EFSC: alternativa sostenible de extracción

La demanda creciente de productos de alto valor añadido que incorporen sustancias naturales o principios activos, junto a las innovaciones tecnológicas y las exigencias legales han llevado a los fabricantes a buscar nuevos procesos industriales para conseguir mejorar la calidad de sus productos, sin generar residuos, y adaptándose a las nuevas tendencias de consumo: mayor demanda de productos naturales, dietéticos y nutritivos. 

La aplicación de la tecnología de extracción mediante fluidos supercríticos (EFSC) es un proceso inocuo, rentable, sensible a la preservación de la calidad original de la fuente natural (semillas, frutos secos, biomasa, entre otros), respetuoso con el medio ambiente y adecuado para la obtención de ingredientes y la eliminación de impurezas. 

Entre sus aplicaciones comerciales más conocidas se encuentra la extracción del aroma del lúpulo o de la cafeína del café, o la extracción de sustancias de valor a partir de especias, semillas, plantas y otras fuentes naturales como las microalgas. Además, esta tecnología permite la generación de dos fracciones de valor. Por un lado, el extracto lipídico obtenido, y por el otro el material natural con contenido graso reducido. 

Casos concretos de ese doble valor serían la obtención en un único proceso y sin posteriores operaciones de manteca de cacao y de cacao desgrasado, de aceite de semillas de chía y de harina de chía con bajo contenido en grasa, así como de aceite de semillas de quinua, salvados de cereales o frutos secos, con sus respectivas harinas desgrasadas como fuentes proteicas de alta calidad.

Así, esta innovadora tecnología basada en CO2 supecrítico puede emplearse como una alternativa a los métodos tradicionales por su alta disponibilidad y sus nulas toxicidad e inflamabilidad, en multitud de operaciones industriales básicas. Especialmente ha experimentado un notable desarrollo como medio de reacción para la extracción y la purificación de sustancias de alto valor añadido.

Las tendencias actuales muestran la necesidad de emplear procesos para la obtención de productos más puros y selectivos que aprovechen mejor las materias primas, permitan valorizar fuentes infrautilizadas y que eviten el empleo de disolventes orgánicos tóxicos. 

La extracción con CO2 supercrítico es un proceso de gran valor para obtener ingredientes (colorantes naturales, aromas, esencias) y principios activos (vitaminas, antioxidantes, aceites esenciales, etcétera) a partir de fuentes naturales, con índices de pureza altísimos y mediante procesos limpios. 

El CO2 en estado supercrítico o subcrítico es un gas totalmente inocuo que, en determinadas condiciones de presión y temperatura, presenta unas características inigualables para poder ser utilizado en las extracciones. En este sentido, su aplicación permite extraer sustancias naturales hasta recuperaciones casi totales, a niveles a los que la presión en frío no resulta efectiva. Además, sin empleo de disolventes orgánicos, ni de altas temperaturas que puedan dañar los nutrientes y las cualidades organolépticas del producto.

Además, el uso de procedimientos con CO2 supercrítico asegura una alta eficiencia en las tasas de extracción. Esto resulta de especial interés, por ejemplo, en la industria farmacéutica donde la eficacia, la seguridad y la dosificación son temas críticos que obligan a índices de elevada pureza en sus ingredientes.

Por ello, la extracción con CO2 es una solución competitiva, sostenible e innovadora para una amplia gama de principios activos (APIs), de hierbas medicinales y otras fuentes naturales. Algunos ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria son:

• Descafeinización de café y té: mediante este proceso la cafeína extraída es además recuperada en una disolución acuosa pudiendo, a partir de esta disolución, ser concentrada y separada, quedando disponible como producto para otras aplicaciones alimentarias, farmacéuticas o cosméticas. De esta forma, hasta el 99% de la cafeína se extrae selectivamente evitando grandes pérdidas de aromaticidad.  

• Eliminación de grasa de alimentos: por ejemplo, desgrasado de cacao. El dióxido de carbono supercrítico es capaz de desgrasar el cacao a niveles inferiores al 0,5%, obteniéndose, por un lado, cacao desgrasado como materia prima tratada y manteca de cacao como extracto. Otros ejemplos son el desgrasado de frutos secos y el desgrasado de cereales para la elaboración de productos dietéticos o de productos bajos en colesterol. 

Alimentos como los frutos secos presentan un alto valor nutricional por su elevada concentración en proteínas y su alto contenido en fibra y diversos micronutrientes, como minerales y vitaminas. Sin embargo, la creciente demanda de productos con bajo contenido en grasa, hace necesario la reducción de grasa de este tipo de productos, sin renunciar a su valor nutricional.

La tecnología de fluidos supercríticos ofrece la posibilidad del desgrasado de los frutos secos mediante un proceso limpio que separa la fracción lipídica del alimento manteniendo inalterable su calidad.  De esta forma, se obtiene un producto con menor contenido grado, pero sin renunciar a su valor nutricional, lo cual resulta mucho más atractivo para los consumidores.

Además, el aceite de origen vegetal y de alta calidad extraído puede ser aprovechado por muchas otras industrias como es el caso del aceite de almendra o el aceite de semillas de chía que cuenta con multitud de aplicaciones en nutracéutica y en el sector cosmético por sus propiedades calmantes y antioxidantes.

• Obtención de extractos herbales y extractos aromáticos: por su elevada selectividad, es posible conseguir extractos supercríticos de jengibre, caléndula, zanahoria, aceituna, pimienta, cúrcuma, bayas silvestres, jojoba, romero, entre otros

• Eliminación de contaminantes presentes en alimentos: la eliminación de pesticidas del arroz es uno de los ejemplos de este tipo de procesos, actualmente implantados a nivel industrial. En este sentido, resulta un tratamiento eficaz, sostenible e inocuo para las propiedades del producto tratado.

• Obtención de extracto de lúpulo para la elaboración de cerveza: la extracción supercrítica posibilita la obtención de un extracto de alta calidad, empleado para dotar de una adecuada aromaticidad a la cerveza.

• Procesos de fraccionamiento: por ejemplo de ácidos grasos omega-3 a partir de aceites de pescado, el enriquecimiento de tocoferoles, la desalcoholización de bebidas como vino, cerveza o sidra.

Desodorización de matrices de uso alimentario: esta tecnología también se utiliza para mejorar la calidad de los productos y materiales eliminando aromas desagradables o fuertes que implican el rechazo por parte del consumidor como puede ser el caso del romero, la cúrcuma, el ajo o las microalgas.

Tecnología supercrítica para la eliminación eficiente de trazas en alimentos y materiales: las trazas o restos de impurezas en los productos de alimentación y otras materias primas influyen negativamente en la percepción de calidad y seguridad, por parte del consumidor. En este sentido, la aplicación de tratamientos con CO2 en continuo para la eliminación de impurezas contaminantes en bajas concentraciones, supone una alternativa técnica sostenible y eficiente a los procesos tradicionales con un gran potencial a escala industrial.

Nuevos procesos de impregnación de polímeros con sustancias bioactivas benéficas para la piel: en los últimos años se están desarrollando otros procesos no extractivos aplicando la tecnología de fluidos supercríticos como puede ser: los procesos de microencapsulación de sustancias con el objetivo de obtener mejoras en su manipulación, dosificación, almacenamiento o conservación, entre otras; y los procesos de impregnación de sustancias (como matrices vegetales, materiales de envasado).

AINIA Centro Tecnológico está trabajando en procedimientos basados en tecnologías de fluidos supercríticos con la que poder impregnar materiales poliméricos de potencial aplicación en sectores como el textil o el envase, con sustancias bioactivas, extraídas de matrices naturales, que se liberan de forma paulatina. 

Por ejemplo, se podrían desarrollar nuevos productos como apósitos y gasas, paños quirúrgicos y toallitas higiénicas con efectos favorables sobre la piel: hidratante, regenerante, mejora de la elasticidad, mejora de la firmeza, relajación muscular, activación del riego sanguíneo, capacidad cicatrizante, entre otros. 

De igual forma, trabaja en tratamientos de purificación con CO2 en continuo, como alternativa técnica capaz de lograr la extracción de impurezas o trazas presentes en los productos de alimentación en concentraciones muy bajas.

En definitiva, la tecnología de CO2 supercrítico se encuentra en un estado de madurez tal que, dadas sus ventajas expuestas, es aplicada cada vez más a nivel industrial, siendo una solución viable económicamente y dando lugar a productos que forman parte de nuestro día a día.

(*) Jefe del Departamento de Ingeniería y Procesos de AINIA Centro Tecnológico.

Para mayor información visite: www.altex.es