Συγκριτική ανάλυση και μοντελοποίηση υπερκρίσιμης εκχύλισης έναντι συμβατικών και άλλων “πράσινων” εκχυλιστικών μεθόδων για την ανάκτηση βιοδραστικών ενώσεων από Salvia fruticosa - Κάβουρα, Δάφνη (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Θερμοδυναμικής και Φαινομένων Μεταφοράς, 2016)
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η μελέτη, ανάλυση και μοντελοποίηση της Υπερκρίσιμης Εκχύλισης, με απώτερο στόχο την βελτιστοποίηση εκχύλισης βιοδραστικών ενώσεων. Το δείγμα που χρησιμοποιήθηκε για τις πειραματικές δοκιμές ήταν ένα είδος Salvia που φαίνεται να εμφανίζει μεγάλο ενδιαφέρον για το αιθέριο έλαιο και το εκχύλισμά του, το Salvia fruticosa. Με στόχο την ορθή και τεκμηριωμένη παρουσίαση των αποτελεσμάτων της ΥΕ, ήταν επιτακτική και η ανάλυση και σύγκριση της μεθόδου με Συμβατικές, και άλλες «Πράσινες» τεχνικές εκχύλισης. Οι Συμβατικές μέθοδοι που μελετήθηκαν ήταν: α) η Εκχύλιση Soxhlet και β) η Υδροαπόσταξη (ΥΑ), ενώ οι «Πράσινες» τεχνικές ήταν: α) η Υποβοηθούμενη Εκχύλιση από Μικροκύματα, β) η Εκχύλιση με Χρήση Υπέρηχων και γ) η Υποβοηθούμενη από πίεση Εκχύλιση. Επιπλέον, για τις «Πράσινες» τεχνικές χρησιμοποιήθηκε μίγμα αιθανόλης-νερού (70:30) ως πολικός διαλύτης και εξάνιο ως άπολος διαλύτης εκχύλισης. Αντίστοιχα και στις συμβατικές τεχνικές χρησιμοποιήθηκαν νερό, αιθανόλη και εξάνιο. Αναφορικά με την Υπερκρίσιμη Εκχύλιση μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας (40oC-50oC-60oC), της πίεσης εκχύλισης (100bar-190bar-280bar), καθώς και της ροής του διαλύτη (1kg/h-2kg/h-3kg/h) στην απόδοση της διεργασίας. Παράλληλα, εξετάστηκε σε προκαταρκτικό επίπεδο και η επιρροή της χρήσης συνδιαλύτη στα ποιοτικά χαρακτηριστικά και τις χημικές ιδιότητες του εκχυλίσματος. Τέλος, επιχειρήθηκε η μαθηματική περιγραφή του συστήματος της απόκρισης, μελετώντας την επίδραση των παραμέτρων λειτουργίας στην απόδοση της ΥΕ, καθώς και η μαθηματική μοντελοποίηση της διεργασίας με χρήση του μoντέλου μεταφοράς μάζας της Sovová. Από την επεξεργασία των πειραματικών αποτελεσμάτων της ΥΕ προέκυψε μια απλοποιημένη εξίσωση της επίδρασης, μεταξύ των παραμέτρων και της απόδοσης. Τα αποτελέσματά της προσομοιώνουν σε πολύ ικανοποιητικό βαθμό τη διεργασία και η μορφή της επιτρέπει την εύκολη εξαγωγή των βέλτιστων συνθηκών για το σύστημα που μελετάται. Αντίστοιχα, καλή περιγραφή είχε και το μοντέλο Sovová για τα πειραματικά δεδομένα σε όλες τις συνθήκες υπερκρίσιμης εκχύλισης που εξετάσθηκαν. Όλα τα έλαια και εκχυλίσματα εξετάστηκαν ξεχωριστά: α) για τις χημικές ιδιότητές τους (αντιοξειδωτική δράση και το ολικό φαινολικό και φλαβονοειδές περιεχόμενο) και β) για τη σύστασή τους. Οι χημικές ιδιότητες μετρήθηκαν με τις μεθόδους των DPPH, Folin-Ciocalteu και Aluminum Chloride αντίστοιχα, και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά με την συνδυαστική μέθοδο GC-MS. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν πως το εκχύλισμα της ΥΕ είναι πολύ καλύτερο έναντι του έλαιού της ΥΑ, όχι μόνο σε επίπεδο ποιοτικών χαρακτηριστικών, αλλά και δραστικότητας με σημαντικά καλύτερη αντιοξειδωτική δράση και ολικό φαινολικό περιεχόμενο. Ταυτόχρονα και το εκχύλισμα της μεθόδου, με συνδιαλύτη την αιθανόλη έδωσε τη μεγαλύτερη αντιοξειδωτική δράση μεταξύ των μεθόδων που αναπτύχθηκαν, φτάνοντας τη δράση του δείγματος της Apivita -της μεθόδου Εκχύλισης υπό Πίεση- η οποία και ειδικεύεται στην ανάκτηση θερμοευαίσθητων συστατικών (όπως τα αντιοξειδωτικά). Τέλος, από τη χημική ανάλυση με GC-MS εντοπίστηκαν χαμηλά επίπεδα στις τοξικές α & β-Thujone, με τα δείγματα ΥΕ να μην εμφανίζουν κανένα ποσοστό τους. Επιπλέον, στα δείγματα της ΥΕ παρατηρήθηκε μεγάλο ποσοστό εκχύλισης σε Μανοόλη (50,9%), μιας βιοδραστικής ένωσης με καλή αντιμικροβιακή δράση αλλά και ζήτηση στη αρωματοποιία.