Optimización mediante el diseño Box Behnken del proceso de extracción con dióxido de carbono supercrítico (SC-CO2) de aceite de germen de trigo en relación al rendimiento, contenido de fósforo y tocoles

The supercritical carbon dioxide (SC-CO2) extraction technique has emerged as one of the best possible alternatives to organic solvent (hexane) extraction. However, very limited information is available on process optimization for this extraction technique and the lack of available engineering data is causing the slow growth of this technique. In the present investigation, SC-CO2 extraction was carried out to extract the oil from wheat germ under various operating conditions and the oil samples were characterized for properties such as phosphorous and tocol contents (vitamin E). A three-level Box Behnken design from response surface methodology was applied to optimize the SC-CO2 extraction parameters such as pressure, temperature and CO2 flow rate with an objective to obtain high oil yield, rich tocol contents and low phosphorous content. The process parameters were maintained between 30 to 50 MPa, 40 to 60 °C and a flow rate of 10 to 30 g·min-1 in a Box Behnken design matrix. Three different second order polynomial models were obtained for oil yield, phosphorous content and tocol contents with high R2 values. The optimum conditions were found to be 50 M Pa, 60 °C and 30 g·min-1 where the predicted oil yield, phosphorous content and tocol contents were found to be 8.87%, 31.86 mg·Kg-1 and 2059.92 mg·Kg-1 respectively. Under the optimum conditions, the experimental oil yield, phosphorous content and tocol contents obtained were found to be very close to the values predicted by the model.La técnica de extracción mediante dióxido de carbono supercrítico (SC-CO2) ha surgido como una de las mejores alternativas posibles a la extracción con solventes orgánicos (hexano). Sin embargo, se dispone de información muy limitada sobre la optimización del proceso y la falta de disponibilidad de datos de ingeniería es la causa del lento crecimiento de esta técnica. En la presente investigación, la extracción con SC-CO2 se llevó a cabo para obtener aceite de germen de trigo en diversas condiciones operacionales. Los aceites se caracterizaron mediante sus contenidos en fósforo y tocoles (vitamina E). Se aplicó el diseño Box Behnken de tres niveles a partir de la metodología de superficie de respuesta para optimizar los parámetros de la extracción, presión, temperatura y flujo de CO2 para obtener un alto rendimiento de aceite, alto contenido de tocoles y bajo contenido de fósforo. Los parámetros del proceso se mantuvieron entre 30 - 50 MPa, de 40 a 60 °C y de 10 a 30 g·min-1 de caudal de CO2 en la matriz de diseño Box Behnken. Se obtuvieron tres modelos polinomiales de segundo orden diferentes para rendimiento de aceite, contenido de fósforo y contenido de tocoles, con altos valores de R2. Las condiciones óptimas fueron: 50 M Pa, 60 °C y 30 g·min-1 donde el rendimiento de aceite, el contenido de fósforo y el contenido de tocoles previstos fueron 8.87%, 31,86 mg·Kg-1 y 2059,92 mg·Kg-1 respectivamente. Bajo las condiciones óptimas, el rendimiento de aceite, el contenido de fósforo y el contenido de tocoles presentaron valores muy cercanos a los predichos por el modelo