Extraction des arômes naturels végétaux au CO₂ supercritique

Préservez toutes les propriétés

L'extraction des huiles essentielles des plantes est une étape critique pour bien en préserver toutes les propriétés désirées et en particulier obtenir la performance aromatique souhaitée. Parmi les méthodes ou techniques d'extraction possibles, l’application du dioxyde de carbone supercritique permet bien sûr de préserver les principes actifs et les caractéristiques des substances. Mais elle se positionne aussi comme une option plus propre et plus sélective comparativement aux procédés conventionnels.

L’importance stratégique du procédé utilisant CO₂ supercritique pour l’extraction végétale réside dans sa capacité à opérer à des températures modérées (généralement autour de 31 °C), ce qui évite la dégradation thermique des molécules thermosensibles. Contrairement à l’hydrodistillation ou à l’usage de solvants organiques, le CO₂ sc agit comme un solvant "froid" et inerte, garantissant que le profil biochimique et l’intégrité nutritionnelle de l’extrait restent identiques à ceux de la plante d’origine.

La précision du procédé repose sur l’ajustement rigoureux de deux paramètres fondamentaux : la pression et la température. En modulant la densité du CO₂, on peut cibler sélectivement des molécules spécifiques, comme les terpènes ou les antioxydants, tout en laissant de côté les composants indésirables (cires, pigments lourds). Cette sélectivité optimale permet d’obtenir des rendements élevés en composés actifs sans aucune trace de résidus toxiques. Une fois l’extraction terminée, le CO₂ est simplement libéré sous forme gazeuse par dépressurisation, laissant un extrait d’une pureté absolue qui conserve la fraîcheur organoleptique et toute la puissance.

Qu’est-ce le CO₂ supercritique ?

On dit d’un fluide qu’il est « supercritique » lorsqu’il est chauffé au-delà de sa température critique (Tc) et comprimé au-delà de sa pression critique (Pc). Plusieurs fluides, tels que l’eau, l’éthane, le propane ou le dioxyde de carbone, peuvent atteindre l’état supercritique.
Les fluides supercritiques présentent des propriétés intermédiaires entre celles des gaz et celles des liquides, alliant une diffusivité élevée à une faible viscosité. Le dioxyde de carbone est le fluide supercritique le plus largement utilisé en raison de son point critique facilement accessible (Tc = 31 °C, Pc = 74 bar). De plus, le CO₂ supercritique est chimiquement inerte, ininflammable et disponible à des degrés de pureté élevés et à des coûts raisonnables. Outre sa densité de liquide et sa diffusivité de gaz, le CO₂ supercritique possède également la propriété unique d’être un solvant naturel des huiles. En faisant varier la pression et la température, il est possible d’adapter le pouvoir de solubilisation du CO₂ supercritique à différentes huiles.
Le CO₂ supercritique est ainsi beaucoup plus adaptable que d’autres solvants : il permet d’ajuster précisément la sélectivité en fonction de la molécule à extraire en jouant sur le couple pression et température, un point stratégique pour la pureté des extraits.

Pourquoi utiliser le CO₂ supercritique pour extraire les arômes naturels ?

La technologie utilisée pour l'extraction repose sur l'utilisation d’un fluide supercritique, le CO₂, un gaz inoffensif, non toxique, biocompatible, et avec une capacité élevée de dissolution des substances à haute valeur ajoutée.

À l’état supercritique, le CO₂ a la viscosité d’un gaz et la densité d’un liquide, ce qui lui confère les propriétés d’un solvant organique et lui permet d’extraire les actifs lipophiles (acides gras et stérols).
Ses principaux avantages résident dans la facilité de séparer des substances.
Cette technique de séparation d’un extrait par du CO₂ supercritique est mise en œuvre à basse température ou température ambiante. Elle est donc particulièrement adaptée aux plantes aromatiques car elle conserve les molécules aromatiques ciblées et les qualités organoleptiques des substances naturelles.

Quelles sont les applications industrielles du dioxyde de carbone supercritique ?

Le dioxyde de carbone supercritique (sCO₂) est largement utilisé dans de nombreuses applications industrielles, notamment dans le secteur de l’alimentation et des boissons et le secteur pharmaceutique.

Alimentation et boissons

Le CO₂ supercritique est utilisé dans la décaféination des grains de café, extraction d’essences naturelles à partir de plantes (par exemple : houblon, arômes), transformation des produits laitiers (stérilisation et pasteurisation du lait, fractionnement des matières grasses du lait, extraction du cholestérol dans le beurre, le fromage et la crème), stérilisation des jus de fruits et élimination des pesticides.
Au-delà des arômes, le sCO₂ révolutionne la production de nutraceutiques. Il permet d’extraire des antioxydants, des vitamines liposolubles et des acides gras essentiels (Omega-3) avec une concentration bien supérieure aux procédés classiques. Cette méthode d’extraction permet d’obtenir une stabilité accrue et une absence totale de contaminants, répondant aux exigences de sécurité alimentaire les plus strictes.

Pharmacie et cosmétiques

Le CO₂ supercritique est utilisé dans l’extraction de composants actifs à partir de plantes, production d’implants médicaux chargés de médicaments pour une libération locale (ex. : antibiotiques, hormones), extraction d'huiles précieuses et de composants végétaux pour les parfums et les produits de beauté.

Avantages du CO₂ supercritique dans l’extraction des huiles essentielles

D’un point de vue efficacité et en comparaison avec d’autres techniques telles que la distillation avec d’autres solvants chimiques, le procédé d'extraction au CO₂ supercritique préserve les molécules actives, même les plus fragiles, sans les endommager, ni les altérer. D’autres avantages du procédé au CO₂ supercritique:

• Extraction des arômes en préservant la constitution biochimique proche de l’essence originelle des plantes.
• Transformation en ingrédients faciles à manipuler : huiles essentielles, concrète, absolue, résinoïde, granules.
• Conformité aux réglementations et normes pour les produits bio, naturels.
• Pas de résidu à traiter.

Comment Air Liquide accompagne le secteur des arômes et des parfums

De nombreuses solutions Air Liquide, mettant en œuvre des fluides cryogéniques, supercritiques, ou des atmosphères contrôlées apportent une aide précieuse aux différentes étapes de production du secteur. Depuis le prétraitement de la biomasse, en passant par l’extraction des arômes naturels végétaux au CO₂ supercritique, jusqu’à la formulation des arômes et leur incorporation dans les ingrédients prêts à l’emploi, nos gaz industriels agissent à différentes étapes du processus de production :

• Surgélation des matières premières
• Contrôle de température pendant le broyage, cryobroyage
• Inertage ATEX
• Inertage des cuves de matières premières
• Inertage des petits récipients (flacons, estagnons, fûts...)
• Désoxygénation des huiles
• Refroidissement rapide
• Encapsulation, granulation, sphéronisation à l’azote liquide.
• Cryo-condensation des COV
• Traitement anticalcaire de l’eau de process
• Traitement des effluents

Vous voulez en savoir plus sur les solutions Air Liquide pour le secteur des arômes et des parfums ? N’hésitez pas à contacter notre équipe d’experts, ils sauront vous conseiller sur les solutions de mise en œuvre des gaz ou développer avec vous une nouvelle technologie.