EXTRACTION VÉGÉTALE :
le coeur de métier de Berkem
Une activité rigoureusement définie
L’extraction végétale est un procédé visant à extraire certains constituants présents dans les plantes. C’est une opération de séparation solide/liquide : un corps solide (le végétal) est mis en contact d’un fluide (le solvant).
Les composés d’intérêts végétaux sont alors solubilisés et contenus dans le solvant. La solution ainsi obtenue est l’extrait recherché.
Le solvant sera ensuite éventuellement éliminé afin d’isoler l’extrait végétal. Dans le cas où il est alimentaire, il n’est pas obligatoire de le dissocier de l’extrait. Dans le cas contraire, une deuxième opération de séparation permet d’obtenir un extrait sec.
Aujourd’hui, l’appellation d’ « extrait » est fréquemment utilisée abusivement. En effet, seule l’extraction solide/liquide permet d’aboutir à leur production, mais parfois de simples poudres de plantes broyées sont commercialement appelées 'extraits'.
Une pratique ancestrale
Une alliance de science et de tradition
L'origine de l’extraction de principes actifs végétaux se perd dans la nuit des temps. L’homme a en effet découvert très tôt les bienfaits des végétaux et les premières techniques pour en retirer ce que l’on appelle aujourd’hui un "extrait".
Les premiers extraits étaient obtenus par extraction aqueuse essentiellement ou fermentation alcoolique et selon des procédés tels que l'infusion, la macération, la décoction ou l'hydrodistillation. La simplicité de ces procédés, les outils, les matériaux ou encore les modes de chauffe d'alors
faisaient de l'extracteur un homme de l’art plutôt qu’un scientifique.
Aujourd’hui, cette activité fait appel à l’utilisation d’automates précis et de matériaux adaptés. Elle bénéficie des avancées en génie des procédés, en phytochimie et en analytique. De plus, de nouvelles technologies d’assistance à l’extraction (les hautes pressions, les micro-ondes, les ultrasons, etc.) se développent.
Cependant, la notion de savoir-faire en extraction végétale reste encore de nos jours une juste association entre la maîtrise des paramètres techniques et la tradition.
Les extraits traditionnels en constante évolution
Plus de 390 000 espèces de plantes sont répertoriées à ce jour dans le monde et la botanique en découvre encore près de 2000 nouvelles chaque année. La majorité des végétaux exploités par l’homme est dédiée à la médecine, notamment à la phytothérapie. Phénomène de mode pour les uns, médecine douce pour les autres, cette pratique traditionnelle se base sur l’utilisation des propriétés thérapeutiques naturelles des plantes pour traiter les pathologies. Si c’est la plus ancienne technique de soin pratiquée, elle a été étayée par diverses catégories d’études (cliniques, pharmacologiques). Son succès provient particulièrement d’une connaissance plus approfondie des plantes et d’une sélection qualitative des variétés.
Afin de répondre aux nouvelles exigences des consommateurs, les formes galéniques se multiplient et se modernisent (gélules, comprimés, capsules...). Grâce aux progrès réalisés en termes de méthode d’extraction, de nouvelles propriétés médicinales sont décelées et l’ensemble des molécules actives de la plante est toujours mieux préservé.
Dans l’esprit de la phytothérapie moderne, Berkem élabore des extraits végétaux traditionnels qui s’attachent à respecter le totum de la plante. L’entreprise fait appel aux nouvelles technologies d’équipements destinées au métier de l’extraction pour offrir des extraits de qualité et une réponse personnalisée en fonction des besoins et des attentes de ses clients.
Un procédé technique
Le procédé général
L'extraction végétale est une extraction solide/liquide, éventuellement suivie d’étapes de purification. Elle se définit donc comme une opération de séparation d'un ou plusieurs constituants (solide ou liquide) contenus dans un corps solide par solubilisation dans un fluide. Ce fluide, appelé généralement solvant, peut être un liquide ou un gaz (vapeur d'eau ou fluides supercritiques).
En thermodynamique, le corps solide est un mélange homogène à l'équilibre, c'est-à-dire qu'en l'absence d'une perturbation extérieure il ne subira aucune modification. Par opposition au traitement d'un mélange hétérogène, qui peut être fractionné par filtration, décantation ou centrifugation, par exemple.
En extraction solide/liquide, cette perturbation consiste en un échange d'énergie thermique et mécanique avec l'extérieur, couplé à l'apport d'un élément tiers, le solvant. Suite à cette perturbation, le solide ne sera plus en équilibre et le système solide + solvant évoluera vers un nouvel équilibre par transfert de masse. Tout l'art de l'extraction est la connaissance des paramètres influant sur la nature et la cinétique de ce transfert de masse du solide vers le solvant.
Plusieurs procédés de séparation mettent en œuvre des matières premières végétales solides et conduisent à la production d’extraits :
Schéma des principaux procédés de séparation
ATOMISATION
L’atomisation est une méthode de déshydratation et de séchage. La solution liquide est pulvérisée sous forme de fines gouttelettes dans une enceinte verticale, au contact d’un courant d’air chaud. L’eau et le solvant s’évaporent et laissent place à une poudre chargée en molécules d’intérêt.
CRISTALLISATION
La cristallisation est un procédé de purification permettant d’isoler un produit en solution sous forme de cristaux solides.
PRECIPITATION
La précipitation est une méthode de séparation au cours de laquelle se forme un précipité (corps en solution peu soluble dans le solvant). Ce précipité forme alors un dépôt pouvant être isolé.
CONCENTRATION
La concentration est une méthode de séparation aboutissant à l’élimination (partielle ou totale) du solvant. Ainsi, la solution obtenue a un volume plus faible mais elle est plus riche en molécules d’intérêts.
RECTIFICATION
La rectification est un procédé de distillation fractionnée. Les différents constituants de la solution liquide sont séparés grâce à leur différence de volatilité.
CENTRIFUGATION
La centrifugation est une opération de séparation mécanique. Le mélange est soumis à une force centrifuge afin d’isoler les différents composés grâce à leur différence de densité.
MEMBRANES
La filtration membranaire consiste à faire passer le fluide à travers une barrière physique, la membrane. Selon le diamètre des pores de celle-ci, les composés du fluide pourront être séparés selon leur taille.
L’atomisation est une méthode de déshydratation et de séchage. La solution liquide est pulvérisée sous forme de fines gouttelettes dans une enceinte verticale, au contact d’un courant d’air chaud. L’eau et le solvant s’évaporent et laissent place à une poudre chargée en molécules d’intérêt.
La cristallisation est un procédé de purification permettant d’isoler un produit en solution sous forme de cristaux solides.
La précipitation est une méthode de séparation au cours de laquelle se forme un précipité (corps en solution peu soluble dans le solvant). Ce précipité forme alors un dépôt pouvant être isolé.
La concentration est une méthode de séparation aboutissant à l’élimination (partielle ou totale) du solvant. Ainsi, la solution obtenue a un volume plus faible mais elle est plus riche en molécules d’intérêts.
La rectification est un procédé de distillation fractionnée. Les différents constituants de la solution liquide sont séparés grâce à leur différence de volatilité.
La centrifugation est une opération de séparation mécanique. Le mélange est soumis à une force centrifuge afin d’isoler les différents composés grâce à leur différence de densité.
La filtration membranaire consiste à faire passer le fluide à travers une barrière physique, la membrane. Selon le diamètre des pores de celle-ci, les composés du fluide pourront être séparés selon leur taille.
Un procédé déclinable...
Le schéma général de l'extraction solide/liquide est déclinable de cinq manières différentes :
- La macération : la phase de contact est maintenue à température ambiante.
- La décoction ou reflux : la phase de contact est maintenue à température d'ébullition du solvant.
- La digestion : la phase de contact est maintenue à une température intermédiaire aux deux premiers cas.
- L'infusion : le solvant bouillant est versé sur le solide puis mis à refroidir durant un temps donné.
- La lixiviation ou percolation : le solvant passe à travers la biomasse.
Il n'existe pas d'autre mise en œuvre possible lorsqu'il s'agit d'extraction solide/liquide. Par contre, il est courant de :
- Combiner ces mises en œuvre entre-elles ou avec d'autres procédés comme la distillation, l'entraînement à la vapeur, la rectification, etc.
- Utiliser des solvants divers successifs ou en mélange.
- De s'assister d'aide à l'extraction telles que l’ultrafiltration, l’osmose inverse, les hautes pressions (CO2 supercritique), les micro-ondes, les ultrasons, etc.
...aboutissant à une multitude d’extraits différents.
De nombreux facteurs influent sur la qualité d’un extrait végétal, et leurs combinaisons permettent d’obtenir une quasi-infinité d’extraits différents.
La matière première est l’un des paramètres les plus importants mais aussi le plus difficile à maîtriser. En effet, une même variété de plantes est souvent de qualité variable selon les conditions climatiques, les pratiques culturables, l’origine géographique… Il est donc d’autant plus complexe de garantir la qualité constante des extraits.
La spécificité et le rendement des extractions dépendent également des ses paramètres intrinsèques (qualité du solvant, choix de l’équipement et propriétés liées aux procédés).
Schéma des paramètres influençant la qualité des extraits
Un même procédé d’extraction n’aboutit pas toujours à une même appellation de l’extrait. En effet, ces appellations diffèrent selon le procédé mis en œuvre et la filière industrielle concernée.
Il existe également sur le marché de nombreuses appellations technico-commerciales en fonction des propriétés biologiques, de la composition, des solvants utilisés, de l'origine botanique ou en combinaison.
Schéma des appellations d’extraits et procédé d’obtention
