Aktualności

Zastosowanie nadkrytycznego CO2 w przemyśle perfumeryjnym oraz branży beauty

Konsumenci pragną używać kosmetyków i zapachów pochodzenia naturalnego, przez co poszukują produktów wytwarzanych z poszanowaniem środowiska naturalnego.

Wyzwanie to jest stawiane producentom, którzy zwracają się ku narzędziom technologicznym zdolnym do wyodrębnienia produktu naturalnego bez jego degradacji. Jednocześnie muszą spełniać rygorystyczne przepisy dotyczące np. alergenów, ograniczenia związane z pestycydami, zakazy stosowania niektórych rozpuszczalników, surowców itp. W tym kontekście technologia nadkrytycznego CO₂ jawi się jako idealne rozwiązanie ekstrakcyjne pozwalające na zachowanie naturalnych cech elementów roślinnych oraz jako w pełni komplementarna technologia.

Dziś ekologia, szacunek dla środowiska oraz zdrowie stają się podstawowymi wartościami w produkcji - technika ekstrakcji nadkrytycznej spełnia 12 zasad zielonej chemii i 6 zasad eco-ekstrakcji.

Gdy chemia styka się z ekologią  - 12 zasad zielonej chemii opracowane przez Paula Anastasa i Johna Warnera

1. Zapobieganie powstawaniu odpadów – Lepiej zapobiegać powstawaniu odpadów niż je przetwarzać lub oczyszczać po ich powstaniu.
2. Gospodarka atomowa – Metody syntetyczne powinny być zaprojektowane w taki sposób, aby maksymalnie wykorzystać wszystkie materiały użyte w procesie w produkcie końcowym.
3. Mniej niebezpieczne syntezy chemiczne – Tam, gdzie jest to możliwe, metody syntetyczne powinny być zaprojektowane w taki sposób, aby wykorzystywać i generować substancje, które są mało toksyczne lub nie są wcale toksyczne dla zdrowia ludzkiego i środowiska.
4. Projektowanie bezpieczniejszych substancji chemicznych – Produkty chemiczne powinny być projektowane w taki sposób, aby zachować skuteczność działania przy jednoczesnym zmniejszeniu toksyczności.
5. Bezpieczniejsze rozpuszczalniki i substancje pomocnicze – Stosowanie substancji pomocniczych (np. rozpuszczalników, środków oddzielających itp.) powinno być w miarę możliwości zbędne i nieszkodliwe podczas stosowania.
6. Projektowanie z myślą o efektywności energetycznej – Wymagania dotyczące energii powinny być uznawane ze względu na ich wpływ na środowisko i gospodarkę oraz powinny być minimalizowane. Metody syntetyczne powinny być prowadzone w temperaturze i ciśnieniu otoczenia.
7. Stosowanie surowców odnawialnych – Surowiec powinien być możliwie jak najbardziej odnawialny, a nie ulegający wyczerpaniu, gdy jest to technicznie i ekonomicznie wykonalne.
8. Redukcja pochodnych – Należy ograniczyć do minimum lub w miarę możliwości unikać niepotrzebnej derywatyzacji (stosowanie grup blokujących, ochrona, tymczasowa modyfikacja procesów fizycznych/chemicznych), ponieważ takie kroki wymagają dodatkowych odczynników i mogą powodować powstawanie odpadów.
9. Katalizatory – Odczynniki katalityczne (tak selektywnie, jak to możliwe) są lepsze od odczynników stechiometrycznych.
10. Projektowanie degradacji – Produkty chemiczne powinny być zaprojektowane w taki sposób, aby po zakończeniu swojej funkcji rozpadały się na nieszkodliwe produkty degradacji i nie utrzymywały się w środowisku.
11. Analiza w czasie rzeczywistym w celu zapobiegania zanieczyszczeniom – Należy dalej rozwijać metodologię analityczną, aby umożliwić monitorowanie i kontrolę w czasie rzeczywistym, w trakcie procesu, przed powstaniem substancji niebezpiecznych.
12. Bezpieczniejsza chemia w zapobieganiu wypadkom – należy wybrać substancje i formę substancji używanej w procesie chemicznym tak, aby zminimalizować możliwość wystąpienia wypadków chemicznych, w tym uwolnień, wybuchów i pożarów.

6 zasad eko ekstrakcji

1.  Wzmocnienie innowacji poprzez selekcję odmian i wykorzystanie odnawialnych zasobów roślinnych.
   
2. Używanie alternatywnych rozpuszczalników.
3. Redukowanie zużycia energii poprzez rozwój innowacyjnych technologii oraz promowanie ponownego wykorzystania energii.
4. Promowanie wykorzystania produktów ubocznych zamiast traktowania ich jako odpadów w celu zintegrowania ścieżki bio- lub agrorafinerii.
5. Zmniejszenie liczby operacji jednostkowych dzięki innowacjom technologicznym oraz promowanie bezpiecznych i kontrolowanych procesów.
6. Tworzenie produktów biodegradowalnych, czystych oraz w naturalnej formie.

Ekstrakcja nadkrytyczna CO2

CO₂ staje się nadkrytyczny, gdy jego ciśnienie i temperatura przekraczają punkt krytyczny. Wzrost ciśnienia powoduje wzrost gęstości CO₂, a tym samym jego mocy rozpuszczania. Nadkrytyczny CO₂ ma wysoki współczynnik dyfuzji. Lepkość CO₂ w stanie nadkrytycznym jest zbliżona do lepkości gazu.

Dzięki tym właściwościom, nadkrytyczny CO₂ wnika do wnętrza materiału, aby wydobyć z niego interesujące nas związki. Zmienność parametrów operacyjnych ekstrakcji pozwala na zmianę rozpuszczalności CO₂, a tym samym na dobór cząsteczek lub związków ekstrahowanych zgodnie z ich naturą chemiczną.

Odpowiednie dobieranie parametrów natężenia przepływu, ciśnienia i temperatury CO₂ pozwala modyfikować właściwości rozpuszczające CO₂ skutkując selektywną i precyzyjną ekstrakcją z matrycy roślinnej. CO₂ jest ekologicznym rozpuszczalnikiem (niedrogi, mało szkodliwy, nadaje się do recyklingu), który ma ważną zaletę: CO₂ osiąga próg nadkrytyczny w temperaturze 31,1°C i pod ciśnieniem 73,8 bar.

Dla porównania woda osiąga stan nadkrytyczny w temperaturze 374°C i pod ciśnieniem 220 barów. Dzięki względnie niskiej temperaturze oraz ciśnieniu nadkrytyczny CO₂ ma tę zaletę, że nie niszczy substancji wrażliwych na ciepło. Aby zwiększyć możliwości ekstrakcyjne, możliwe jest sprzężenie nadkrytycznego CO₂ z rozpuszczalnikiem modyfikującym. CO₂ jest łatwo mieszalny z rozpuszczalnikami organicznymi, takimi jak np. etanol.

W przemyśle perfumeryjnym zastosowanie nadkrytycznego CO₂ do ekstrakcji i frakcjonowania pozwala na uzyskanie ekstraktów zapachowych ze świeżych kwiatów. Ekstrakcja nadkrytycznym CO₂ pozwala na uzyskanie ekstraktów innych niż ekstrakty uzyskane z wykorzystaniem heksanu. Producenci coraz częściej sięgają po ekstrakty CO₂, w celu uzyskania kompozycji zapachowych prezentujących przeróżne właściwości organoleptyczne. Blauer's Jungle Essence w 2019 roku wykorzystuje w kompozycji swojej gamy zapachowej ekstrakt z kardamonu uzyskany z wykorzystaniem ekstrakcji nadkrytycznej CO₂.

Podsumowując, ekstrakcja nadkrytyczna jest idealnym rozwiązaniem dla przemysłu perfumeryjnego. Ekstrakcja nadkrytyczna CO₂ jest atrakcyjna pod względem ekonomicznym i szerokiej możliwości zastosowania.

Ekstrakcja nadkrytyczna CO2 w branży beauty

CO₂ jest gazem niezbędnym dla życia roślin - wykorzystują go w procesie fotosyntezy do wzrostu. Inżynieria naukowa wykorzystuje właściwości nadkrytycznego CO₂ do ekstrakcji cennych substancji czynnych z roślin.

Dzięki ekstrakcji w niskiej temperaturze nie ulegają zmianie naturalne właściwości substancji. Ponadto, nadkrytyczny CO₂ jest ekologicznym rozpuszczalnikiem.

W przemyśle kosmetycznym stosuje się rozpuszczalniki organiczne, takie jak aceton, etanol, metanol lub benzen, których zastosowanie może być niebezpieczne ze względu na wykazywaną toksyczność. Nadkrytyczny CO₂ to po prostu stan dwutlenku węgla pomiędzy stanem ciekłym, a gazowym - stan ten pozwala mu na posiadanie właściwości rozpuszczalnika i możliwość wniknięcia do wnętrza materiału w celu wyodrębnienia pożądanych związków.

Proces ten umożliwia wyselekcjonowanie pożądanych składników aktywnych i przeprowadzenie selektywnej ekstrakcji. Technologia ta jest znacznie bardziej wydajna oraz przyjazna środowisku niż konwencjonalna destylacja.

Zebrane ekstrakty są mikrobiologicznie stabilne i nie wykazują śladów rozpuszczalników, z natury prawie sterylne (ewentualne pestycydy występujące w substracie zostają usunięte) bardzo skoncentrowane, czyste i nasycone związkami aktywnymi. Na przykład, ekstrakty wytwarzane w technologii nadkrytycznej mogą w ten sposób wzmocnić kremy kosmetyczne, nadając im wiele właściwości lub nadać im naturalny zapach.

Źródło: https://www.sfe-process.com/supercritical-co2-applied-to-perfume-industry/

• Wyposażenie laboratoriów

• Chromatografy

• Homogenizatory laboratoryjne

• Liofilizatory

• Pipety

• Komory rękawicowe

• Zamrażarki niskotemperaturowe

• Spektrofotometry

• Suszarki rozpyłowe