Εφαρμογή υπερκρίσιμης εκχύλισης για την παραγωγή εκχυλισμάτων από το φυτό Cistus Creticus - Χίλιου, Μαρία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Θερμοδυναμικής και Φαινομένων Μεταφοράς, 2018)
Στην παρούσα Διλωματική Εργασία πραγματοποιήθηκε η μελέτη, ανάλυση και μοντελοποίηση της Υπερκρίσιμης Εκχύλισης του φυτού Cistus Creticus, με σκοπό τόσο τη διεξαγωγή συμπερασμάτων για τις ιδιότητες του ελαίου της πρώτης ύλης, όσο και για τη διερεύνηση της επίδρασης των κύριων λειτουργικών παραμέτρων της διεργασίας στην απόδοση της και τη βελτιστοποίηση της. Η συγκεκριμένη πρώτη ύλη είναι ένα ενδημικό ελληνικό είδος που παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη βιομηχανία τροφίμων, καλλυντικών και φαρμάκων καθώς τα αιθέρια έλαια και εκχυλίσματα του διαθέτουν αξιόλογες δραστικές ιδιότητες όπως αντιφλεγμονώδη, αντιμικροβιακή, κυτταροτοξική, και γαστροπροστατευτική δράση, ενώ δεν έχει μελετηθεί συστηματικά η επεξεργασία του με τη συγκεκριμένη διεργασία. Για την ορθή και τεκμηριωμένη παρουσίαση των αποτελεσμάτων της Υπερκρίσιμης Εκχύλισης (Υ.Ε.) έγινε σύγκριση των εκχυλισμάτων του Cistus με δύο ευρέως διαδεδομένες συμβατικές τεχνικές διαχωρισμού, την υγρή εκχύλιση (Soxhlet) και την Υδροαπόσταξη. Οι διαλύτες που εξετάστηκαν στην πρώτη ήταν η αιθανόλη και το κανονικό εξάνιο. Οι παράγοντες που μελετήθηκαν στην Υπερκρίσιμη Εκχύλιση είναι η θερμοκρασία (40οC, 50oC, 60oC), η πίεση (110bar, 180bar, 250bar) και η μαζική ροή του διαλύτη (1kgCO2/h, 2kgCO2/h, 3kgCO2/h) ως προς την επίδραση τους στην απόδοση της διεργασίας. Παράλληλα, εξετάστηκε σε προκαταρτικό επίπεδο η επίδραση της χρήσης συνδιαλύτη στα ποιοτικά χαρακτηριστικά και τις χημικές ιδιότητες του εκχυλίσματος. Τέλος, επιχειρήθηκε η μαθηματική περιγραφή του συστήματος της απόκρισης, διερευνώντας την επίδραση των παραμέτρων λειτουργίας στην απόδοση της διεργασίας, και η μαθηματική μοντελοποίηση της με χρήση του μοντέλου μεταφοράς μάζας της Sovová, με πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα. Το αιθέριο έλαιο από την Υδροαπόσταξη και επιλεγμένα εκχυλίσματα που παραλήφθηκαν από τις άλλες μεθόδους εκχύλισης, αναλύθηκαν ως προς τη χημική τους σύσταση και την αντιοξειδωτική τους δράση. Για τη χημική σύσταση χρησιμοποιήθηκε αέρια χρωματογραφία GC-MS, ενώ η αντιοξειδωτική δράση προσδιορίστηκε μέσω της μεθόδου ελεύθερης ρίζας DPPHo και το ολικό φαινολικό περιεχόμενο μετρήθηκε με τη μέθοδο Folin-Ciocalteau. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι τη σημαντικότερη επίδραση στην απόδοση της διεργασίας της Υπερκρίσιμης Εκχύλισης έχει η πίεση ακολουθούμενη από τη θερμοκρασία. Συγκεκριμένα, η αύξησή τους οδηγεί σε αύξηση της απόδοσης. Επίσης, τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των εκχυλισμάτων του Cistus Creticus με Υ.Ε. υπερτερούσαν σε σχέση με εκείνα των εκχυλισμάτων των συμβατικών μεθόδων διαχωρισμού. Όσο αφορά την αντιοξειδωτική δράση, το πιο δραστικό εκχύλισμα ήταν αυτό της αιθανόλης από Soxhlet με δράση παρόμοια εκείνης του ασκορβικού οξέος. Τα υπόλοιπα εκχυλίσματα ήταν λιγότερο δραστικά, αλλά η χρήση μικρής ποσότητας συνδιαλύτη στην περίπτωση της Υ.Ε. αυξάνει την αντιοξειδωτική δράση του εκχυλίσματος δίνοντας την ευελιξία στην Υ.Ε. να συνδυάσει καλές οργανοληπτικές ιδιότητες και δραστικότητα εκχυλισμάτων. Όσον αφορά τη χημική ανάλυση των εκχυλισμάτων, παρατηρήθηκε υψηλό ποσοστό εκχύλισης λιπαρών οξέων όπως του δεκαεξανοϊκού και λινολεϊκού οξέος, ενώσεων ωφέλιμων για τον οργανισμό. Τέλος, τα αποτελέσματα από τη μαθηματική μοντελοποίηση της διεργασίας της Υ.Ε. οδήγησαν σε μια απλοποιημένη εξίσωση περιγραφής του συστήματος, η οποία προσομοιώνει σε ικανοποιητικό βαθμό την επίδραση των μελετούμενων λειτουργικών παραμέτρων στην απόδοση της διεργασίας και διευκολύνει την αριστοποίησή της. Επίσης, καλή περιγραφή των πειραματικών δεδομένων για την καμπύλη εκχύλισης επιτεύχθηκε με το μοντέλο Sovová σε όλες τις εξεταζόμενες συνθήκες της Υ.Ε..