Что такое СК-флюид

Если создать условия, при которых параметры давления и температуры будут превышать параметры так называемой критической точки, то газ при этом переходит в состояние сверхкритического. Наглядно это демонстрирует диаграмма.

Для щадящей экстракции природных веществ производственные температуры не должны превышать 100 °С. Исходя из параметров критической точки, сейчас уже достаточно легко можно подобрать для экстракции газы, параметры которых вполне технически доступны (данные Шталль-Квирин-Герард).

Из этих принципиально применимых газов наибольший интерес представляет углекислый газ или диокид углерода, который представляет собой изостерическое соединение самого древнего из всех применяемых для экстракции липофильных соединений - сероуглерода.

Применение углекислого газа в качестве растворителя имеет следующие преимущества:

1. CO2 физиологически не вызывает опасений. Он находится в содержащих углекислоту напитках и в ряде случаев является конечным продуктом обмена веществ организма человека;

2. CO2 стерилен и бактериостатичен;

3. CO2 не горюч и не является взрывчатым веществом, следовательно в технологическом цикле нет необходимости в специальных устройствах против возгорания и взрыва;

4. CO2 безопасен для окружающей среды, он не дает сточных вод и отработанных растворителей, тем самым исключая обычные дополнительные расходы;

5. CO2 для производственных целей может быть получен в больших количествах, запасы его в сжиженной форме является показателем уровня техники;

Какими особенностями обладает сверхкритический углекислый газ?

Сверхкритический газ обладает характеристикой более быстрого массового передвижения по сравнению с традиционными жидкими органическими растворителями. Несмотря на незначительно более низкую плотность по сравнению с жидкостью, динамическая вязкость сжатых газов соответствует скорее значениям нормального газообразного состояния. Коэффициент диффузии сверхкритического газа более чем в десять раз выше, чем у жидкости. Сравнение этих величин дается в таблице (МсHugh.V. and Krukonis.V)

Из приведенных показателей очевидно, что они безусловно зависят от температуры и давления и что простое повышение температуры приведет к повышению вязкости для газовой фазы, но к понижению вязкости для сверхкритического газа или жидкости.

Таким образом сверхкритический газ может принципиально лучше, чем классический растворитель проникать в экстрагируемый материал, поглощать и транспортировать растворяемые составляющие.

Применение углекислого газа позволяет полностью и в щадящем режиме отделять его от экстракта и материала - носителя в противовес классическим растворителям, выведение которых не всегда оказывается полным. Иными словами, экстракты, полученные при помощи данной методики, абсолютно свободны от растворителя.

Потребление энергии для регенерации растворителя во многих случаях меньше, чем при традиционной экстракции. А избыточное давление в системе предотвращает проникновение кислорода во время экстракции, что приводит к исключению процессов окисления. Например, валеопотриаты из корней валерианы, проазулены ромашки и полыни или лабильные сесквитерпенкетоны из аира могут отделяться в нативном состоянии без каких-либо химических преобразований.

Сверхкритические газы обладают высокой экстрагирующей способностью и при соответствующих условиях достаточной селективностью; простое изменение параметров давления и температуры как во время экстракции, так и при процессе отделения позволяет регулировать концентрацию веществ в экстракте. А возможность применения в процессе экстракции модификатора, позволяет значительно увеличить растворяющую мощность при сохранении, а в некоторых случаях - и увеличении селективности.

Немаловажным обстоятельством является и то, что все процессы проводятся при щадящем температурном режиме, до 89-90 °С, что предотвращает процессы распада веществ.

Несмотря на большие преимущества проявляется сдержанность со стороны промышленности к применению сверхкритической технологии. Несмотря на то, что в России на сегодня имеется несколько исследовательских групп, работающих в области сверхкритических газов, широкого промышленного применения пока не наблюдается в отличие от высокоразвитых стран, таких как Германия, Франция, США и др. Основные проблемы заключаются в возможности разрешения некоторых технологических и технических вопросов, в высоких инвестиционных затратах. Эти вопросы довольно успешно решаются в Научно-исследовательском Центре экологических ресурсов "ГОРО", являющимся на сегодня единственным в России производственным предприятием, внедряющим технологии, основанные на применении сверхкритических газов.

Версия для печати