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Recovery of spent coffee grounds oil using supercritical CO2: Extraction optimisation and physicochemical properties of oil

Recuperación del aceite de desechos de café molido utilizando CO2 supercrítico: optimización de la extracción y propiedades fisicoquímicas del aceite

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Pages 334-346 | Received 03 Nov 2018, Accepted 04 Feb 2019, Published online: 07 Jun 2019

Figures & data

Figure 1. Schematic representation of (a) accelerated solvent extraction (ASE) system and (b) Supercritical CO2 extraction system (showing front and back views).

Figura 1. Representación esquemática del (a) sistema de extracción acelerada de solventes (ASE) y (b) sistema de extracción supercrítica de CO2 (vistas frontal y posterior).

Figure 1. Schematic representation of (a) accelerated solvent extraction (ASE) system and (b) Supercritical CO2 extraction system (showing front and back views).Figura 1. Representación esquemática del (a) sistema de extracción acelerada de solventes (ASE) y (b) sistema de extracción supercrítica de CO2 (vistas frontal y posterior).

Table 1. The coded and uncoded levels of independent variables used in the response surface methodology design.

Tabla 1. Niveles codificados y no codificados de variables independientes utilizadas en el diseño de la metodología de superficie de respuesta.

Table 2. Box–Behnken design.

Tabla 2. Diseño de Box-Behnken.

Table 3. Crude oil yield from Soxhlet extraction, accelerated solvent extraction, and supercritical CO2 extraction.

Tabla 3. Rendimiento del aceite crudo a partir de la extracción Soxhlet, la extracción acelerada de solventes y la extracción supercrítica con CO2.

Table 4. Crude oil yield, acid value, percentage free fatty acids (%FFAs), iodine value (IV), saponification value (SV), peroxide value (PV), and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) of extracted oil from spent coffee grounds using supercritical CO2 extraction.

Tabla 4. Rendimiento del aceite crudo, índice de acidez, porcentaje de ácidos grasos libres (% FFA), índice de yodo (IV), valor de saponificación (SV), valor de peróxido (PV) y sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) del aceite extraído de café molido usado utilizando la extracción supercrítica con CO2.

Table 5. Analysis of variance table of the quadratic response surface model for the responses of percentage crude oil yield and physicochemical properties of the oil.

Tabla 5. Tabla de análisis de varianza del modelo de superficie de respuesta cuadrática para las respuestas del porcentaje de rendimiento de aceite crudo y propiedades fisicoquímicas del aceite.

Table 6. Quadratic response surface model of acid value, percentage free fatty acids (%FFAs), iodine value (IV), saponification value (SV), peroxide value (PV), and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) of crude oil obtained from spent coffee grounds by supercritical CO2 extraction.

Tabla 6. Modelo de superficie de respuesta cuadrática del índice de acidez, porcentaje de ácidos grasos libres (% FFA), índice de yodo (IV), valor de saponificación (SV), valor de peróxido (PV) y sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) del aceite crudo obtenido por extracción supercrítica con CO2 de café molido usado.

Figure 2. Response surface (3D) plots showing the effect of different extraction temperature, pressure and time on (a) crude oil yield, (b) acid value (AV), (c) percentage of free fatty acids (%FFAs), (d) iodine value (IV), (e) saponification value (SV), (f) peroxide value (PV), and (g) thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) value of crude oil obtained using supercritical CO2 extraction.

Figura 2. Gráficos de superficie de respuesta (3D) que muestran el efecto de diferentes temperaturas de extracción, presión y tiempo en: (a) el rendimiento de aceite crudo, (b) el índice de acidez (AV), (c) el porcentaje de ácidos grasos libres (% FFA), (d) el valor de yodo (IV), (e) el valor de saponificación (SV), (f) el valor de peróxido (PV) y (g) el valor de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) del aceite crudo obtenido mediante la extracción supercrítica con CO2.

Figure 2. Response surface (3D) plots showing the effect of different extraction temperature, pressure and time on (a) crude oil yield, (b) acid value (AV), (c) percentage of free fatty acids (%FFAs), (d) iodine value (IV), (e) saponification value (SV), (f) peroxide value (PV), and (g) thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) value of crude oil obtained using supercritical CO2 extraction.Figura 2. Gráficos de superficie de respuesta (3D) que muestran el efecto de diferentes temperaturas de extracción, presión y tiempo en: (a) el rendimiento de aceite crudo, (b) el índice de acidez (AV), (c) el porcentaje de ácidos grasos libres (% FFA), (d) el valor de yodo (IV), (e) el valor de saponificación (SV), (f) el valor de peróxido (PV) y (g) el valor de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) del aceite crudo obtenido mediante la extracción supercrítica con CO2.

Figure 3. Optimum region overlaying the curves of the responses crude oil yield and its acid value (AV), percentage free fatty acids (%FFAs), iodine value (IV), saponification value (SV), peroxide value (PV) and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) value as a function of the extraction temperature, extraction time, and extraction pressure used during the extraction process.

Figura 3. Superposición de la región óptima a las curvas de respuesta del rendimiento del aceite crudo y su valor ácido (AV), porcentaje de ácidos grasos libres (% FFA), valor de yodo (IV), valor de saponificación (SV), valor de peróxido (PV) y valor de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) en función de la temperatura, el tiempo y la presión utilizadas durante el proceso de extracción.

Figure 3. Optimum region overlaying the curves of the responses crude oil yield and its acid value (AV), percentage free fatty acids (%FFAs), iodine value (IV), saponification value (SV), peroxide value (PV) and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) value as a function of the extraction temperature, extraction time, and extraction pressure used during the extraction process.Figura 3. Superposición de la región óptima a las curvas de respuesta del rendimiento del aceite crudo y su valor ácido (AV), porcentaje de ácidos grasos libres (% FFA), valor de yodo (IV), valor de saponificación (SV), valor de peróxido (PV) y valor de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) en función de la temperatura, el tiempo y la presión utilizadas durante el proceso de extracción.

Table 7. Fatty acid composition of crude oil from spent coffee grounds using supercritical CO2 extraction.

Tabla 7. Composición de ácidos grasos del aceite crudo obtenido de granos de café usados utilizando la extracción supercrítica con CO2.