Le diverse tecniche per ottenere gli oli essenziali

Glioli essenziali, messaggeri chimici, sono utilizzati dalle piante aromatiche per interagire con l’ambiente circostante. Questi oli aiutano ad allontanare malattie e parassiti e svolgono un ruolo protettivo contro i raggi solari. Svolgono inoltre un ruolo importante nella riproduzione e nella dispersione delle specie vegetali, attirando gli insetti impollinatori.

Distillazione a vapore di un olio essenziale

La distillazione in corrente di vapore è il principale metodo di estrazione degli oli essenziali, l’unico autorizzato dalla Farmacopea europea, insieme all’espressione a freddo per gli oli di scorza di agrumi. Inventata dai Faraoni e migliorata dagli Arabi, utilizza un alambicco, generalmente in rame o acciaio inossidabile, con un setaccio per evitare che le piante entrino in contatto diretto con l’acqua.

Il vapore acqueo, passando attraverso le piante, porta via le microgocce di olio essenziale. Raffreddato in una serpentina, questo vapore si condensa, separando l’olio essenziale dall’acqua mediante un vaso fiorentino, a causa della loro differenza di densità.

La tecnica consiste nel riscaldare l’acqua fino a farla bollire, creando un vapore che estrae i componenti volatili dalle piante. Questi vapori salgono in un refrigeratore, raffreddato tra i 15°C e i 18°C per evitare la formazione di cristalli o una condensazione insufficiente. Quando si condensano, i vapori gocciolano in un contenitore, formando il distillato, una miscela di olio essenziale e acqua. Questa miscela viene poi separata per decantazione, utilizzando un solvente organico come l’etere etilico. L’olio essenziale viene mescolato con l’etere, essiccato su solfato di sodio anidro e quindi conservato in bottiglie di vetro opaco a 4°C.

Questo metodo evita il contatto diretto degli oli con l’acqua, prevenendo la degradazione e preservando la qualità dell’olio. È ideale per estrarre gli oli essenziali dalla superficie delle piante. La distillazione a vapore richiede più tempo e più vapore per gli oli non superficiali, ma consente un’estrazione più rapida e delicata, arricchendo le note di testa, essenziali nell’industria e nella profumeria. Per l’aromaterapia, la distillazione è prolungata per recuperare tutti i componenti volatili.

Idrodistillazione

L’idrodistillazione è un metodo semplice di estrazione degli oli essenziali. Consiste nell’ immergere il materiale vegetale in acqua, quindi portare la miscela a ebollizione a pressione atmosferica. Il calore libera le molecole profumate dalle cellule vegetali. L’acqua bollente solubilizza parte dell’olio essenziale, che si vaporizza con il vapore acqueo formando una miscela azeotropica. In questo modo gli oli essenziali, che normalmente bollono tra i 200 e i 300°C, evaporano a una temperatura vicina a quella dell’acqua. Una volta raffreddati, l’acqua e gli oli essenziali si separano in due fasi.

Tuttavia, il contatto diretto con l’acqua può causare idrolisi. Il calore dell’idrodistillazione può modificare e degradare chimicamente i componenti termosensibili degli oli essenziali. L’olio recuperato differisce quindi dall’essenza originale, soprattutto se la distillazione dura a lungo (3 ore). L’idrodistillazione può essere ottimizzata installando un agitatore elettrico nella miscela, riducendo così il tempo di distillazione e il consumo energetico. Questa tecnica può essere utilizzata anche per estrarre oli da piante difficili da distillare, come legno, radici o bulbi.

Tuttavia, l’idrodistillazione ha i suoi limiti. Il riscaldamento prolungato può danneggiare alcune piante e degradare le molecole aromatiche. L’acqua, l’acidità e la temperatura possono indurre reazioni chimiche come l’idrolisi degli esteri, il riarrangiamento o l’ossidazione. Queste reazioni spiegano le ampie variazioni nella composizione degli oli essenziali ottenuti con questo metodo.

Espressione a freddo

Il processo di estrazione con espressione a freddo è senza dubbio il più semplice, ma purtroppo anche il più limitato. Questa operazione consiste nell’utilizzare vari processi per far scoppiare le “tasche ” sulla superficie della scorza di questi frutti, contenenti l’olio essenziale(bergamotto, arancia, limone, pompelmo, mandarino, ecc.) essenza “Questo perché il metodo di estrazione non altera il prodotto vegetale. La Calabria e la Sicilia sono responsabili della produzione mondiale.

La tecnica dell’espressione a freddo è solitamente riservata a varietà di frutta o piante come gli agrumi (arance, limoni, mandarini, ecc.). Gli oli essenziali di questi frutti sono contenuti nelle piccole ghiandole della loro buccia (scorze).

Questo metodo viene effettuato senza riscaldamento: si tratta di sottoporre la sostanza vegetale a una pressione elevata con una pressa idraulica. Per farlo si utilizzano macchinari sofisticati. Prima di questa meccanizzazione, i metodi di estrazione a freddo erano da tempo tradizionali.

La spremitura a freddo è una tecnica nata in Sicilia e oggi utilizzata in tutti i Paesi produttori di agrumi. In passato, veniva eseguita a mano con un processo noto come “spugnatura”: il limone fresco veniva tagliato a metà, la polpa veniva rimossa e la buccia bagnata veniva lasciata riposare per circa dieci ore. La buccia veniva poi premuta più volte per estrarre l’essenza, contro un insieme di spugne fissate in un vaso. La pressione veniva controllata ruotando la mano con un bastone appositamente progettato. Dopo la decantazione, era possibile recuperare (a patto di avere la necessaria destrezza, o dopo un buon apprendistato) un’essenza molto fine dal vaso di terra, strizzando le spugne.

Enfleurage

L’enfleurage, o macerazione per saturazione, è una tecnica antica oggi raramente utilizzata. Adatta a piante il cui aroma non può sopportare il calore della distillazione, consiste nell’interporre le fragili sostanze vegetali tra due strati di grasso, che vengono rinnovati fino a raggiungere la saturazione. Il grasso in eccesso viene poi rimosso per ottenere un’essenza assoluta, un olio essenziale di alta qualità olfattiva.

Alcune piante, in particolare i fiori come il gelsomino o la rosa, contengono poche molecole aromatiche, difficili da estrarre per distillazione. L’estrazione in assoluti ricrea più fedelmente la loro fragranza. L’enfleurage, un metodo antico utilizzato soprattutto in profumeria, consiste nel mettere i fiori nel grasso. Una volta saturo, il grasso viene lavato con l’alcol per estrarre gli aromi, ottenendo l’assoluta. Questo metodo, costoso e che utilizza grassi animali, è stato ampiamente sostituito dall’estrazione con solventi.

Esistono due tipi di enfleurage: a freddo e a caldo. L’enfleurage a freddo, sebbene costoso, tratta i fiori più fragili. Il grasso inodore assorbe l’odore dei fiori per tre mesi. Il grasso profumato viene poi trattato con l’alcol e l’assoluta si ottiene dopo che l’alcol è stato rimosso per distillazione. A livello industriale, questa tecnica è stata abbandonata intorno al 1930.

L’enfleurage a caldo, praticato fin dall’antichità, prevede la fusione del grasso e la miscelazione con i fiori. La miscela viene mescolata e i fiori vengono sostituiti regolarmente. Dopo la saturazione, il grasso profumato viene trattato come l’enfleurage a freddo per ottenere un unguento profumato.

Estrazione di un olio essenziale con solventi

Oggi la tecnica di estrazione con solventi sostituisce l’enfleurage per ottenere gli assoluti apprezzati in profumeria per il loro profumo puro e potente. Questo metodo prevede la macerazione delle piante in solventi volatili come l’esano. Una volta evaporato il solvente, si ottiene un cemento altamente aromatico. Questo cemento viene diluito in alcol etilico, filtrato e poi concentrato per distillazione a pressione ridotta per eliminare l’alcol, producendo l’assoluta. L’estrazione con CO2 supercritica, utilizzata per cortecce, semi o spezie, è popolare anche nell’industria degli aromi e dei profumi alimentari.

Nell’estrazione con solvente, i fiori vengono fatti macerare in un solvente idrocarburico volatile, come l’esano. Il solvente evapora, lasciando un cemento contenente composti aromatici, cere e oli della pianta. Il cemento viene macerato in alcol per ridurre la cera e ottenere l’assoluta. La soluzione alcolica viene omogeneizzata, refrigerata per far precipitare le cere, quindi l’alcol viene fatto evaporare per ottenere l’assoluta.

I solventi più comuni sono esano, cicloesano ed etanolo. L’estrazione viene effettuata con un apparecchio Soxhlet. A seconda del solvente, si ottengono vari tipi di estratto, tra cui idrolizzati, alcolati, tinture, resinoidi e concrezioni.

L’estrazione con solvente convenzionale prevede che il materiale vegetale venga posto in un estrattore con un solvente volatile. Dopo successivi lavaggi, il solvente carico di molecole aromatiche viene distillato a pressione atmosferica. Sebbene più costosa, questa tecnica offre generalmente rese più elevate rispetto alla distillazione ed evita l’idrolisi da vapore. Nuove tecniche, come l’estrazione assistita da microonde e l’estrazione con CO2 supercritica, sono state sviluppate per migliorare l’efficienza e la sicurezza ambientale.

Estrazione a microonde

Le microonde sono utilizzate in due tipi di estrazione:

• vMHD (idrodistillazione sotto vuoto a microonde)
• eSSAM (estrazione senza solventi assistita da microonde).

Nella VMHD, solo l’acqua della pianta è coinvolta nell’estrazione. Le molecole d’acqua assorbono le onde, generando calore che fa esplodere la struttura cellulare della pianta, avviando il processo di idrodistillazione. Il vapore estrae il contenuto delle cellule e si condensa in un liquido.

Questa tecnica libera la struttura cellulare più rapidamente, risparmiando tempo e acqua, e non lascia traccia di solvente nell’olio essenziale. L’ESSAM viene utilizzato per estrarre materiale vegetale fresco a pressione atmosferica senza acqua o solventi. Le piante vengono inserite in un reattore in un forno a microonde. Il riscaldamento interno dell’acqua intrinseca della pianta espande le sue cellule, provocando una distillazione azeotropica di una miscela di acqua e olio essenziale. Un sistema di refrigerazione esterno condensa il distillato, che viene poi convogliato nell’apparato Clevenger per la separazione di fase.

Rispetto alla distillazione tradizionale, questo metodo di estrazione a microonde senza solventi produce un olio essenziale di qualità simile in minor tempo. Favorisce l’estrazione di composti ossigenati, più profumati dei monoterpeni. La tecnica riduce i tempi di distillazione e aumenta la resa, ma non è ancora stata sviluppata a livello industriale. Offre una serie di vantaggi: tecnologia verde, risparmio energetico e di tempo, basso investimento iniziale e minimizzazione della degradazione termica e idrolitica.

L’SFME (Solvent Free Microwave Extraction) combina il riscaldamento a microonde e le tecniche di distillazione a secco. Senza l’aggiunta di acqua o solvente, il riscaldamento interno dell’acqua della pianta provoca la rottura delle ghiandole e dei vasi oleiferi, liberando l’olio essenziale che evapora con l’acqua della pianta. Questa tecnica è più veloce, fa risparmiare energia e produce oli essenziali più ricchi di composti ossigenati.

Estrazione con CO2 supercritica

L’estrazione con CO2 supercritica, simile all’estrazione con solvente, utilizza la CO2 come solvente non nocivo, senza lasciare tracce nell’olio essenziale ottenuto. Per raggiungere lo stato supercritico, un elemento viene sottoposto ad alta pressione o temperatura. La CO2 raggiunge facilmente questo stato: è sufficiente riscaldarla a 31°C o pressurizzarla a 74 bar. Si possono utilizzare anche altri fluidi supercritici.

Questo processo consiste nel mettere le piante frantumate in un estrattore, quindi esporle a CO2 supercritica, compressa e riscaldata a 40°C. L’olio essenziale si scioglie e la CO2 diventa nuovamente gassosa, separandosi facilmente dall’olio. L’olio rimane puro e fedele alla sostanza originale della pianta. Tuttavia, questo metodo non è molto diffuso a causa del costo elevato delle attrezzature.

L’estrazione con CO2 supercritica si distingue per il suo solvente: la CO2 in fase supercritica, che non è né liquida né gassosa. È un ottimo solvente allo stato supercritico, ma non molto efficace allo stato gassoso. I suoi vantaggi sono la natura inerte, non tossica e poco costosa, l’uso di basse temperature e la facilità di separazione del solvente alla fine del ciclo. Questa tecnica, più completa e meno degradante del vapore acqueo, offre nuove note olfattive. Tuttavia, il costo dell’installazione industriale rimane elevato.

Fonti

• https://www.doc-developpement-durable.org/file/Fabrications-Objets-Outils-Produits/Huiles-essentielles/FICHES_PLANTES&HUILES/Huile-essentielle_Wikipedia_FR.pdf
• https://agrobiologia.net/online/wp-content/uploads/2020/01/18-1653-1659_-BOUKHATEM-et-al_.pdf
• https://fr.wikipedia.org/wiki/Enfleurage
• https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-01919474/document
• https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-01515314/document
• https://www.ummto.dz/dspace/bitstream/handle/ummto/1568/THESE.pdf?sequence=1&isAllowed=y