze vegetali.Molecole 18 (2013) 7194-7238.[2] Perrut M. Che cos'è un fluido supercritico?http://www.separex.fr/download/category/1-supercritical-fluids-and-applications.html[3] Brunner G. Fluidi supercritici: tecnologia e applicazione alla lavorazione degli alimenti.Giornale di ingegneria alimentare 67 (2005) 21-33.[4] Reverchon E, De Marco I. Estrazione con fluido supercritico e frazionamento della materia naturale.Journal of Supercritical Fluids 38 (2006) 146-166.[5] Presentazione di Vicente N. CEP: come preparare una nuova domanda?2010 EDQM, Consiglio per l'Europa[6] Xu L, Zhan X, Zeng Z, Chen R, Li H, Xie T, Wang S. 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