LA DISTILLAZIONE delle PIANTE OFFICINALI Principi e impianti

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1 F.I.P.P.O. Federazione Italiana Produttori Piante Officinali Convegno Meccanizzazione e tecnologia nella produzione di piante officinali LA DISTILLAZIONE delle PIANTE OFFICINALI Principi e impianti di giorgio.voltolina@tin.it 23* Salone internazionale del naturale Bologna Fiere, 10 settembre 2011 La distillazione è un processo di estrazione, separazione e recupero di una sostanza generalmente liquida che si basa sulla sua temporanea trasformazione in vapore. è una tecnica estrattiva selettiva mirata ad ottenere oli essenziali, oleoresine e aromi da materie prime vegetali, sfruttando l azione osmotica esercitata dal vapore acqueo E la tecnica di estrazione degli oli essenziali apraticata nell azienda agricola 1

2 Un po di storia La distillazione, l utilizzo degli oli essenziali come principi attivi a se stanti, l aromaterapia sono pratiche piuttosto recente, rispetto all uso delle piante officinali e aromatiche Cina Medio Oriente Africa L impiego delle componenti aromatiche avveniva attraverso la mediazione di supporti Combustione delle piante su pietre roventi o su bracieri Immersione in acqua calda e vapori d acqua Uso di unguenti e oli (immersione e enfleurage) Infusione e affioramento (cinesi) Un po di storia Il papiro di Ebers a.c. uso delle sostanze aromatiche su supporto grasso Teofrasto a.c. Ttattato degli odori Avicenna Nel suo Canone di medicina descrive per la prima volta la tecnica della distillazione 2

3 Un po di storia La Spagyria XIII-XVI sec. Paracelso ( ) La purificazione dei rimedi vegetali attraverso la separazione e la ricomposizione Giambattista Della Porta ( ) De distillazione, 1608 i primi distillatori l Olio essenziale Complesso o miscela di composti chimici eterogenei, volatili, liquidi e solidi che si ritrovano nelle strutture vegetali cui conferiscono l'odore caratteristico e sono intimamente connessi con i processi fisiologici vitali che si svolgono nella pianta Terpeni - C, H terpeni alifatici ed aromatici azulene pinene Fenoli -OH timolo anetolo eugenolo C, H, O, N, H solforati isotiocianato di allile, mirosina C, O, N - alcoli: linalolo, mentolo, nerolo - aldeidi citrale, citronellale - chetoni tuione, carvone, canfora - fenoli eugenolo, carvacrolo - eteri eucaliptolo - esteri acetato di linalile - ac. organici benzoico, salicilico 3

4 metabolismo degli oli essenziali Fotosintesi produzione degli zuccheri metabolismo carboidrati acido scichimico acido piruvico mevalonato fenoli terpeni Caratteristiche degli oli essenziali caratteristiche organolettiche aromatiche liquidi a temperatura T C ordinariac consistenza fluida - oleosa volatili lipofili gran parte dei componenti non miscibili con acqua punto di ebollizione elevato densità 0,7 1,18 (0,8-0,9) non lascia macchie oleose proprietà ottiche incolori o colorati 4

5 l Olio essenziale Prodotto naturale ottenuto a partire da una materia prima di origine vegetale, sia per trattamento con vapore d acqua d sia con procedimenti (mezzi) meccanici, sia con distillazione a secco Norme AFNOR NF T ottobre 1987 Association Française aise de Normalisation Olio essenziale di Lavanda OE ottenuto per distillazione in corrente di vapore delle sommità fiorite recentemente tagliate e raccolte, di Lavandula angustifolia P. Miller della famiglia delle labiatae, spontanea o coltivata Norma AFNOR l Olio essenziale F. U. I. Miscele complesse di sostanze organiche per lo più volatili, contenute in diverse piante, localizzate in particolari tessuti. Si ottengono mediante distillazione in corrente di vapore o per estrazione con solventi o per mezzo di procedimenti meccanici idonei. Sono prodotti generalmente liquidi con odore e sapore che ricordano la pianta e il frutto da cui provengono. Vengono purificate dai componenti terpenici per migliorarne stabilità e conservabilità o per eliminare tossicità 5

6 Localizzazione nella pianta fiori foglie steli legno radici rizomi frutti gemme Organo corteccia Pianta lavanda, arancio, salvia menta, melissa, salvia geranio, verbena cannella sandalo angelica, pastinaca calamo, giaggiolo arancio, limone, anice, cumino, finocchio, ginepro pino nel vacuolo della cellula tessuti epidermici o parenchimatici Identificazione Botanica ICBN - International Code of Botanical Nomenclature Vienna, 2005 Melbourme, 2011 International Code of Nomenclature for Cultivated Plants Wageningen, 2009 OMS WHO Ginevra, ottobre 1978 Arctium lappa L., radix Chamomilla recutita (L.) Rauschert, flos Chamomilla recutita (L.) Raus. aetheroleum flos Menta x piperita (L.) Hudson, aetheroleum Menta x piperita (L.) Hudson, jeaf oil 6

7 Chemiotipi di rosmarino camphoriferum (canfora > 20%), canfene, cineolo, punene per il mercato farmaceutico dei prodotti neuromuscolari e decongestionanti venosi cineoliferum (cineolo > 30%), pinene cariofillene, per il mercato farmaceutico e fitoterapico prodotti anticatatrrali e aereosol verbenoliferum (verbenone > 15-37%), pinene borneolo, cimene per il mercato profumiero, alimentare e degli aromi pineliferum alta presenza di pinene per mercato degli aromi e fitoterapico nome numero Identificazione degli oli essenziali attraverso i repertori EINECS European Inventory of Existing Commercial Chemical Substances CAS Chemical Abstract Service Number American Chemical Society CTFA The Cosmetic Toiletry and Fragrance Association Normativa FDA - Food and Drug Administration INCI International Nomenclature of Cosmetic Ingredients 7

8 Sistemi di estrazione degli oli essenziali Spremitura (pelatrici, spremitrici, centrifughe) Adsorzione, ovvero enfleurage Soluzione mediante solventi fissi, ovvero mediante oli e grassi vegetali o animali Soluzione mediante solventi volatili, ovvero con sostanze come esano Distillazione Estrazione con gas-solventi o fluidi supercritici (CO 2 Tetrafluoroetano. Enfleurage Adsorzione diffusione ambientale Immersione - a freddo - a caldo Trattamento della pommade Separazione mediante alcool 8

9 Solvente + matrice Estrazione con solvente Immersione o percolazione Concreta concentrazione soluzione in alcool separazione evaporazione Assoluta CO 2 - supercritica Estrazione con fluidi gassosi TFE tetrafluoroetano - subcritica allo stato di alta densità un gas si comporta come un fluido solvente 70% 9

10 Distillazione in corrente di vapore componenti non miscibili con acqua punto di ebollizione elevato densità inferiore all acqua La temperatura di ebollizione di una miscela di 2 liquidi immiscibili fra loro è più bassa del punto di ebollizione del componente più volatile L'aggiunta di acqua o l immissione di vapore all'interno della colonna di distillazione, abbassa il punto di ebollizione delle sostanze, permettendone la separazione per distillazione grazie all azione osmotica che esso eservita il vapore passa attraverso la matrice vegetale, prelevando i composti aromatici volatili L acqua allo stato di vapore, funge da veicolo del calore Struttura di un impianto di distillazione Bruciatore + caldaia (generatore di vapore) Alambicco (caldaia, camera di carico, griglia) Capitello con colonna di distillazione (condensatore) Refrigerante a serpentina Decantatore o Essencier (vaso fiorentino) 10

11 Tipi di impianto e processo Fuoco diretto Vapore indiretto (acqua nell alambicco, idrodistillazione) Vapore diretto Vapore a immissione duplice Vapore indiretto con coobage Idrodistillazione con cohobage Condensatore serpemtina Copyright essenziere generatore di vapore ricircolo del vapore alambicco riciclo idrolato raccolta idrolato A B cohobage NO cohobage 11

12 Idrodiffusione arrivo del vapore condensatore tubulare materia prima sysrema raffreddanento sistema di irrorazione del vapore cassone di carico uscita acqua dredda origano, timo camomilla rosmarino lentisco, eucalipto, angelica elicriso olio idrolato entrata acqua dredda Soluzioni tecnologiche - Sistema a cassoni 12

13 Soluzioni tecnologiche carro-distillatore Soluzioni tecnologiche: distillatore a rimorchio per poter essere noleggiati per aree difficilmente accessibili per il trasporto bassa capacità di lavoro disponibilità di acqua e energia rischio di incendio 13

14 Soluzioni tecnologiche: i piccoli impianti a fuoco diretto a bagno d olio Soluzioni tecnologiche: i piccoli impianti 14

15 Fasi del processo carico dell impianto chiusura degli alambicchi avvio del processo Ferma dell impianto e chiusura delle valvole Apertura degli alambicchi scarico Fase di carico 15

16 Fase di scarico Capacità di carico Parametri di processo kg/mc alambicco da litri Consumo di vapore a 105 C Quantità di acqua (idrodistillazione) Durata del processo Ingombri Costi fissi Costi variabili da 50 a kg/h 5-7 volte il carico di prodotto 1,5 2 h - Impianto 5-6 mq - Area di lavoro 150 mq x 5 m 8 13 /kg di OE /kg di OE 16

17 Le rese Pianta lavandino menta lavanda rosmarino salvia timo camomilla melissa rosa Resa g per 100 kg 1,5-2,3 0,3-0,5 0,6-0,9-1,2 0,4-0, ,3-0,35 0,2-0,4 0,04 0,3 0,025-0,05 0,1 0,025 Rese kg/ha ,5 Biomassa t/ha Trattamenti a oli essenziali e idrolati Filtrazione Impurezze, flocculi proteici, pectine, cere, carotenoidi, torbidità mucillagini, Rettificazione Deterpenazione Distillazione frazionata chre elimina la frazione terpenica (idrocarburi più pesanti e poco odorosi) o altre componenti, per motivi di stabilità, miglioramento delle caratteristiche organolettiche (più odorosi) tossicità Stagionatura maturazione il prodotto viene lasciato a riposo per un certo tempo 17

18 Conservazione di oli essenziali e idrolati in contenitori di vetro o acciaio al riparo da luce, aria, temperatura Bagno di azoto liquido Gli oli essenziali sciolgono la gomma e reagiscono con plastiche e alcuni metalli F.I.P.P.O. Federazione Italiana Produttori Piante Officinali 23* Salone internazionale del naturale LA DISTILLAZIONE delle PIANTE OFFICINALI Principi e impianti FINE grazie dell attenzione giorgio.voltolina@tin.it Bologna Fiere, 10 settembre