В настоящее время особо остро стоит вопрос сохранения окружающей среды. Вместе с тем перед производством стоят задачи получения необходимых компонентов из растительного сырья с требуемой чистотой и в увеличивающихся масштабах. Прежние методы производства уже не обеспечивают решения этих противоречивых требований. Помочь в данной ситуации нам может «Зеленая химия». К технологиям «Зеленой химии» относятся процессы, позволяющие минимизировать вредное воздействие от технологического процесса, конечного и побочных продуктов на окружающую среду и человека. Одной из таких перспективных технологий является сверхкритическая флюидная экстракция.
Особенности и преимущества сверхкритического флюида в качестве экстрагирующего агента.
Физико-химические свойства газа и жидкости сильно отличаются, что значительным образом влияет на процесс экстракции. Если создать условия, при которых параметры давления и температуры будут превышать параметры так называемой критической точки, то газ при этом переходит в состояние сверхкритического флюида, обладающего "смешанными" свойствами жидкости и газа.
Сверхкритический флюид обладает характеристикой более быстрого массового передвижения по сравнению с традиционными жидкими растворителями.
Несмотря на незначительно более низкую плотность по сравнению с жидкостью, его динамическая вязкость соответствует скорее значениям нормального газообразного состояния.
Коэффициент диффузии сверхкритического флюида более чем в десять раз выше, чем у жидкости.
Сверхкритический флюид может принципиально лучше, чем классический растворитель проникать в экстрагируемый материал, поглощать и транспортировать растворяемые составляющие, что позволяет получать биологически активные и чистые вещества в том виде и количестве, в котором они присутствуют в исходном растительном сырье.
Использование в качестве экстрагирующего агента сверхкритического флюида значительно ускоряет процесс экстракции и позволяет получать особо чистые вещества.
Сверхкритический флюид CO2
Для щадящей экстракции природных веществ температуры процесса не должны превышать 100°С. Исходя из параметров критической точки, для целей сверхкритической флюидной экстракции наиболее привлекательным и удобным является сверхкритический флюид CO2. Ему свойственны «удобные» критические параметры:
| Температура, °С | 31,0 |
| Давление, атм | 72,9 |
| Критическая плотность, г/см3 | 0.47 |
Простое варьирование рабочими параметрами (температурой и давлением) как во время экстракции, так и при процессе отделения позволяет осуществлять направленное изменение состава конечного продукта.
Возможность применения в процессе экстракции модификатора, позволяет значительно увеличить растворяющую мощность при сохранении, а в некоторых случаях и увеличении селективности.
Важными преимуществами использования сверхкритического флюида СО2, как растворителя для экстракции в промышленном масштабе является его негорючесть, малая токсичность и химическая инертность, а также то, что он относительно недорогой и легкодоступен для получения в промышленных масштабах.
Преимущества процесса сверхкритической флюидной CO2 экстракции:
-
энергосберегающий;
-
эффективный;
-
высокорентабельный;
-
безопасный;
-
позволяет получать множество продуктов из природного сырья в том виде и количестве, в котором они представлены в исходном сырье (без загрязнения примесями).
Технология извлечения из сырья биологически активных веществ с использованием в качестве экстрагирующего агента экологически чистого и безопасного сверхкритического флюида СО2 в настоящее время получает все большее распространение как промышленный и лабораторный метод, позволяющий получать из натурального сырья без применения органических растворителей экстракты в целом и отдельные фракции. Данный метод широко используется для фармацевтической, косметологической и пищевой индустрии и др.
Экономическая выгода технологии СКФ CO2-экстракции
Изучение возможности использования суб- и сверхкритических флюидов в качестве растворителей и экстрагентов в процессах выделения, очистки и фракционирования активных субстанций прежде всего было связано с поиском путей созданий энергосберегающих и экологически безопасных методов переработки различных материалов.
Метод сверхкритической флюидной экстракции является примером именно такого подхода. Он имеет очевидные преимущества в сравнении с традиционными методами экстракции: простота разделения растворителя и экстракта, чистота продукта, сохранение в нем летучих и термолабильных компонентов, высокая эффективность и селективность экстракции, минимизация потерь, отсутствие вредных и токсичных выбросов.
Широко распространено опасение, что замена используемой технологии экстракционных производств на сверхкритические технологии связана со значительными затратами. Однако еще одним преимуществом этих технологий являются низкие операционные расходы. По расчетам Chemical Industry and Chemical Engineering Quarterly, капитальные вложения в сверхкритичные CO₂ экстракторы окупаются ориентировочно через 3 года (ТЭО может быть рассчитано для каждого конкретного производства в индивидуальном порядке).
Оборудование для СКФ
Особенно значим тот факт, что технология сверхкритической флюидной экстракции сегодня из лабораторий шагнула в производство. Сегодня представлено хоть и не столь широко оборудование СКФ СО2 экстракции для пилотного и промышленного производства. Ознакомиться с ним можно в нашем Каталоге: оборудование для СКФЭ