Numerical determination of the correct solvents to extract a phytochemical from coffee pulp using Hansen solubility parameters, risk assessment, sustainability evaluation, and economic analysis

Chlorogenic acid (CGA), a high value-added phytochemical used by the pharmaceutical and food industries, is found in residues and byproducts of the coffee industry. This paper presents a methodology to identify the adequate solvents to extract CGA from coffee pulp based on Hansen solubility parameters (HSPs), risk assessment, sustainability evaluation, and an economic analysis. In total, 16 solvents with different physicochemical properties, which are commonly used in the industry for extraction processes, were evaluated. According to the results, the most appropriate solvents are water, methanol, ethanol, n-propanol, acetone, t-Butyl alcohol, ethyl acetate, acetic acid, benzyl alcohol, and phenol. However, water, ethanol, and a mix of them are the most advisable solvents because they have the lowest Ra, their HSPs are near those of CGA, they are easy to handle according to CHEM21’s Risk Assessment guide, they have a lower carbon footprint, and they are less expensive solvents. Resumen El ácido clorogénico (CGA) es un fitoquímico de alto valor agregado utilizado por la industria farmacéutica y alimentaria, y se encuentra en los residuos y subproductos de la industria del café. Este artículo presenta una metodología para identificar los disolventes adecuados para extraer cualquier compuesto fitoquímico o complejo orgánico, a través del estudio de caso de extracción de CGA de pulpa de café, que se basa en los parámetros de solubilidad de Hansen (HSP), evaluación de riesgos, evaluación de sostenibilidad y Un análisis económico, para determinar los disolventes adecuados para la extracción de CGA. En total, se evaluaron 16 solventes con diferentes propiedades fisicoquímicas que se utilizan comúnmente en la industria para los procesos de extracción. De acuerdo con la metodología, los solventes más apropiados son agua, metanol, etanol, n-propanol, acetona, alcohol t-butílico, acetato de etilo, ácido acético, alcohol bencílico y fenol. Sin embargo, el agua, el etanol y una mezcla de ellos son los solventes más recomendables porque tienen el Ra más bajo y sus HSP están cerca de la CGA, son fáciles de manejar de acuerdo con la guía de evaluación de riesgos CHEM21, tienen una menor huella de carbono y son disolventes menos costosos.