Εφαρμογή υπερκρίσιμης εκχύλισης για την παραγωγή εκχυλισμάτων από το φυτό Cistus Creticus

Χίλιου, Μαρία; Chiliou, Maria

dc.contributor.author	Χίλιου, Μαρία	el
dc.contributor.author	Chiliou, Maria	en
dc.date.accessioned	2018-03-30T09:54:33Z
dc.date.available	2018-03-30T09:54:33Z
dc.date.issued	2018-03-30
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46823
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15190
dc.rights	Default License
dc.subject	Υπερκρίσιμη εκχύλιση	el
dc.subject	Συμβατικές μέθοδοι εκχύλισης	el
dc.subject	Μαθηματική μοντελοποίηση	el
dc.subject	Μοντέλο Sovová	el
dc.subject	Αντιοξειδωτική δράση	el
dc.subject	Ολικό φαινολικό φορτίο	el
dc.subject	Cistus creticus	en
dc.subject	Supercritical fluid extraction	en
dc.subject	Conventional extraction techiques	en
dc.subject	Mathematical modelling	en
dc.subject	Sovová model	en
dc.subject	Antioxidant activity	en
dc.subject	Total phenolic content	en
dc.subject	GC-MS	en
dc.title	Εφαρμογή υπερκρίσιμης εκχύλισης για την παραγωγή εκχυλισμάτων από το φυτό Cistus Creticus	el
dc.title	Utilization of the supercritical fluid extraction in order to obtain extracts from Cistus Creticus plant	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φυσικές διεργασίες	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/28c87da5420479bf864b1811af91da47525baea8
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-02-23
heal.abstract	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..	el
heal.abstract	In this Diploma Thesis, the investigation, analysis and modeling of the Supercritical Fluid Extraction (SFE) of Cistus Creticus plant was carried out, in order to gain significant information about the properties of the Cistus Creticus L. oils, and to investigate the effect of the main operating parameters on the extraction yield and optimize the overall process. The specific plant is a greek native shrub, which is of great interest to the food, cosmetic and pharmaceutical industry, because of its essential oils' and extracts' invaluable properties such as anti-flammatory, antimicrobial, cytotoxic and gastroprotective activity. Furthermore, the SFE of Cistus Creticus has not been studied so far extensively. For the solid and factual presentation of the results of the Supercritical Fluid Extraction, the Cistus Creticus L. extracts were compared with those of two widely used conventional extraction techniques, namely liquid-liquid extraction (Soxhlet) and Hydrodistillation. The examined solvents in Soxhlet extraction were Ethanol and n-hexane. For the Supercritical Fluid Extraction, the effect of temperature (40οC, 50oC, 60oC), pressure (110bar, 180bar, 250bar) and solvent flow rate (1kgCO2/h, 2kgCO2/h, 3kgCO2/h) on the extraction yield was studied. Also, the influence of a co-solvent on the qualitative characteristics and chemical properties of Cistus Creticus L. extracts was examined in preliminary experiments. Last but not least, a mathematical description of the system's response was attempted, in order to investigate the effect of process's parameters on the extraction yield. The results obtained were satisfactory. Also, the mathematical modelling of the extraction yield through the implementation of the Sovová mass transfer model was examined, leading to good results. The essential oil from Hydrodistillation and other selected extracts from the other techniques were evaluated on their chemical composition and Antioxidant Activity. Their chemical composition was evaluated by GC-MS method, their Antioxodant Activity by DPPHo assay and their Total Phenolic Content by Folin-Ciocalteue method. The research's results indicated that the SFE yield was mainly affected by the extraction pressure, followed by the temperature. Specifically, their increase results in process's yield increase, too. Furthermore, the organoleptic characteristics of SFE Cistus Creticus L. extracts outweighed compared to other extracts from the conventional extraction techniques. According to the extracts' antioxidant activity, the most radical extract was that from Soxhlet extraction with Ethanol as solvent, exhibiting similar antioxidant activity to Ascorbic Acid. The other extracts were less radical, but the utilization of a co-solver at small quantity in SFE increases their antioxidant activity, giving the flexibility to SFE to combine the good quality characteristics with significant antioxidant activity. With regard to extracts' chemical composition, high percentages of fatty acids were detected, such as Hexadecanoid acid and Linoleic Acid, components useful to human organism. Finally, the results from the mathematical modelling of Supercritical Fluid Extraction process led to a simplified equation describing the system, which simulates sufficiently the effect of the studied process parameters on process performance and paves the way to its optimization. Also, good fitting of the extraction's curve was accomplished with the implementation of Sovová mass transfer model for all the examined SFE experimental conditions.	en
heal.advisorName	Μαγουλάς, Κωστής	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος	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.
heal.fullTextAvailability	true