Argan oil extraction using supercritical CO2

Argan tree (Argania spinosa L.) is an endemic tree from southern Morocco and Algeria. The oil extracted from argan seeds is composed of monounsaturated and polyunsaturated fatty acids, carotenoids, sterols, tocopherols, and squalene. Argan oil is well known for its antioxidant properties; it is a product of high added value used in food, cosmetic and pharmaceutical industries. For industrial cosmetic applications, the extraction of argan oil involves the use of a lipophilic or halogenated solvent, like hexane or chloroform. The problem of these solvents is not only related to their toxicity and non-selectivity, but also to the need of a separation step which is time consuming and increases the production costs. An alternative is the supercritical CO2 (SC-CO2) extraction. Only two studies dealing with the SC-CO2 extraction of oil from unroasted argan kernels were reported in the literature. The proposed study aims to complete the studies dealing with the extraction of argan oil from unroasted kernels using SC-CO2 by providing information about extraction kinetics, argan oil solubility in SC-CO2, oil analysis and kinetics modelling. The major objective is to determine the most suitable operating conditions for an application at the industrial scale for supercritical CO2 extractions. The experimental work consists in applying the methodology of experimental design and investigating the influence of operating parameters (pressure, temperature, CO2 flowrate) upon extraction kinetics and yields. The results obtained from the experiments are compared with the ones of the actual extraction methods to understand if the supercritical CO2 extraction process is worth. A part of the project addressed the study of the supercritical CO2 extraction of the argan paste. The argan paste is the solid residue obtained after the traditional extraction of argan oil, it still contains high amount of oil. The extraction of this oil is performed, to check if it is possible to extract high quality oil from this sample. Hence, a chemical analysis of the oil is performed to check if the oil has satisfactory properties, and if it can be sold.

L'albero di Argan (Argania spinosa L.) è un albero endemico del sud del Marocco e dell'Algeria. L'olio estratto dai semi di Argan è composto da acidi grassi monoinsaturi e polinsaturi, carotenoidi, steroli, tocoferoli e squalene. L'olio di Argan è ben noto per le sue proprietà antiossidanti; è un prodotto ad alto valore aggiunto utilizzato nell'industria alimentare, cosmetica e farmaceutica. Per le applicazioni cosmetiche industriali, l'estrazione dell'olio di Argan prevede l'uso di un solvente lipofilo o alogenato, come l'esano o il cloroformio. Il problema di questi solventi non è solo legato alla loro tossicità e non selettività, ma anche alla necessità di una fase di separazione che aumenta i costi di produzione. Un'alternativa è l'estrazione con CO2 supercritica (SC-CO2). In letteratura sono stati riportati solo due studi riguardanti l'estrazione mediante SC-CO2 di olio di Argan da semi non tostati. Lo studio proposto mira a completare gli studi relativi all'estrazione dell'olio di Argan da grani non tostati utilizzando SC-CO2, fornendo informazioni sulla cinetica di estrazione, sulla solubilità dell'olio di Argan nel fluido, sull'analisi dell'olio e sulla modellazione cinetica. L'obiettivo principale è determinare le condizioni operative più adatte per un'applicazione su scala industriale del processo. Il lavoro sperimentale consiste nell'applicare la metodologia dell’experimental design per investigare l'influenza dei parametri operativi (pressione, temperatura e portata di CO2) sulla cinetica e sui rendimenti di estrazione. I risultati ottenuti dagli esperimenti vengono confrontati con quelli dei metodi di estrazione attuali per studiare la validità del processo di estrazione con SC-CO2. Una parte del progetto riguarda lo studio dell'estrazione della pasta di Argan. La pasta di Argan è il residuo solido ottenuto dopo l’estrazione dell'olio di Argan attuata con metodi tradizionali, contiene ancora elevate quantità di olio. L'estrazione viene eseguita per verificare se è possibile estrarre olio di alta qualità da questa biomassa. Quindi, viene eseguita un'analisi chimica dell'olio per verificarne le proprietà.