Gıda Hattı

Süperkritik Ekstraksiyon (Bitkisel Özüt Elde Etme) Teknolojisi

27 Mayıs 2022, 16:14
Paylaş

İklim krizinin derinleşmesi, tüketimin artması ve yaşam koşullarının değişmesinden dolayı artık insanlar daha fazla doğal ve konsantre yiyeceklere, kozmetik alanında daha doğal içeriklere, ilaç kullanmaktan ziyade daha alternatif ve güvenilir tedavi yöntemlerine ve ayrıca koruyucu tıbba doğru daha fazla eğilim göstermeye başlamışlardır.

Geleceğin Bitkisel Özüt ve Yağ Elde Edilmesinde Çevreci ve Yüksek Teknolojiler: Süperkritik Ekstraksiyon (Bitkisel Özüt Elde Etme) Teknolojisi

Artan gıda fiyatlarından dolayı insanlar öğünlerini tek öğüne düşürmeye, sabah kahvaltılarını ve öğle yemeklerini aperatif gıdalarla geçirmeye başlamışlardır. Bu aperatif gıdaların geliştirilmesinde ve gıda içeriklerinin zenginleştirilmesinde antioksidan kapasitesi yüksek bitkisel özler, besleyici nitelikteki bitkisel bileşenler aranır hale gelmiştir. Ayrıca günlük beslenmemiz değişmese bile geleneksel tarımda elde edilen tarım ürünlerinin antioksidan içeriklerinin düşük olması ve bu nedenle insanların sağlığını koruyabilecek günlük antioksidanların yeterli miktarlarda alınamamasından dolayı da bu yoğunlaştırma teknolojisine ve gıdaların bu şekilde zenginleştirilmesine ihtiyaç vardır. Böylece gıdaların hastalıklardan koruyuculuk özelliklerinin arttırılması da gerçekleştirilebilir. Bu tür içeriğe sahip gıdalara “Fonksiyonel Gıdalar” denmektedir.

Özüt elde etmede alternatif yöntemler

Bir bitkiden özüt elde etmek için çok farklı metotlar söz konusudur. Elde edilecek özütün içeriğine göre de (yağ, polifenol ya da aroma) farklı özütleme teknolojileri kullanılmaktadır. Bu özütleme teknolojilerinin başında ülkemizde de özellikle bitkilerden yağ elde etmek için kullanılan distilasyon metodu ve sonrasında özüt elde etmek için kullanılan kimyasal ekstraksiyon (etanol, hekzan gibi çözücülerin kullanıldığı) metodu gelmektedir.

Distilasyon metodu, yoğun buharın bitkilerin içerisinden geçerek yağ moleküllerinin koparılarak ayrıldığı ve daha sonra buharın soğutularak yoğunlaştırıldığı, yağ ve su ayrımından dolay hem esansiyel yağ, hem de hidrosol (aromatik ve antioksidan içeriklere sahip su) elde edilen bir metot olarak ülkemizde ön plana çıkmaktadır.

Kimyasal özütlemelerde ise bitkiler belli oranlarda etanol ve su karışımlarına ya da doğrudan hekzana maruz bırakılarak farklı içerikte özütler elde edilmektedir. Etanol-su karışımlarında polifenol içeriği yoğun bitkisel özütler elde edilirken, hekzan ile muamelede doğrudan yağ elde edilmektedir.

Tüm bu bitkisel özüt elde etme metotları bir çok dezavantajı da beraberinde getirmektedir. Örneğin buhar distilasyon yönteminde bitkilerde bulunan esansiyel yağlar ve antioksidan içerik yüksek sıcaklık nedeniyle bozulmakta, elde edilen bitkisel esansiyel verimi çok düşük olmakta ve ayrıca yöntemde kullanılan enerjinin çokluğundan dolayı ekonomik bir yöntem olarak görünmemektedir. Artan enerji maliyetleri göz önüne alındığında da buhar distilasyon metodu çok yüksek maliyetli ürün üretimine neden olmaktadır.

Organik kimya alanları

Etanol, hekzan gibi çözücülerle elde edilen özütlerde ya da yağlarda ise kalıntı kalma riski çok yüksek ve bu gibi çözücülerde işlem süresinin uzunluğu, çevreci özellikte kimyasalların kullanılmaması ve elde edilen özütten bu kimyasalların uzaklaştırılması sırasında kullanılan sıcaklık ve uzun süre gibi faktörlerde elde edilen özütün kalitesinin çok düşmesi, antioksidan kapasitesinin azalması gibi sorunlar ön plana çıkmaktadır.

Ayrıca tüm bu metotlarla elde edilen özütlerde özütün içeriğinde bulunan yüzlerce etken bileşenin kimyasal içeriğinin farklı etkileşimlerle toksik bileşenlere çevrilmesi de söz konusudur.

Tüm bu sorunların aşılmasında çok yenilikçi bir teknoloji olarak “süperkritik ekstraksiyon teknolojisi” ön plana çıkmaktadır. Süperkritik ekstraksiyon teknolojisi son 15 yıldır deneysel bazda yoğun olarak kullanılmakla birlikte pandemiden sonra artan talep ve doğal içeriklere olan ihtiyacın çok artması nedeniyle endüstriyel ölçeklerde de kullanılmaya başlanmıştır.

Süperkritik ekstraksiyon nasıl yapılır

Süperkritik ekstraksiyon teknolojisinde öncelikle yüksek basınç, düşük sıcaklık ve inert (etkileşimsiz) çözgen söz konusudur. Yüksek basınç ve düşük sıcaklıklarda karbondioksit gazı “süperkritik faza” geçmektedir. Süperkritik fazın içerisinde bulunan maddelerin yüzey gerilimlerinin düşmesi ve ayrıca süperkritik akışkanın difüze edebilme kabiliyetinin sıvılara ve gazlara göre çok daha yüksek olması özellikleri bir araya geldiğinde sert ya da normal yapıda her türlü materyalden istenilen biyoaktif bileşen kolaylıkla çözündürülebilmektedir. Böylece örneğin süperkritik bir fazda çekirdeği kırılmamış bir ayçekirdeğinden içeriğindeki ayçekirdeği yağını süperkritik teknolojisi ile alabilmek mümkündür.

Ülkemizde de bu konuda tek sayılabilecek ülkemizin en büyük süperkritik ekstraksiyon tesisi Arşen Makine tarafından 600 litre hacimde kurulmuştur ve 1,5 yıldır faal olarak çalışmaktadır. Burada özellikle kadın çiftçilere biberiye tarımı yaptırılmakta ve elde edilen biberiyeden süperkritik ekstraksiyon ile hem biberiye yağı, hem de biberiye polifenolik ekstresi elde edilmektedir. Elde edilen bu özütler gıdaların zenginleştirilmesinde, takviye edici gıda alanında ve kozmetik alanında kullanılmaya başlanmıştır. Aynı şekilde Arşen Makine ülkemizin TÜBİTAK’tan sonraki en büyük süperkritik tesisi olacak olan 2000 litrelik KuvvEX’i 4 ay içerisinde devreye alacaktır.

 Süperkritik ekstraksiyon teknolojileri birçok açıdan bitkisel özüt elde etmede çok büyük avantajlar sağlamaktadır. Öncelikle bilinmesi gereken şeylerin başında süperkritik ekstraksiyon teknolojileri “pahalı” teknolojiler değildir. Çünkü yatırımın harcadığı enerji maliyeti, işçilik ve ekstraktörlerin kurulum alanı, ekstraksiyon verimi ve süresi gibi parametreler hesaplandığında süperkritik ekstraksiyon teknolojileri oldukça ucuz ve doğaya zarar vermeyen, karbon salımı oldukça düşük teknolojilerdir.

Örneğin biberiyeden esansiyel yağ elde etme konusunda buhar distilasyonunda hedeflenen ürünün elde edilmesi için en az 4 saat gibi bir çalışma süresi varken, süperkritikte 1 saat içerisinde verim elde edilmektedir. Ayrıca süperkritik ekstraksiyon ile elde edilen biberiye yağının antioksidan kapasitesi, buhar distilasyon yöntemine göre elde edilen yağdan tam 14 kat daha yüksek antioksidan kapasitesine sahiptir (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0260877416304721). Bu da özellikle yağın tıbbi faydalarından doğrudan yararlanmaya, standardize bir ürün elde etmeye ve ayrıca elde edilen yağın raf ömrünü çok uzatılarak, yüksek kalite bir yağın elde edilmesi sağlanmaktadır.

Süperkritik ekstraksiyon teknolojisi ile elde edilen özütler “full spektrum” yani tüm içeriğe sahip özütler olabilmektedir. Ayrıca süperkritik ekstraksiyon ile farklı basınç ve sıcaklık parametreleri değiştirilerek tek bileşen de elde etmek mümkündür. Örneğin kahveden ya da çaydan doğrudan doğal kafein saflaştırılması bu yöntemle gerçekleştirilebilmektedir. Ayrıca tüm aromalar da süperkritik ekstraksiyon teknolojisi tıbbi bitkilerden, sebze ve meyvelerden ile saflaştırılabilir.

Süperkritik ekstraksiyon teknolojisi temelde karbondioksiti çözgen olarak kullanmakla birlikte farklı çözgenler de (su gibi) süperkritik ekstraksiyon cihazlarında kullanılabilmektedir. Böylece çok farklı parametrelerde, çok değişik içeriklere sahip bitkisel özütler elde edilebilmektedir.

Organik kimya neyi inceler

Süperkritik ekstraksiyonun avantajları

Süperkritik ekstraksiyon cihazları sadece tek bir ürün işlemeye özelleşmiş cihazlar değildir. Yani tek bir ünite ile bir çok bitki işlenebilir ve çok farklı ürünler elde edilebilir. Bu da çok farklı gamlarda ürünlerin üretilmesini sağlamaktadır.

Süperkritik teknolojiler ile elde edilen ürünler gıdaların zenginleştirilmesinde, fonksiyonelize edilmesinde, farklı gıda bileşenlerinin eldesinden, kozmetikte kullanılacak tüm aktif içeriklerin eldesinde kullanılmaktadır. Ayrıca ilaç sanayine etken madde üretimi de bu teknoloji ile mümkündür.

Süperkritik ekstraksiyon teknolojisi kullandığı karbondioksiti geri kazanım ile geri kazanmakta ve böylece elde edilen ekstrede “çözgen maliyeti” söz konusu olmamaktadır. Ayrıca düşük enerji kullanımı sağladığı için enerji yönünden de oldukça verimlidir.

Tüm bu nitelikleri ön plana alındığında Türkiye sahip olduğu binlerce tıbbi ve aromatik bitkiden elde edeceği özütler ve yağlarla, ayrıca atık olarak değerlendirilen portakal kabuğu, nar çekirdeği gibi ürünlerden yüksek katma değerli yağlar ve özler elde edebilir.

Yazarın Diğer Yazıları

Haber Etiketleri

Gıda Hattından güncel e-bülten almak için adresinizi girip kayıt olabilirsiniz.

.