Een etherische olie is een geurige vloeistof, variërend van vloeibaar tot dik, met een kleur die varieert naargelang de plant van oorsprong. Ze wordt afgescheiden door gespecialiseerde cellen. Ze komt voor in verschillende delen van de plant: de bladeren (zoals pepermunt en basilicum), de bloemen (zoals lavendel en ylang ylang) en het hout (Atlasceder, wit sandelhout), de wortels (gember, valeriaan, vetiver), maar ook in de zaden (koriander, groene anijs, wortel).
Deze druppeltjes zijn slechts een paar micron groot en daarom kunnen we ze niet zien. Maar wanneer je de aromatische plantplet , komen de druppeltjes etherische olie vrij in de atmosfeer en bereiken ze je neus. De reukreceptoren in de neus worden dan geactiveerd en sturen zintuiglijke prikkels naar verschillende delen van de hersenen.
Essentiële oliën, chemische boodschappers, worden door aromatische planten gebruikt om te communiceren met hun omgeving. Deze oliën helpen ziektes en parasieten af te weren en spelen ook een beschermende rol tegen zonnestralen. Ze spelen ook een belangrijke rol bij de voortplanting en verspreiding van plantensoorten door bestuivende insecten aan te trekken.
Stoomdestillatie van een essentiële olie
Stoomdestillatie is de belangrijkste methode om essentiële oliën te extraheren en de enige die is toegestaan door de Europese Farmacopee, samen met koude expressie voor citrusvruchtenolie. Het werd uitgevonden door de farao’s en verbeterd door de Arabieren. Het maakt gebruik van een distilleerketel, meestal gemaakt van koper of roestvrij staal, met een zeef om te voorkomen dat de planten in direct contact komen met het water.
Terwijl de waterdamp door de planten stroomt, neemt het de microdruppeltjes etherische olie mee. Afgekoeld in een spoel condenseert deze damp, waarbij de etherische olie van het water wordt gescheiden met behulp van een Florentijnse vaas, vanwege hun verschil in dichtheid.
De techniek bestaat uit het verwarmen van het water tot het kookt, waardoor damp ontstaat die de vluchtige bestanddelen aan de planten onttrekt. Deze dampen stijgen op in een koeler, gekoeld tot tussen 15°C en 18°C om de vorming van kristallen of onvoldoende condensatie te voorkomen. Terwijl ze condenseren, druppelen de dampen in een vat, waar ze het distillaat vormen, een mengsel van etherische olie en water. Dit mengsel wordt vervolgens gescheiden door decanteren met behulp van een organisch oplosmiddel zoals diethylether. De essentiële olie wordt gemengd met de ether, gedroogd boven watervrij natriumsulfaat en vervolgens bewaard in ondoorzichtige glazen flessen bij 4°C.
Deze methode voorkomt direct contact van de oliën met water, waardoor afbraak wordt voorkomen en de kwaliteit van de olie behouden blijft. Het is ideaal voor het extraheren van essentiële oliën van het oppervlak van planten. Stoomdestillatie duurt langer en vereist meer stoom voor oliën die niet aan het oppervlak zitten, maar het maakt een snellere en meer delicate extractie mogelijk, waardoor de topnoten, die essentieel zijn in de industrie en parfumerie, worden verrijkt. Voor aromatherapie wordt de destillatie verlengd om alle vluchtige bestanddelen terug te krijgen.
Hydrodistillatie
Hydrodistillatie is een eenvoudige methode om essentiële oliën te extraheren. Het houdt in dat het plantenmateriaal in water wordt ondergedompeld, waarna het mengsel onder atmosferische druk aan de kook wordt gebracht. Door de hitte komen de geurmoleculen vrij uit de plantencellen. Het kokende water lost een deel van de etherische olie op, die samen met de waterdamp verdampt en een azeotropisch mengsel vormt. Op deze manier verdampen essentiële oliën, die normaal gesproken tussen 200 en 300°C koken, bij een temperatuur die dicht bij die van water ligt. Eenmaal afgekoeld scheiden het water en de essentiële oliën zich in twee fasen.
Direct contact met water kan echter hydrolyse veroorzaken. De hitte van hydrodistillatie kan de hittegevoelige componenten van etherische oliën chemisch wijzigen en afbreken. De teruggewonnen olie verschilt daarom van de oorspronkelijke essence, vooral als de destillatie lang duurt (3 uur). Hydrodistillatie kan geoptimaliseerd worden door een elektrisch roerwerk in het mengsel te installeren, waardoor de destillatietijd en het energieverbruik verkort worden. Deze techniek kan ook worden gebruikt om olie te winnen uit moeilijk te destilleren planten, zoals hout, wortels of bollen.
Hydrodistillatie heeft echter zijn beperkingen. Langdurige verhitting kan bepaalde planten beschadigen en aromatische moleculen afbreken. Water, zuurtegraad en temperatuur kunnen chemische reacties uitlokken zoals esterhydrolyse, herschikking of oxidatie. Deze reacties verklaren de grote variaties in de samenstelling van essentiële oliën die met deze methode worden verkregen.
Koude expressie
Het extractieproces met koude extractie is ongetwijfeld het eenvoudigste, maar helaas ook het meest beperkte. Deze bewerking bestaat uit het gebruik van verschillende processen om de “zakken ” op het oppervlak van de schil van deze vruchten, die de essentiële olie bevatten(bergamot, sinaasappel, citroen, grapefruit, mandarijn, enz.), open te barsten essence “Dit komt omdat de extractiemethode het plantaardige product niet verandert. Calabrië en Sicilië zijn verantwoordelijk voor de wereldwijde productie.
De koude-expressietechniek wordt meestal gereserveerd voor fruit- of plantensoorten zoals citrusvruchten (sinaasappels, citroenen, mandarijnen, enz.). De essentiële oliën van deze vruchten zitten in de kleine klieren van hun schil (schillen).
Deze methode wordt uitgevoerd zonder verhitting: de plantaardige substantie wordt onder hoge druk gezet met behulp van een hydraulische pers. Dit gebeurt met behulp van geavanceerde machines. Vóór deze mechanisatie waren koude extractiemethoden al lang traditioneel.
Koud persen is een techniek die zijn oorsprong vindt op Sicilië en nu wordt gebruikt in alle landen waar citrusvruchten worden geteeld. Vroeger werd het met de hand gedaan volgens een proces dat bekend staat als “sponzen”: de verse citroen werd doormidden gesneden, het vruchtvlees werd verwijderd en de natte schil liet men ongeveer tien uur rusten. De schil werd vervolgens verschillende keren ingedrukt om de essence te extraheren, tegen een samenstel van sponzen dat in een vaas was bevestigd. De druk werd gecontroleerd door de hand te draaien met een speciaal ontworpen stokje. Na het decanteren was het mogelijk om (als je de nodige handigheid had, of na een goede leertijd) een zeer fijne essence uit de aarden vaas te halen door de sponzen uit te wringen.
Enfleurage
Enfleurage, of verzadiging maceratie, is een oude techniek die vandaag de dag zelden wordt gebruikt. Deze techniek is geschikt voor planten waarvan het aroma niet bestand is tegen de hitte van distillatie en bestaat uit het plaatsen van kwetsbare plantaardige stoffen tussen twee lagen vet, die worden vernieuwd tot verzadiging is bereikt. Het overtollige vet wordt dan verwijderd om een absolute essence te verkrijgen, een essentiële olie van hoge olfactorische kwaliteit.
Sommige planten, vooral bloemen zoals jasmijn of roos, bevatten weinig aromatische moleculen, die moeilijk te extraheren zijn door destillatie. Extractie tot absolues bootst hun geur getrouwer na. Enfleurage, een oude methode die vooral in de parfumerie wordt gebruikt, houdt in dat de bloemen in vet worden gelegd. Eenmaal verzadigd, wordt het vet gewassen met alcohol om de aroma’s te extraheren, waardoor het absolue ontstaat. Deze methode, die duur is en dierlijk vet gebruikt, is grotendeels vervangen door extractie met oplosmiddelen.
Er zijn twee soorten enfleurage: koud en warm. Koude enfleurage, hoewel duur, behandelt kwetsbare bloemen. Het geurloze vet absorbeert de geur van de bloemen gedurende drie maanden. Het geparfumeerde vet wordt vervolgens behandeld met alcohol en het absolue wordt verkregen nadat de alcohol is verwijderd door distillatie. Industrieel werd deze techniek rond 1930 verlaten.
Hete enfleurage, beoefend sinds de Oudheid, bestaat uit het smelten van vet en het mengen van bloemen. Het mengsel wordt geroerd en de bloemen worden regelmatig vervangen. Na verzadiging wordt het geparfumeerde vet op dezelfde manier behandeld als koude enfleurage om een geparfumeerde zalf te verkrijgen.
Een etherische olie extraheren met oplosmiddelen
Tegenwoordig wordt enfleurage vervangen door de techniek van extractie met oplosmiddelen om absolues te verkrijgen die in de parfumerie gewaardeerd worden om hun pure, krachtige geur. Bij deze methode worden planten geweekt in vluchtige oplosmiddelen zoals hexaan. Zodra het oplosmiddel is verdampt, wordt een sterk aromatisch beton verkregen. Dit mengsel wordt verdund in ethylalcohol, gefilterd en vervolgens geconcentreerd door distillatie onder verminderde druk om de alcohol te verwijderen, waardoor de absolue ontstaat. Superkritische CO2-extractie, gebruikt voor schors, zaden of specerijen, is ook populair in de levensmiddelenaroma- en parfumindustrie.
Bij solventextractie worden de bloemen geweekt in een vluchtig koolwaterstofoplosmiddel, zoals hexaan. Het oplosmiddel verdampt en er blijft een mengsel achter dat aromatische verbindingen, wassen en oliën van de plant bevat. De massa wordt gemacereerd in alcohol om de was te verminderen en de absolue te verkrijgen. De alcoholische oplossing wordt gehomogeniseerd, gekoeld om de wassen neer te slaan en vervolgens wordt de alcohol verdampt om de absolue te verkrijgen.
De meest gebruikte oplosmiddelen zijn hexaan, cyclohexaan en ethanol. De extractie wordt uitgevoerd met een Soxhlet-apparaat. Afhankelijk van het oplosmiddel worden verschillende soorten extracten verkregen, waaronder hydrolysaten, alcoholaten, tincturen, resinoïden en concretes.
Conventionele oplosmiddelextractie houdt in dat het plantmateriaal in een extractor met een vluchtig oplosmiddel wordt geplaatst. Na opeenvolgende wasbeurten wordt het oplosmiddel, geladen met aromatische moleculen, gedestilleerd bij atmosferische druk. Deze techniek is weliswaar duurder, maar biedt over het algemeen een hogere opbrengst dan destillatie en voorkomt hydrolyse door stoom. Nieuwe technieken, zoals extractie met behulp van microgolven en superkritische CO2-extractie, zijn ontwikkeld om de efficiëntie en milieuveiligheid te verbeteren.
Microgolfextractie
Microgolven worden gebruikt bij twee soorten extractie:
- vMHD (vacuüm microgolf hydrodistillatie)
- eSSAM (microwave-assisted solvent-free extraction).
Bij VMHD is alleen het water in de plant betrokken bij de extractie. De watermoleculen absorberen de golven, waardoor warmte wordt opgewekt die de celstructuur van de plant doet barsten, waardoor het hydrodistillatieproces begint. De damp extraheert de inhoud van de cellen en condenseert vervolgens tot een vloeistof.
Door dezetechniek komt de celstructuur sneller vrij, wat tijd en water bespaart, en blijft er geen spoor van oplosmiddel achter in de etherische olie. ESSAM wordt gebruikt om vers plantenmateriaal te extraheren bij atmosferische druk zonder water of oplosmiddelen. De planten worden in een reactor in een magnetron geplaatst. Door interne verhitting van het intrinsieke water van de plant zetten de cellen uit, waardoor een azeotropisch distillatieproces van een mengsel van water en essentiële olie ontstaat. Een extern koelsysteem condenseert het destillaat, dat vervolgens naar het Clevenger-apparaat wordt geleid voor fasescheiding.
Vergeleken met traditionele destillatie produceert deze oplosmiddelvrije microgolfextractiemethode in minder tijd een etherische olie van vergelijkbare kwaliteit. Het bevordert de extractie van zuurstofhoudende verbindingen, die geuriger zijn dan monoterpenen. De techniek verkort de destillatietijd en verhoogt de opbrengst, maar is nog niet industrieel ontwikkeld. Het biedt een aantal voordelen: groene technologie, energie- en tijdsbesparing, lage initiële investering en minimalisering van thermische en hydrolytische afbraak.
SFME (Solvent Free Microwave Extraction) combineert microgolfverwarming en droge destillatietechnieken. Zonder toevoeging van water of oplosmiddel zorgt de interne verhitting van het plantenwater ervoor dat de klieren en oliehoudende vaten scheuren, waardoor de essentiële olie vrijkomt die verdampt met het plantenwater. Deze techniek is sneller, bespaart energie en produceert essentiële oliën die rijker zijn aan zuurstofhoudende verbindingen.
Superkritische CO2-extractie
Superkritische CO2-extractie, vergelijkbaar met solventextractie, gebruikt CO2 als een niet-schadelijk oplosmiddel dat geen sporen achterlaat in de verkregen etherische olie. Om de superkritische toestand te bereiken, wordt een element blootgesteld aan hoge druk of temperatuur. CO2 bereikt deze toestand gemakkelijk: het hoeft alleen maar te worden verwarmd tot 31°C of onder druk te worden gezet tot 74 bar. Er kunnen ook andere superkritische vloeistoffen worden gebruikt.
Bij dit proces worden geplette planten in een extractor geplaatst en vervolgens blootgesteld aan superkritisch CO2 dat wordt samengeperst en verwarmd tot 40°C. De etherische olie lost op en de CO2 wordt opgevangen. De etherische olie lost op en de CO2 wordt weer gasvormig en scheidt zich gemakkelijk van de olie. De olie blijft puur en trouw aan de oorspronkelijke substantie van de plant. Deze methode wordt echter niet veel gebruikt vanwege de hoge kosten van de apparatuur.
Superkritische vloeistofextractie, of SFE, gebruikt oplosmiddelen in superkritische toestand. Dit biedt speciale fysisch-chemische eigenschappen en een superieur oplossend vermogen. CO2, dat vaak gebruikt wordt in SFE, onderscheidt zich door zijn gemakkelijke toegang, veiligheid, hoge zuiverheid en lage kosten. Het is gemakkelijk te verwijderen uit het extract. Dit maakt SFE tot een ecologische methode die snel en zuinig is in het gebruik van organische oplosmiddelen. Etherische oliën die met SFE worden geëxtraheerd, kunnen in kwaliteit en kwantiteit verschillen van de oliën die met hydrodistillatie worden verkregen.
Extractie met superkritisch CO2 onderscheidt zich door het oplosmiddel: CO2 in de superkritische fase, die noch vloeibaar noch gasvormig is. Het is een uitstekend oplosmiddel in superkritische toestand, maar niet erg effectief in gasvormige toestand. Voordelen zijn de inerte, niet-giftige en goedkope aard, het gebruik van lage temperaturen en het gemak waarmee het oplosmiddel aan het einde van de cyclus kan worden afgescheiden. Deze techniek, die completer en minder degenererend is dan waterdamp, biedt nieuwe geurnoten. De kosten voor industriële installatie blijven echter hoog.
Bronnen
- 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
