Βελτιστοποίησης της ανάκτησης ελαίου από γίγαρτα απόβλητα οινοποίησης
Creators: name: Τσιβίκη, Μαρία Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Εκχύλιση γιγαρτελαίου
Γίγαρτα
Κεραλοιφή
Oil extraction
Grape seeds
Beeswax

description: Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η βελτιστοποίηση της ανάκτησης ελαίου από γίγαρτα οινοποίησης της ποικιλίας ξινόμαυρο (Vitis vinifera). Οι μέθοδοι παραλαβής που εφαρμόστηκαν είναι η μέθοδος της εκχύλισης με άμεσους υπερήχους και της εκχύλισης με μικροκύματα. Επίσης, εφαρμόστηκε η μέθοδος ενζυμικής προκατεργασίας πριν την εκχύλιση με μικροκύματα και τέλος, αυτή της υδατικής ενζυμικής εκχύλισης.Ειδικότερα, οι λειτουργικές παράμετροι που μελετήθηκαν στην εκχύλιση με υπερήχους ήταν η θερμοκρασία, που κυμάνθηκε από 20 έως 65°C, η ένταση παλμού των υπερήχων, από 30 έως 60%, και η αναλογία εξανίου/σκόνης γιγάρτων, από 8 έως 24 mL/g. Ο διαλύτης που χρησιμοποιήθηκε ήταν το κανονικό εξάνιο.Ο χρόνος εκχύλισης ήταν 15 min και η διάρκεια παλμού/μεσοδιάστημα μεταξύ των παλμών 2/1. Η απόδοση της εκχύλισης κυμάνθηκε μεταξύ 5,11 και 11,57% (σε ξηρή βάση).Η στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων έδειξε ότι βέλτιστες συνθήκες για την εξαγωγή του ελαίου είναι η θερμοκρασία 40°C, η αναλογία διαλύτη/σκόνης γιγάρτων 24 mL/g και η ένταση παλμού 30%.Σε αυτές τις συνθήκες, η εφαρμογή της μεθόδου έδωσε απόδοση 14,8%. Στην εκχύλιση με μικροκύματα, οι παράγοντες που μελετήθηκαν ήταν η ισχύς της ακτινοβολίας, με εύρος τιμών από 100 έως 600 W, και η αναλογία εξανίου/σκόνης, που κυμάνθηκε μεταξύ 8 και 24 mL/g. Ο διαλύτης που χρησιμοποιήθηκε ήταν το κανονικό εξάνιο και ο χρόνος εκχύλισης ήταν 5 min. Η απόδοση της εκχύλισης κυμάνθηκε μεταξύ 2,48 και 12,06% και οι βέλτιστες συνθήκες ήταν ισχύς ακτινοβολίας 100 W και αναλογία διαλύτη/σκόνης γιγάρτων 24 mL/g, με απόδοση 13,62%. Κατά την εφαρμογή ενζυμικής προκατεργασίας για την ενίσχυση της απόδοσης της εκχύλισης με μικροκύματα,επιλέχθηκαν τα ένζυμα κυτταρινάση και πηκτινάση. Οι παράγοντες που μελετήθηκαν ήταν ο χρόνος προκατεργασίας (60 έως 240 min), ο τύπος του ενζύμου (0 έως 100% κυτταρινάση), η συγκέντρωση ενζύμου (2 έως 4% w/w) και η αναλογία νερού/σκόνης γιγάρτων(2 έως 6 mL/g).Η απόδοση της εκχύλισης κυμάνθηκε από 0,17 έως 2,36% και δεν παρατηρήθηκαν θετικά αποτελέσματα. Mε στόχο την παραλαβή ελαίου χωρίς τη χρήση εξανίου, αλλά με διαλύτη το νερό, εξετάστηκε και η μέθοδος της υδατικής ενζυμικής εκχύλισης. Το ένζυμο που επιλέχθηκε για τη διεργασία αυτή ήταν η πηκτινάση, καθότι είχε υψηλότερες αποδόσεις κατά την εφαρμογή της ενζυμικής προκατεργασίας σε σχέση με την κυτταρινάση. Στη μέθοδο αυτή, βασικές παράμετροι ήταν η αναλογία νερού/σκόνης γιγάρτων, η οποία κυμάνθηκε από 2 έως 6mL/g, η συγκέντρωση ενζύμου,από 2 έως 4% w/w, και ο χρόνος, από 2 έως 8 h. Η απόδοση της εκχύλισης κυμάνθηκε από 1,5 έως 7,56% και η βέλτιστη τιμή της παρατηρήθηκε σε χρόνο επεξεργασίας 8 h. Για τον χαρακτηρισμό του ελαίου, εφαρμόστηκαν μέθοδοι προσδιορισμού ολικών φαινολικών ενώσεων, αντιοξειδωτικής δράσης και σταθερότητας σε οξείδωση. Η υψηλότερη τιμήτων ολικών φαινολικών βρέθηκε κατά την εκχύλιση με μικροκύματα, στα 13,59 mg GAE/g ελαίου, ενώη αντιοξειδωτική δράση του ελαίου κυμάνθηκε από 90,22 έως 95,20%. Ο αριθμός των υπεροξειδίων κατά την αποθήκευση στους 55οC είχε τιμές από 14,71 έως 1487meq O2/kg ελαίου. Τέλος, πραγματοποιήθηκε ενσωμάτωση του ελαίου σε κερί μέλισσας, για την παρασκευή του καλλυντικού σκευάσματος της κεραλοιφής και προσδιορίστηκε η σταθερότητα στην οξείδωση.
description: The subject of the present study is the optimization of the oil extraction from grape seeds waste of the “xinomavro” (VitisVinifera) variety. The methods applied and studied to extract the oil were ultrasound-assisted extraction (UAE) and microwave-assisted extraction (MAE). In addition, an enzymatic pre-treatment was used to increase the yield of grape seed oil extraction. At the end, an aqueous enzymatic extraction (AEE) was studied as an oil extraction method without solvent.Specifically, the operating parameters that play an important role in the ultrasoundassisted extraction of seed oil are the extraction temperature, the amplitude level, and the hexane/seed ratio. The values of the above parameters were as follows: 20 to 65°C for the temperature, 30 to 60% for the amplitude level and 8:1 to 24:1 mL/g for the solvent/seedsratio. The used solvent was n-hexane. The extraction time was 15 min and the pulse duration/pulse interval ratio was 2/1. The yield of the extraction ranged between 5.11 and 11.57% (in dry basis). The statistical analysis of the results showed that the optimum conditions were 40°C temperature, 24:1 mL/g hexane/seed ratio and 30% amplitude level. Under these conditions, the yield was 14.8%. In microwave-assisted extraction, the operating parameters were the radiation power, which was selected to vary between 100 and 600 W, and the hexane/seed ratio, which ranged between 8:1 and 24:1 mL/g. The extraction time was 5 min and the values of temperature and pressure were kept constant throughout the experiments (80°C and 75 bar, respectively). The solvent was n-hexane. The yield of the extraction ranged between 2.48 and 12.06%. From the statistical analysis, the optimum conditions were power of 100 W and solvent/seeds ratio of 24:1 mL/g. These values led to an optimum yield of 13.62%. The application of an enzymatic pre-treatment to increase the yield of grape seed oil microwaves extraction was studied. In this case, the operating parameters werethe time, which was selected to vary between 60 and 200 min, the type of enzyme (cellulose:pectinase) (0 to 100% cellulose), the enzyme concentration (2 to 4%), and the ratio of solution/seeds, which varied between 2:1 and 6:1 mL/g. The extraction yield ranged between 0.17 and 2.36%. In order to obtain oil without the use of hexane, an aqueous enzymatic extraction (AEE)method was also studied.In this application, the used enzyme was cellulose,based on the results of the previous enzymatic pre-treatment. The operating parameters were the reaction time, which was selected to vary between 2 and 8 h, the enzyme concentration (2 to 4% and solution/seeds ratio, which varied between 2:1 and 6:1 mL/g. The extraction yield ranged between 1.5 and 7.56%.The maximum yield was observed at a time of 8 h. For the characterization of the oil, methods for determining total phenoliccontent, antioxidant activity and oxidation stability were applied. The highest value of total phenolic content was found for the microwave extraction and was 13.59 mg GAE/g of oil, while the antioxidant activity of the oil variedbetween 90.22 and 95.20%. The peroxidevalue(PV)during storage at 55oC ranged from 14.71 to 1487 meq O2/kg of oil. Finally, the oil was incorporated into beeswax to make the candy cosmetic preparation and the stability to oxidation was determined.