L’EXTRACTION PAR LECO2 SUPERCRITIQUE:

Principe

L’ETAT SUPERCRITIQUE

Si les états gazeux et liquide de la matière nous sont familiers, il en va différemment de l’état supercritique. Cet état mis en évidence au début du XIX éme siècle par le Baron Cagniard de la Tour correspond à un domaine de pression et de température défini par une pression minimum et une température minimum. Des que l’on est au dessus de ces valeurs on est dans cet état de la matière.Pour le gaz carbonique il faut que simultanément, la pression soit supérieure à 72,8 bars et la température à 31,06 °C.

DIAGRAMME D’ETAT

Caractéristiques physico-chimiques des fluides supercritiques:

La viscosité des fluides supercritiques est légèrement supérieure à celle des gaz,mais nettement inférieure à celle des liquides. La conductivité thermique est voisine de celle des liquides. La diffusivité est intermédiaires entre celle des gaz et celle des liquides. La densité est voisine de celle des liquides.Le paramètre de solubilité du CO2 supercritique est voisin de celui de l’hexane.

Toutes ces propriétés des fluides à l’état supercritique laissent augurer d’un bon pouvoir dissolvant à l’égard des matières premières aromatiques.

Principe:

La solubilité des matières premières dans le CO2 est liée à son état. Par exemple la solubilité du naphtalène qui est de 50 gr par litre de CO2 à l’état supercritique est nulle dans le CO2 gazeux. Nous allons jouer sur la bonne solubilité des principes actifs contenus dans les matières premières naturelles dans le CO2 à l’état supercritique pour les extraire dans l’extracteur, et récupérer l’extrait par simple retour du CO2, chargé en soluté, à l’état gazeux dans le séparateur.Le CO2 est maintenu à l’état liquide par un échangeur froid dans le liquéfacteur, De là il est pompé vers l’extracteur au travers d’un échangeur chaud, ou sa température est élevée au dessus de la température critiques; grâce à la pompe on élève la pression dans l’extracteur au dessus de la pression critique. La pression est réglée dans l’extracteur par une vanne automatisée qui la maintient à la pression choisie pour l’extraction. Une fois la pression atteinte la pompe continuant de pomper, il va se créer une circulation de CO2 au travers de cette vanne. CO2 qui se serra chargé en soluté dans l’extracteur au contact de la matière première finement broyée. Soluté qui va se déposer dans l’extracteur par retour à l’état gazeux du CO2 par simple décompression. Le CO2 gazeux est re-liquéfié dans le liquéfacteur et recyclé.

INFLUENCE DES PARAMETRES Pression, Température et Quantité de CO2

La solubilité dans le CO2 à l’état supercritique est lié à sa densité donc:

A Température constante elle augmentera avec la pression.A Pression constante elle diminuera avec une élévation de température.

Comme pour l’extraction par les dissolvants volatils, de la quantité de solvant mis en œuvre dépendra le rendement d’extraction et la valeur organoleptique de l’extrait.

Seul des essais systématiques permettrons de définir les meilleurs paramètres d’extraction pour obtenir un extrait correspondant à ce que l’on souhaite obtenir en fonction d’une matière première donnée.

Avantages du CO2:

Abondant et bon marché.Autorisé comme solvant alimentaire.Absence de solvant résiduel.Pouvoir dissolvant voisin de celui de l’hexane.Ininflammable et Inexplosible.Chimiquement inerte (donc pas d’artefacts).Température critique faible.Pouvoir dissolvant faible vis-à-vis des colorants et nul vis-à-vis des ions métalliques.

Inconvénients du CO2:

Pression critique élevée nécessitant un appareillage adapté aux hautes pressions (quelques centaines de bars) entraînant ainsi un coût élevé de fabrication, d’où un amortissement de l’investissement important qui serra pénalisant au niveau du prix de vente des extraits obtenus par ce procédé.

Nouveaux produits: C’est un avantage mais aussi un inconvénient. Les extraits ainsi préparés sont des extraits originaux du fait de leurs qualités spécifiques et doivent être considérés comme tels (composition analytique, positionnement législatif, domaine d’application, formulation). Ils ne peuvent que rarement se substituer aux extraits classiques et nécessitent donc des analyses et de nouveaux développements toujours coûteux.

Caractéristiques des extraits CO2 lls sont sur le plan organoleptique le reflet fidèle de la « NATURE ». Il n’y a pas de modification structurelle des molécules contitutives des extraits obtenus du fait : de la basse température d’extraction (pas de dégradation thermique), de la non réactivité chimique du dissolvant contrairement a celle des dissolvants alcooliques (esters), aldéhydiques(acétals),de l’absence d’hydrolyse, …Ils sont peu colorés et sans ions métalliques (catalyseurs des réactions d’oxydation par les radicaux libres).Ils sont plus coûteux mais aussi plus « puissants » que les extraits traditionnels d’où un coût de formulation souvent intéressant.Ils sont originaux

Labo Pilote

LAVANDIN

Extrait CO2 de Lavandin:Nous avons extrait au CO2 Supercritique, à l’hexane (suivi d’un traitement en absolue) et par hydrodistillation des fleurs de Lavandin Grosso issues d’un même lot, puis analysé les extraits obtenus en chromatographie gazeuse.Rdt / végétal : Extrait CO2 3,5%, Absolue:1,2%, H.E.:3%On note que la teneur en acétate de linalyle est supérieure dans les extraits à celle dans l’huile essentielle et inversement pour le linalol, ce qui met en évidence l’hydrolyse d’une partie de l’acétate de linalyle lors de l’hydrodistillation, phénomène confirmée par la présence de nombreux « artefacts » dans l’huile essentielle telle que alpha et bêta pinène, myrcène, alpha terpinéol, géranyl acétate,..Par contre si l’on compare l’extrait CO2 à l’absolue (ex concrète hexanique) on constate la présence dans celui-ci des composes volatils naturellement présent dans les fleurs de lavandin et perdu lors du traitement en concrète puis en absolue.

ROMARIN

Extrait CO2 de Romarin:Les feuilles séchées du Romarin officinal possèdent un intérêt aromatique bien connu, mais aussi un important pouvoir anti-oxydant de plus en plus utilisé en cosmétique, dans les arômes alimentaires et dans les compléments nutritionnels.Les molécules lui conférant ces remarquables propriétés anti-radicalaires sont principalement l’acide rosmarinique et l’acide carnosique.L’acide carnosique doit beaucoup à l’extraction par le CO2 supercritique, procédé non destructif de cette molécule très réactive avec l’oxygène, l’extraction et la séparation de l’extrait se faisant en milieu inerte.

GINGEMBRE

L’Extrait CO2 de Gingembre:présente des propriétés organoleptiques différentes de celles des oléorésines ou de l’essence. Il a la saveur « brûlante et piquante » caractéristique de l’épice frais.C’est l’analyse par chromatographie liquide (HPLC)

qui permet d’en comprendre les raisons. En effet seul ce type d’analyse nous permet d’avoir un dosage réel des gingèrols ces composés se transformant en shogaols, par déshydratation, sous l’action de la chaleur durant leur extraction (d’où la teneur en shogaols élevée des extraits traditionnels).Hors ce sont les gingèrols qui sont responsables des propriétés anti-nauséeuses des extraits CO2 de gingembre.

Ces trois exemples:Lavandin, Romarin et Gingembre illustrent tout l’intérêt du CO2 SC comme solvant d’extraction:- Pas d’hydrolyse.- Pas d’oxydation- Pas de dégradation thermiqued’où l’obtention d’extraits qui ont des constituants actifs identiques à ceux présents dans la matière première mise en œuvre.

Quelques exemples d’applications:

- On trouvera de nombreux extraits à propriétés antioxydantes: Les caroténoïdes (astaxanthine, lycopéne,..), les polyphénols, les acides-phénols,….Et plus spécifiquement:- La lutéine extraite du Calendula oficinalis recherchée pour ses propriétés anti-dégénérescence maculaire.- Les kava-lactones extraite du Piper methysticumanalgésiques et anesthésiques.- L’artèmisine extraite d’Artémisia annua puissant

anti-malarique.- Le taxol et de nombreux alcaloïdes.

Artemisine

Autres exemples:- Extrait de Lys: Soins de la peau: raffermissant - Extrait de Camélia: Renouvellement cellulaire- Extrait de Gingembre: Anti-nauséeux, tonique, aussi antitoxique, antirhumatismal…- Extrait de Romarin: Anti-radicaux libres- Extrait de Rose musquée: Anti-inflammatoire- Extrait d’Argousier: Riche en vitamine C- Extrait de Pollen: Revitalisant- Extrait de Pépins de courge: Prostate- Extrait de Curcuma: Action régénératrice du foie,…sans oublier les extraits CO2 de: Grenade, Arnica, Iris, Calendula, Ambrette, Arnica, Lichen, Menthe….

Génération de poudre

Extraits certifiables « BIO »:

En effet le procédé d’extraction par le « CO2 S.C. » est certifié bio entre autre par Ecocert sous réserve de respecter un cahier des charges

spécifique et bien entendu d’utiliser et une matière première Bio et un CO2

Bio