Published June 29, 2018 | Version v1
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Liquefied gases as alternative solvents for green extraction of natural products

Description

In recent years, the industrial sector of vegetable extraction has been evolving due to the growing interest of consumers for natural food ingredients combined with growing environmental concerns. Therefore, it seems essential to replace existing processes using toxic petroleum bases solvents with greener extraction processes with lower energy consumption, less wastes but higher extract quality. The objective of this thesis has consisted in the research and development of a new extraction process using liquefied gases as liquid solvents. First, this manuscript will outline the state of the art on the liquefied gases and how they are used for extraction of natural products. After this survey, 3 liquefied gases (n-butane, HFO-1234ze and DME) have been selected for laboratory scale experiments performed using a dedicated extraction unit whose design is detailed in Chapter II. Then, the tests performed with these 3 gases for extraction of lipophilic compounds from several plant materials has been described. The experimental approach has been combined with a predictive one using decision tools: Hansen Solubility Parameters and COSMO-RS model. This survey demonstrated that liquefied gases are interesting solvents for solubilization and extraction of lipophilic compounds of interest. In parallel, the impacts of the process on environment, safety regulation and quality showed that liquefied gas extraction could be easily transposed at industrial scale. (author)

Abstract (French)

Depuis quelques annees, le domaine de l'extraction vegetale est en pleine mutation, avec a la fois un interet croissant des consommateurs pour des ingredients d'origine naturelle, combine a des preoccupations environnementales. Il apparait des lors indispensable de remplacer les procedes actuels utilisant des solvants petrochimiques nocifs par de nouveaux procedes d'extraction reduisant le besoin energetique, la toxicite du solvant et la quantite de dechets tout en s'assurant du rendement et de la qualite de l'extrait obtenu. L'objectif de cette these a donc consiste a developper un nouveau procede d'extraction mettant en oeuvre des gaz liquefies comme solvants. Ce manuscrit presentera tout d'abord l'etat de l'art sur les gaz liquefies existants et leur mise en oeuvre pour l'extraction des produits naturels. A l'issue de cette presentation, 3 gaz liquefies ont ete selectionnes (nbutane, HFO-1234ze et le DME) comme solvants pour mener des essais au laboratoire, grace a un prototype dont la conception est detaillee dans le Chapitre II. Dans un second temps, les essais realises a l'aide de ces gaz liquefies pour l'extraction de composes lipophiles ont ete decrits. L'approche experimentale a ete couplee a une approche predictive par l'utilisation d'outils d'aide a la decision: les parametres de solubilite de Hansen et le modele COSMO-RS. La prediction theorique ainsi que les essais experimentaux ont confirme l'interet des gaz liquefies pour la solubilisation et l'extraction de composes lipophiles d'interet biologique et a haute valeur ajoutee. Parallelement l'etude des impacts du procede sur l'environnement, la qualite, la reglementation et la securite ont montre que l'extraction par gaz liquefie etait un procede facilement transposable a l'echelle industrielle. (auteur)

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Original title (French)
Les gaz liquefies comme solvants alternatifs pour l'eco-extraction de produits naturels

Publishing Information

Imprint Pagination
154 p.
Report number
FRNC-TH--15708

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Notes
176 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses