Συγκριτική ανάλυση και μοντελοποίηση υπερκρίσιμης εκχύλισης έναντι συμβατικών και άλλων “πράσινων” εκχυλιστικών μεθόδων για την ανάκτηση βιοδραστικών ενώσεων από Salvia fruticosa

Κάβουρα, Δάφνη; Kavoura, Dafni

dc.contributor.author	Κάβουρα, Δάφνη	el
dc.contributor.author	Kavoura, Dafni	en
dc.date.accessioned	2016-10-25T09:09:56Z
dc.date.available	2016-10-25T09:09:56Z
dc.date.issued	2016-10-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43896
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13130
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Υπερκρίσιμη εκχύλιση	el
dc.subject	Πράσινη χημεία	el
dc.subject	Μεταφορά μάζας	el
dc.subject	Αντιοξειδωτικά	el
dc.subject	Αέρια χρωματογραφία - φασματομετρία μάζας	el
dc.subject	Mass transfer	en
dc.subject	Supercritical extraction	en
dc.subject	Antioxidants	en
dc.subject	Green chemistry	en
dc.subject	Gas chromatography - mass spectrometry	en
dc.title	Συγκριτική ανάλυση και μοντελοποίηση υπερκρίσιμης εκχύλισης έναντι συμβατικών και άλλων “πράσινων” εκχυλιστικών μεθόδων για την ανάκτηση βιοδραστικών ενώσεων από Salvia fruticosa	el
dc.title	Comparative analysis and modelling of supercritical extraction over conventional and other “green” extraction methods for the recovery of bioactive compounds from Salvia fruticosa	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Θερμοδυναμική	el
heal.classification	Thermodynamics	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/818b3f4597347b0748b1c62b91d4188d897dbb07
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unesco6/2213
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-07
heal.abstract	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.	el
heal.abstract	The primary purpose of this study is to investigate, analyze and model the Supercritical Extraction (SE) process, with a view of optimizing the extraction of bioactive compounds. The sample used for the experimental tests was one of the Salvia species exhibiting great interest in its essential oil and extract, Salvia fruticosa. In order to present an accurate and factual approach about the effects of SE, it was imperative to analyze and compare the method with Conventional, and other “Green” Extraction techniques. The Conventional methods studied were a) the Soxhlet Extraction and b) Hydrodistillation (HD), while the “Green” techniques were a) the Microwave Assisted Extraction, b) the Ultrasonic Extraction and c) the Pressure Assisted Extraction. Moreover, a mixture of ethanol-water (70:30) was used as a polar solvent on the “Green” extraction techniques, and hexane as a non-polar extraction solvent. In the conventional techniques the solvents used were also water, ethanol and hexane. With respect to the SE, the effect of temperature (40oC-50oC-60oC), extraction pressure (100bar-190bar-280bar) and solvent flow (1kg/h-2kg/h-3kg/h) was studied upon the process’s yield. Also examined in the SE, but in a preliminary level, was the influence of a co-solvent on the qualitative characteristics and chemical properties of the extract. Lastly, a mathematical description of the system response was attempted, while studying the effect of operating parameters on SE efficiency, also attempted was a process modelling while using the Sovová mass transfer model. The processing of the SE experimental data resulted in a simplified equation of the influence between the operating parameters and the extraction yield. The results simulate sufficiently the process and the equation’s form allows to easily extract the optimum conditions for the defined system. A correspondingly good description, resulted the Sovová model on the experimental data in all the SE conditions tested. All oils and extracts were examined separately a) on their chemical properties (antioxidant activity and total phenolic and flavonoid content) and b) their chemical composition. The chemical properties were measured with the DPPH, Folin-Ciocalteu and Aluminum Chloride methods respectively, and the qualitative characteristics with a combinatorial analytical GC-MS method. The research’s results exhibit some superior qualities about the SE extract as opposed to the HD essential oil, this occurs not just in terms of quality characteristics, but also on the extraordinary antioxidant activity and the significant total phenolic content. Furthermore, the co-solvent SE extract resulted in the highest antioxidant activity among the developed methods, and also reaching the effect of the Apitiva PAE extract -a specialized method for the heat-sensitive components (such as antioxidants). Finally, the GC-MS chemical analysis detected extremely low levels of the toxic α & β-Thujone, while the SE samples exhibited zero content. Also on the SE samples, a high level (50.9%) of Manool was detected -a bioactive compound known for its significant antimicrobial activity and demand in perfumery.	en
heal.advisorName	Μαγουλάς, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Μαγουλάς, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Κόλλια, Κωνσταντίνα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Θερμοδυναμικής και Φαινομένων Μεταφοράς	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	112 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true