Cranberry seed oil is a fine quality oil which can be marketed for its many beneficial functions to human health due to the presence of a unique combination of omega- 3, 6 and 9 fatty acids and the high concentration of antioxidants. Although there is no available clear data about the oil percentage of cranberry seeds in literature, an experiment was done to analyze the oil yields obtained through different processes such as heat reflux, microwave and ultrasound, both quantitatively and qualitatively. During preliminary experiments, better oil yields were obtained with ground seeds (10.11 ± 0.2%) in comparison with unground seeds (8.17 ± 0.3%) , and hence the seeds were made into a fine powder using a blender and the fine powders were separated by sieve (1mm). Hexane (10.2 ± 0.2%) was also found to be more efficient in oil extraction than Hexane: Ethanol (7:3) (6.45 ± 0.1%). The oil extraction process was based on four major operating factors namely the sample/solvent ratio, temperature, time and applied power for the heat reflux, microwave and ultrasound extraction. The results showed that the oil yield increased with an increase in sample/solvent ratio at 10g/100ml of hexane, temperature of 70⁰C in heat reflux which provided an oil yield about 11.19 ± 0.1% while in the case of microwave, best conditions were for a sample/solvent ratio of 5g/30ml of hexane, power at 125W, which gave an oil yield of 24.15 ± 0.3% maintaining the temperature at 66⁰C. In comparison, with ultrasound extraction at a sample/ solvent ratio of 5g/30ml of hexane, and a power at 150W, the oil yield was 32.35 ± 0.3%. The best yield results obtained for the tested methods for extracting oil from seeds were found and compared as: Heat reflux < Microwave <Ultrasound. The advantage of ultrasound was a relatively high yield over other methods with a short process time and lower process heat from the applied power. Analysis of quality in oil particularly the concentration of α - tocopherol was estimated by spectrophotometry at 520 nm and results found that α - tocopherol concentration was greatly affected by temperature at 70⁰C in case of heat reflux which retained around 0.266 ± 0.02 µg while in the case of microwave at power 125W and ratio 5g/30ml of hexane the tocopherol retained was around 0.346 ± 0.007 µg whereas in ultrasound the tocopherol was retained upto 0.428 ± 0.01 µg on applying power at 100W. The solvent extraction with hexane coupled with microwave or ultrasound energy released a greater amount of α - tocopherol from the plant matrix than for cold pressed method. For conventional cranberry seed oil extraction the cold pressed method was a better option than heat-reflux method in terms of oil quality, otherwise newer techniques such as MAE and UAE are highly recommended both in terms of increased oil yields and increased tocopherol content. / L'huile de graines de canneberges est une huile de qualité qui peut être mise en marché pour ses propriétés fonctionnelles "santé" issues de sa composition particulière en acides gras oméga 3, 6 et 9 et de sa forte concentration en antioxydants. Il existe peu ou pas d'information sur la teneur en huile de la graine de canneberge, cependant l'industrie alimentaire s'intéresse à l'extraction de cette huile, qu'elle effectue présentement par pressage à froid, malgré un faible rendement. Afin de palier à ce problème, une étude a débuté afin d'analyser les rendements en huile obtenus par différents procédés d'extraction dont l'ébullition à reflux, les microondes et les ultrasons. L'ébullition à reflux améliore l'extraction en améliorant la diffusion du solvant par la chaleur, tandis que dans le cas des microondes et des ultrasons, c'est plutôt la particularité des ondes qui influencent l'extraction. Les objectifs de cette recherche ont donc visé à obtenir de bons rendements en huile avec une forte teneur en α - tocophérol. Lors des essais préliminaires, de meilleurs rendements ont été obtenus avec des graines moulues (10.11 ± 0.2%) en comparaison avec des graines non moulues (8.17 ± 0.3%), ainsi tous les essais d'extraction ont par la suite été faits avec des graines finement moulues et tamisées (1mm). L'hexane (10.2 ± 0.2%) s' est avéré plus efficace pour l'extraction qu'un mélange d'hexane: éthanol (7:3) (6.45 ± 0.1%). L'étude de l'extraction de l'huile s'est concentrée sur quatre facteurs opérationnels soit le ratio d'échantillon/solvant, la température, le temps et la puissance appliquée pour l'ébullition à reflux, et l'extraction microonde et par ultrasons. Nos résultats ont démontré une augmentation du rendement en huile avec une augmentation du ratio échantillon/solvant à 10g/100 ml d'hexane, à une température de 70°C pour l' ébullition à reflux avec un rendement de 11.19 ± 0.1% tandis qu'avec l'extraction microonde, les meilleures conditions furent pour un ratio d'échantillon/solvant de 5g/30ml d'hexane, et une puissance de 125W, donnant une rendement en huile de 24.15 ± 0.3% à une température de 66⁰C. En comparaison, l'extraction ultrason, pour un ratio d'échantillon/solvant de 5g/30ml d'hexane, à une intensité de 150W, le rendement en huile a été de 32.35 ± 0.3%. Ainsi, les meilleurs résultats en terme de rendement en huile pour les différentes méthodes d'extraction sont classés comme suit: Ébullition par reflux < Microonde < Ultrason. L'avantage de l'extraction par ultrasons fut son haut rendement en huile, pour un procédé rapide, à température peu élevée. Le rendement maximal en huile a été obtenu par l'extraction ultrason avec 1.61 g. L'analyse de la qualité de l'huile, en particulier la teneur en α - tocophérol a été effectuée par spectrophotométrie à 520 nm et les résultats ont démontrés que la teneur en α - tocophérol était grandement affectée par la température, à 70⁰C dans le cas de l'ébullition par reflux avec 0.266 ± 0.02 µg, tandis qu'avec l'extraction microonde à la puissance de 125W au ratio de 5g/30ml d'hexane, la teneur en tocophérol était de 0.346 ± 0.007 µg, tandis que pour les ultrasons, la teneur en tocophérol était de 0.428 ± 0.01 µg pour une puissance de 100W. L'extraction par solvant, jumelée avec les microondes ou les ultrasons, libère une plus grande concentration en α - tocophérol des cellules de la plante en comparaison avec la pression à froid. En conclusion, l'extraction par pression à froid obtient une huile de meilleure qualité que l'huile obtenue par ébullition par reflux, tandis que l'extraction par microondes et par ultrasons est fortement recommandée pour un meilleur rendement en huile et une plus haute teneur en tocophérol.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.110762 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Thyagarajan, Palaniappan |
| Contributors | Valerie Orsat (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Bioresource Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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