Сверхкритическая флюидная экстракция
- технологический процесс, по переводу одного или сразу нескольких компонентов жидкой или твердой смеси в "сверхкритический газ" - флюид.
Контактирование смеси производится при температуре и давлении выше критической точки, что позволяет сохранить 100% активных веществ и осуществить углубленную переработку исходного сырья.
В качестве экстрагенов наибольшее распространение получили СО2 (косметика и фармакологическая продукцияэтан), этилен, пропан и SF6. Использование сверхкритических флюидов в процессах экстракции основано на высокой растворяющей способности различных сжатых газов, которая может быть сравнимой с растворяющей способностью жидких органических растворителей, а также на том факте, что растворяющая способность флюида в близкритической области претерпевает значительные изменения при малых изменениях температуры и давления. Это в свою очередь позволяет проводить углублённое фракционирование исходного сырья и регенерацию растворителя без дополнительных энергетических затрат путём дросселирования флюида до давления, при котором растворимость пренебрежимо мала. Основная характеристика газа как экстрагента — его растворяющая способность, определяемая количественно параметром растворимости Гильдебранда. Растворяющая способность сильно зависит от температуры Т и давления Р, что позволяет посредством их изменения варьировать растворимость извлекаемых экстрактов-компонентов. В общем виде растворимость i-го компонента можно вычислить по уравнению:
где - pi — давление насыщенного пара (при температуре Т) данного компонента;
- р — давление сверхкритического газа;
- Фi — соответствующие коэффициенты летучести компонента при давлении pi и давлении сверхкритического газа;
- Vi, — молярный объем компонента;
- R — газовая постоянная.
Выражение в фигурных скобках — фактор усиления E, который показывает, во сколько раз растворимость компонента в сверхкритическом газе превышает его растворимость в идеальном газе. Для различных типов и классов извлекаемых веществ значения Е лежат обычно в диапазоне 104—107. Из соотношения видно, что более летучий компонент обладает и большей растворимостью. Соотношение растворимостей компонентов характеризует селективность извлечения. Часто для её повышения в сверхкритический газ вводят малые добавки полярных веществ — модификаторов (таких как, ацетон, метанол, этанол, трибутилфосфат). Модификаторы способны образовывать донорно-акцепторные комплексы с некоторыми веществами, что повышает их растворимость в сверхкритическом газе. По сравнению с обычными жидкостями суперкритические газы характеризуются более высокими (на 2-3 порядка) коэффициентами диффузии и более низкой (на 1-2 порядка) вязкостью. Поэтому скорость извлечения не ограничивается массопереносом в сверхкритической фазе.
|
