relazione distillazione

F.I.P.P.O.
Federazione Italiana
Produttori Piante Officinali
23* Salone internazionale
del naturale
Convegno
Meccanizzazione e tecnologia
nella produzione di piante officinali
LA DISTILLAZIONE delle PIANTE OFFICINALI
Principi e impianti
di Giorgio Voltolina
[email protected]
Bologna Fiere, 10 settembre 2011
La distillazione delle piante officinali
Giorgio Voltolina
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
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La distillazione delle piante officinali
Giorgio Voltolina
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)
La distillazione delle piante officinali
Giorgio Voltolina
Un po’ di storia
Il papiro di Ebers - 1550 a.c.
uso delle sostanze aromatiche
su supporto grasso
Teofrasto - 371-287 a.c.
Ttattato degli odori
Avicenna – 980-1037
Nel suo Canone di medicina
descrive per la prima volta
la tecnica della distillazione
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La distillazione delle piante officinali
Giorgio Voltolina
Un po’ di storia
La Spagyria – XIII-XVI sec.
Paracelso (1493-1541)
La purificazione dei rimedi vegetali
attraverso la separazione e la ricomposizione
Giambattista Della Porta (1537-1615)
“De distillazione”, 1608
i primi distillatori - 1710
La distillazione delle piante officinali
Giorgio Voltolina
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
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metabolismo degli oli essenziali
Fotosintesi
produzione degli
zuccheri
metabolismo
carboidrati
acido scichimico
acido piruvico
mevalonato
fenoli
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terpeni
Giorgio Voltolina
Caratteristiche degli oli essenziali
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
caratteristiche organolettiche aromatiche
liquidi a temperatura T C°
C° ordinaria
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
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La distillazione delle piante officinali
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l’Olio essenziale
Prodotto naturale ottenuto a partire da una materia
prima di origine vegetale, sia per trattamento con
vapore d’
d’acqua sia con procedimenti (mezzi)
meccanici, sia con distillazione a secco
Norme AFNOR NF T 7575-006
ottobre 1987
Association Franç
Française de Normalisation
Olio essenziale di Lavanda
OE ottenuto per distillazione in corrente di vapore delle
sommità
sommità fiorite recentemente tagliate e raccolte,
di Lavandula angustifolia P. Miller
della famiglia delle labiatae,
labiatae,
spontanea o coltivata
Norma AFNOR 7575-301
La distillazione delle piante officinali
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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
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La distillazione delle piante officinali
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Localizzazione nella pianta
Organo
Pianta
fiori
lavanda, arancio, salvia
foglie
steli
menta, melissa, salvia
geranio, verbena
corteccia
cannella
legno
sandalo
radici
angelica, pastinaca
rizomi
calamo, giaggiolo
frutti
arancio, limone, anice, cumino,
finocchio, ginepro
gemme
pino
nel vacuolo della cellula
tessuti epidermici o parenchimatici
La distillazione delle piante officinali
Giorgio Voltolina
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
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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
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Identificazione degli oli essenziali
attraverso i repertori
nome
numero
EINECS
European Inventory of Existing
Commercial Chemical Substances
http://esis.jrc.ec.europa.eu/
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
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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 (CO2
Tetrafluoroetano.
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Enfleurage
Adsorzione
diffusione ambientale
Immersione
- a freddo
- a caldo
Trattamento della “pommade”
pommade”
Separazione mediante alcool
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Estrazione con solvente
Solvente + matrice
Immersione o percolazione
Concreta
concentrazione
soluzione in alcool
separazione
evaporazione
Assoluta
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Estrazione con fluidi gassosi
CO2 - supercritica
TFE – tetrafluoroetano - subcritica
allo stato di alta densità
densità un gas si comporta
come un fluido solvente
70%
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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
La distillazione delle piante officinali
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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)
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Tipi di impianto e processo
• Fuoco diretto
• Vapore indiretto (acqua nell’alambicco, idrodistillazione)
• Vapore diretto
• Vapore a immissione duplice
• Vapore indiretto con “coobage”
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Idrodistillazione con cohobage
Condensatore
serpemtina
© Copyright Giorgio Voltolina
generatore
di vapore
ricircolo
del vapore
essenziere
A
cohobage
B
NO
cohobage
riciclo
idrolato
alambicco
raccolta idrolato
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Idrodiffusione
arrivo del
vapore
sistema di
irrorazione
del vapore
materia
prima
cassone
di carico
condensatore
tubulare
origano, timo
camomilla rosmarino
lentisco, eucalipto,
angelica elicriso
uscita
acqua dredda
sysrema
raffreddanento
entrata
acqua dredda
olio
idrolato
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Soluzioni tecnologiche - Sistema a cassoni
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Soluzioni tecnologiche carro-distillatore
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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
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Soluzioni tecnologiche: i piccoli impianti
a fuoco diretto
a bagno d’olio
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Soluzioni tecnologiche: i piccoli impianti
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Fasi del processo
•
•
•
•
•
•
carico dell’impianto
chiusura degli alambicchi
avvio del processo
Ferma dell’impianto e chiusura delle valvole
Apertura degli alambicchi
scarico
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Fase di carico
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Fase di scarico
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Parametri di processo
alambicco
da 1.000 litri
Capacità di carico
100 – 250 kg/mc
Consumo di vapore a 105 °C
da 50 a 180 – 200 kg/h
Quantità di acqua
(idrodistillazione)
5-7 volte il carico di prodotto
Durata del processo
1,5 – 2 h
Ingombri
- Impianto 5-6 mq
- Area di lavoro 150 mq x 5 m
Costi fissi
Costi variabili
8 – 13 €/kg di OE
25 – 40 €/kg di OE
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Le rese
Pianta
Resa
g per 100 kg
Rese
kg/ha
Biomassa
t/ha
lavandino
1,5-2,3
50-120
8-15
menta
0,3-0,5
60-75
25-30
0,6-0,9-1,2
50-60
7-8
0,4 - 0,8
40-50
10-15
0.3 - 0,3-0,35
40-50
12-20
0,2-0,4
35-40
16-18
0,04 – 0,3
8-15
4-8
0,025-0,05 – 0,1
6-10-25
20-25
0,025
1-1,5
5
lavanda
rosmarino
salvia
timo
camomilla
melissa
rosa
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Giorgio Voltolina
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
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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
[email protected]
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