Chemo-enzymatic valorization of soapstock from vegetable oil refinement process

Soapstock recovery and manipulation represent one of the most complex aspects of the vegetable seed oil refining industry. In particular, soapstock splitting requires high amounts of concentrated acid and produces a low-value mixture of triglycerides and free fatty acids, as well as a high amount of harmful by-products. Currently, it is employed in the production of soaps, biodiesel or for methane production in anaerobic biodigesters, but alternative procedures to afford high-value products are attractive. In this thesis work, the valorization of soapstock from high-oleic sunflower oil refinement is investigated by biocatalytic methods. First, lipases are used to catalyze an efficient soapstock splitting, and reduce the environmental burden of the procedure. Then, the high content of oleic acid (60-80%) is exploited to produce three valuable products: oleoylethanolamide, 2-ethylhexyl oleate and epoxidized 2-ethylhexyl oleate. The final aim is the deep optimization of the overall production scheme by statistical approach, exploiting the continuous-flow conditions to increase yields and productivity.

Il recupero e la manipolazione del soapstock (masse saponose) rappresenta uno degli aspetti più complessi del processo di raffinazione degli oli vegetali. In particolare, il processo di splitting del soapstock necessita di grandi quantità di acido concentrato, generando come prodotto finale una miscela di basso valore commerciale, composta da trigliceridi e acidi grassi liberi. In aggiunta, da questo processo di lavorazione deriva un’elevata quantità di sottoprodotti potenzialmente dannosi, i quali necessitano di specifici processi di smaltimento. Attualmente, il soapstock viene utilizzato nella produzione di saponi, biodiesel o per la produzione di metano da parte di digestori anaerobici, ma risultano essere d’interesse processi alternativi che portano alla produzione di prodotti ad alto valore aggiunto. Durante il mio lavoro di tesi è stata approfondita la valorizzazione del soapstock ottenuto dal processo di raffinazione dell’olio di girasole alto oleico, sfruttando metodi biocatalitici. Per prima cosa, le lipasi sono state utilizzate per catalizzare in modo efficiente lo splitting delle masse saponose, in modo da ridurre l’impatto ambientale della procedura. Da questo processo viene ottenuta una miscela con un elevato contenuto di acido oleico (60-80%), la quale viene sfruttata per la produzione di tre prodotti di interesse commerciale: oleoylethanolamide, 2-ethylhexyl oleate e epoxidized 2-ethylhexyl oleate. L’obiettivo finale è un’intensiva ottimizzazione dello schema di produzione dei tre prodotti tramite l’utilizzo di un approccio statistico e sfruttando un reattore a flusso continuo per aumentare la resa e la produttività.