Preliminary evaluation of different solvents and mixture ratios for extraction of lipids : a case study for rapeseed oil

Abstract

Lipid extraction is useful in the food industry and wastewater management. In the food industry lipids need to be extracted for analysis which is done to provide nutritional information to consumers. Wastewater management is eased by extraction of lipids that otherwise cause blockages and overflow. In addition, lipids extracted from wastewater provide a cost-effective and environmentally friendly feedstock for biodiesel production.

Solvent extraction is the most common method used to extract lipids. Solvent mixtures that contain both polar and nonpolar solvents have been found to be most efficient for lipid extraction. Out of solvents, chloroform has been found as most efficient in lipid extraction. Due to environmental and health issues related to chloroform use, alternative solvents are sought to replace it.

During the experimental part of the thesis three solvents and six solvent mixtures were used to extract a fatty acid mixture containing oleic acid, linoleic acid and palmitic acid. These fatty acids were chosen based on the fatty acid composition of rapeseed oil, a common oil used in food products and biodiesel production. The choice was also affected by the prevalence of the fatty acids in wastewater in addition to the fatty acids representing different fatty acid types.

After solvent extraction, fatty acid yields were analysed using chromatography. A dichloromethane/butanol -mixture with the ratio of 3:2 outperformed other mixtures and solvents. Butanol is relatively rarely used but more environmentally friendly option for lipid extraction. More studies are needed to find environmentally friendlier nonpolar solvents for lipid extraction.

Lipidien uuttaminen on hyödyllistä elintarvikealalla sekä jätevesien puhdistuksessa. Elintarvikealalla lipidit uutetaan analyysiä varten, jotta voidaan tarjota kuluttajille tietoa tuotteiden ravintosisällöstä. Jätevesien puhdistusta voidaan helpottaa uuttamalla lipidit, jotka muutoin voivat aiheuttaa tukoksia ja ylivuotoja. Lisäksi jätevedestä uutetut lipidit tarjoavat kustannustehokkaan ja ympäristöystävällisen raaka-aineen biodieselin tuotantoa varten.

Liuottimilla uuttaminen on yleisin tapa erottaa lipidejä. Sekä poolisia että poolittomia liuottimia sisältävät liuotinseokset ovat tehokkaimpia lipidien uutossa. Liuottimista kloroformi on todettu usein tehokkaimmaksi lipidien uuttamisessa. Vaihtoehtoisia liuottimia etsitään korvaamaan kloroformia sen käyttöön liittyvien ympäristö- ja terveyshaittojen vuoksi.

Kokeellisen osan aikana kuutta liuotinseosta ja kolmea liuotinta käytettiin uuttamaan vesiemulsiosta rasvahapposeosta, joka koostuu oleiinihaposta, linolihaposta ja palmitiinihaposta. Rasvahapot valittiin rypsiöljyn rasvahappokoostumuksen perusteella. Rypsiöljy on yleinen öljy, jota käytetään elintarvikkeissa sekä biodieselin tuotannossa. Rasvahappojen valintaan vaikutti myös rasvahappojen esiintyvyys jätevedessä sekä rasvahappojen edustavan erilaisia rasvahappotyyppejä.

Liuottimilla uuton jälkeen rasvahapposaannot analysoitiin käyttäen kaasukromatografia. Dikloorimetaani/butanoli -seos seossuhteella 3:2 suoriutui paremmin kuin muut seokset ja liuottimet. Butanoli on suhteellisen harvoin käytetty, mutta ympäristöystävällisempi vaihtoehto lipidien uuttoon. Lisää tutkimuksia tarvitaan löytämään ympäristöystävällisempiä poolittomia liuottimia lipidien uuttoa varten.