A New Process for Extracting Alginates from Laminaria digitata: Reactive Extrusion

Abstract

Alginates are natural polysaccharides that are extracted from brown seaweeds and widely used for their rheological properties. The main step in the extraction protocol used in the alginate industry is that of alkaline extraction. A batch process is used for this step, which is time-, water-, and reactant-consuming. The possibility of extracting by reactive extrusion was investigated. The reactive extrusion process appeared to be more efficient than the batch process for the alkaline extraction of alginates from Laminaria digitata in several key ways: Time demand is reduced from about an hour to only few minutes, water and reactant requirements are divided by more than a factor 2, extraction yield is 15% higher (relative enhancement), and the rheological properties of the product were all enhanced. Hence, reactive extrusion could be an interesting alternative process for the alginate industry to produce high rheological properties alginates.

A review of extractions of seaweed hydrocolloids: Properties and applications

“…Water and reactant consumption were also reduced significantly: less than half the consumption values recorded compared to the traditional method. Most importantly, the extraction yield, purity and rheological properties of alginate extract obtained with reactive extrusion were comparable to traditional batch extraction method [126]. This green method which employed extruders as chemical reactors has been developed just few decades ago, but most of developed reactive extrusion applications were related to polymer science and food engineering [127].…”

“…Several hours are required to attain the optimum extraction yields depending on the seaweed species. The alkaline extraction time is thought to influence the rheological properties of alginates [126]. Reactive extrusion tends to reduce the usage of reactant (sodium carbonate), water and time consumption, while still producing alginate of high rheological quality, better than conventional batch extraction.…”

Algas marinas: una biomasa subutilizada como fuente de precursores petroquímicos

“…La biomasa resultante se colocó dentro de un reactor, se agregó 30 mL de Na 2 CO 3 y se digirió utilizando un sistema de microondas (Topwave, Analytik Jena, Alemania), variando la temperatura (90, 100 y 110 °C), el tiempo de reacción (60, 90 y 120 min), la concentración de Na 2 CO 3 (2.0, 2.5 y 3.0 %). El producto líquido de la digestión se centrifugó a 6000 rpm por 15 minutos se separó el sobrenadante y se añadió 60 mL de etanol al 96% para precipitar el alginato que finalmente fue secado a 50 °C, triturado y almacenado para su posterior análisis [14].…”

Avances tecnológicos en la producción de alginatos en México

“…Estudios recientes describen el potencial económico de la producción de bioetanol a partir de algas, basados en el hecho de que la materia prima puede derivarse de los residuos producidos por la industria de alginato, que está altamente enriquecida en azúcares como manitol y laminaran, de tal modo que los costos iniciales se reducen drásticamente (Moen et al, 1997;Horn et al, 2000). En el tema de producción sólo se han abordado las líneas generales del proceso (Draget et al, 2005;Mchugh, 2003) y la etapa de extracción (Vauchel et al, 2008a(Vauchel et al, , 2008b(Vauchel et al, y 2009 La especie más importante para la producción de alginatos en México es el Sargazo Gigante (Macrocystis pyrifera) por su alto contenido de este fi cocoloide y su abundancia (Hernández, 1985;Rodríguez y Hernán-dez, 1991). Esta especie se distribuye en la costa noroccidental de la península de Baja California, desde la frontera con Estados Unidos hasta Punta San Hipólito, BCS.…”

“…Al fi nal de la extracción el alga debe quedar prác-ticamente desintegrada (McHugh, 1987;Arvizu et al, 1996;Hernández et al, 1999b). El tiempo de extracción (2 h) también fue confi rmado para Laminaria digitata (Vauchel et al, 2008b). Se ha propuesto una nueva alternativa para esta etapa llamada extrusión reactiva, en la que se reduce el consumo de agua y reactivo y se incrementa el rendimiento en 15% (Vauchel et al, 2008a).…”