Superkritisk vätskeextraktion

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 22 mars 2021; kontroller kräver 4 redigeringar .

Extraktion av superkritisk vätska är en extraktionsprocess  som använder en superkritisk vätska som lösningsmedel . Framställs genom att en blandning av separerade komponenter bringas i kontakt med ett gasformigt extraktionsmedel vid en temperatur och ett tryck över den kritiska punkten . De mest utbredda som extraktionsmedel (lösningsmedel) är CO 2 , etan , etylen , propan , SF 6 , etc.

Användningen av vätskor i det superkritiska tillståndet som lösningsmedel möjliggör djup bearbetning av råmaterial i olika industrier: petrokemi , livsmedel , parfym , läkemedel och andra industrier .

Superkritisk extraktion är en relativt ny process; studier och forskning inom detta område har bedrivits aktivt sedan början av 1970 -talet . Huvudantalet arbeten ägnas åt extraktion av olika ämnen med superkritisk CO 2 på grund av dess höga upplösningsförmåga, låga kostnad, tillgänglighet, icke-toxicitet och låga kritiska parametrar ( kritisk temperatur 31,3 °C, kritiskt tryck 7,36 MPa ).

Teknik

Användningen av superkritiska vätskor i extraktionsprocesser är baserad på den höga lösningsmedelskraften hos olika komprimerade gaser, som kan jämföras med lösningsmedelskraften hos flytande organiska lösningsmedel , och på det faktum att lösningsmedelskraften hos en vätska i det närmast kritiska området genomgår betydande förändringar med små förändringar i temperatur och tryck . Detta möjliggör i sin tur djup fraktionering av råvaran och lösningsmedelsregenerering utan ytterligare energikostnader genom att strypa vätskan till ett tryck vid vilket lösligheten är försumbar.

Superkritisk vätskeextraktion utförs som regel enligt schemat för en tvåstegs kontinuerlig process i högtrycksapparater , till exempel i brickkolonner. I det första steget är den superkritiska gasen i kontakt med en flytande eller fast blandning och extraherar lösliga komponenter. I det andra steget regenereras extraktionsmedlet genom att släppa trycket eller ändra temperaturen, vilket leder till fullständig utfällning av de extraherade ämnena. Sedan ändras gasens arbetsparametrar till de erforderliga värdena och skickas igen till det första steget och organiserar extraktionsmedlets cirkulation.

Det huvudsakliga kännetecknet för en gas som extraktionsmedel  är dess upplösningsförmåga, som bestäms kvantitativt av Hildebrands löslighetsparameter. Lösningsförmågan beror starkt på temperaturen T och trycket P, vilket gör det möjligt att variera lösligheten av de extraherade komponentextrakten genom att ändra dem. I allmänhet kan lösligheten för den i:te komponenten beräknas med ekvationen:

var

Uttrycket inom parentes är förstärkningsfaktorn E, som visar hur många gånger lösligheten av komponenten i en superkritisk gas överstiger dess löslighet i en idealgas . För olika typer och klasser av extraherade ämnen ligger värdena för E vanligtvis i intervallet 10 4 -10 7 .

Man kan se av förhållandet att den mer flyktiga komponenten också har större löslighet. Löslighetsförhållandet för komponenterna kännetecknar extraktionens selektivitet. Ofta, för att öka den, införs små tillsatser av polära ämnen  - modifieringsmedel (som aceton , metanol , etanol , tributylfosfat ) i den superkritiska gasen .

Modifierare kan bilda donator-acceptorkomplex med vissa ämnen, vilket ökar deras löslighet i superkritisk gas. Jämfört med konventionella vätskor kännetecknas superkritiska gaser av högre (med 2-3 storleksordningar) diffusionskoefficienter och lägre (med 1-2 storleksordningar) viskositet . Därför är extraktionshastigheten inte begränsad av massöverföring i den superkritiska fasen.

Applikation

Inom industrin används superkritisk extraktion för att extrahera koffein ur kaffebönor, extrahera värdefulla komponenter (vegetabiliska oljor, biologiskt aktiva ämnen ) från vissa typer av växt- och djurråvaror ( kamomillblommor , humle , havsprodukter, etc.), regenerera adsorbenter och katalysatorer och processkol och olja. Extraktion är mycket lovande för utvinning, separation och koncentration av produkter av vegetabiliskt och animaliskt ursprung i livsmedels-, parfym- och kemisk industri. läkemedelsindustrin, samt för utvinning av giftiga organiska ämnen (t.ex. bekämpningsmedel ) från jord och avloppsvatten.

Det finns en växande användning inom analytisk kemi som en selektiv metod för att separera och koncentrera komponenterna i komplexa blandningar av organiska föreningar .

Se även

Externa länkar