applicazione di tecniche di estrazione in fase supercritica in campo alimentare

Supercritical fluid extraction (SFE) is an extraction technique used in some fields of food industry with advantages respect to the classical extraction with organic solvents, such as rapidity, selectivity, precision and overall reduced volumes of solvents. This technique uses fluids, as extraction solvent, in supercritical conditions. They are substances with chemical-physical characteristics intermediate between those of a liquid and a gas. Important parameters are temperature and pressure that allow to increase the extraction selectivity. The best supercritical fluid, used for more than 90% of the extractions, is carbon dioxide (CO2) advantageous compared to other supercritical fluids, such as some hydrocarbons, ammonia, water. The SFE is now used industrially for the removal of caffeine from green coffee (decaffeination). Currently using CO2, better than other solvent and more selective, which allows the removal of caffeine not altering the precursors of aromas and flavors. From literature, this technique could be used for the extraction of essential oils and antioxidants from plant material respect to other techniques (hydro-distillation, steam distillation, extraction with organic solvents) with several disadvantages. Studies show that it is possible to extract an aromatic oil from green or roasted coffee, as a source of natural aroma in food. In particular, the extraction method (Soxhlet or SFE) influences the amount of two diterpenes, cafestol and kaweol, inside the oil: their concentration is lower using the SFE compared to the Soxhlet extraction, and it decreases in the oil extracted from roasted coffee. A complex group of aromatic molecules similarly to the coffee aroma could be produced. If appropriate extraction temperatures are selected, the nature and amount of lipid fatty acids can be selected, as low temperatures necessary to achieve oil extracts with high content of linoleic acid and low content of palmitic acid. Other applications include the extraction of contaminants and pesticides present in trace amounts in food, and the ethanol extraction from wine (dealcoholization). In the latter case the SFE proved to be a valid alternative to other techniques that also eliminate the aromatic component. The amount of CO2 used for the extraction is very important: a greater amount of CO2 causes a greater extraction of ethanol. The SFE is therefore an established technique in coffee food industry and it shows progressive improvements for new productive sectors.

L'estrazione in fase supercritica (SFE) è una tecnica di estrazione utilizzata anche in campo alimentare per numerose applicazioni. Possono essere evidenziati numerosi vantaggi rispetto alla classica estrazione con solvente organico, grazie a rapidità, selettività, precisione e volumi ridotti di solvente. Come solvente di estrazione si utilizzano fluidi in fase supercritica, sostanze con caratteristiche chimico-fisiche intermedie tra quelle di un liquido e quelle di un gas. Parametri fisici importanti da gestire sono la temperatura, la pressione e la scelta dell'estraente in funzione del target chimico da estrarre. Il migliore fluido supercritico, utilizzato per più del 90% delle estrazioni in campo alimentare, è l'anidride carbonica grazie a numerosi vantaggi rispetto ad altri fluidi supercritici, quali alcuni idrocarburi, ammoniaca, acqua, ossido di diazoto. La SFE è utilizzata a livello industriale per la rimozione di caffeina dal caffè verde (decaffeinizzazione). Fino alla metà del 1970 i metodi di decaffeinizzazione prevedevano esclusivamente l'uso di solventi organici. Attualmente si utilizza la CO2, non tossica e più selettiva, che permette la rimozione di caffeina lasciando all'interno del chicco i precursori di aromi e sapori. Questa tecnica può essere impiegata anche per l'estrazione di oli essenziali, aromi ed antiossidanti da materiale vegetale come risulta dalla bibliografia scientifica. Altre tecniche di confronto (idro-distillazione, distillazione in corrente di vapore, estrazione con solventi organici) sono state utilizzate a questo scopo, presentando diversi svantaggi (per esempio, i composti termolabili vengono facilmente degradati). Da caffè verde o tostato può essere estratto un olio, poi utilizzato come fonte di aroma negli alimenti. In particolare, il metodo di estrazione (Soxhlet o SFE) influenza la quantità di due diterpeni, cafestolo e kaweolo, all'interno dell'olio: la loro concentrazione è minore se si effettua la SFE (rispetto alla Soxhlet), e diminuisce nell'olio estratto da caffè torrefatto (sia mediante SFE che Soxhlet). In quest'ultimo tipo di olio si ritrova un complesso gruppo di molecole aromatiche (simili a quelle dell'aroma caffè), appartenenti alla famiglia dei furani e delle pirazine, che apportano piacevoli note aromatiche. Importanti sono le condizioni operative, pressione e temperatura, che influenzano la resa di estrazione dell'olio. Selezionando un'appropriata temperatura di estrazione si può ottimizzare la natura e la quantità degli acidi grassi nei lipidi dell'olio. Dagli studi si conferma che elevati contenuti in acido linoleico e bassi contenuti in acido palmitico sono possibili lavorando in SFE a basse temperature al fine di ottenere oli anche nutrizionalmente soddisfacenti. Altre applicazioni della SFE riguardano l'estrazione di contaminanti e pesticidi presenti in tracce negli alimenti, e di etanolo da vino (dealcolizzazione). Nell'ultimo caso la SFE si è rivelata una valida alternativa ad altre tecniche che eliminano anche la componente aromatica, e si è visto come l'utilizzo di una maggiore quantità di CO2 determini una maggiore estrazione di etanolo. La SFE è quindi una tecnica trasversale consolidata in alcuni campi alimentari e ancora in fase di studio in altri, e sta compiendo progressivi miglioramenti ed un'apertura a nuovi settori produttivi.