СВЕРХКРИТИЧЕСКАЯ СО2 ЭКСТРАКЦИЯ

Еще из школьного курса физики известны три агрегатных состояния вещества – твердое, жидкое и газообразное. При изменении температуры и/или давления  вещество может обратимо переходить из одного состояния в другое.

Однако, если газ сильно сжать, а потом нагреть, он  примет промежуточное между жидким и  газообразным состояние, которое называется «сверхкритическим флюидом» (от англ. fluid, «способный течь»).

В этом состоянии плотность газа скачкообразно увеличивается в десятки раз и оказывается близкой к плотности жидкости. Вязкость же  остается почти такой же, как у газа. А самый главный химический параметр, коэффициент диффузии, примает промежуточное между жидкостью и газом значение.

 

Современные представления трактуют сверхкритическое состояние как наличие свободных молекул и многочисленных слабо связанных между собой молекулярных кластеров. Расстояния между присутствующими в сверхкритическом флюиде частицами (свободные молекулы и кластеры) значительно больше, чем в жидкости, но намного меньше, чем в газе. Внутри кластеров молекулы располагаются хаотично, энергия межмолекулярного взаимодействия в них весьма невелика, а скорость, с которой отдельные молекулы входят в кластеры и покидают их, наоборот, очень высока. Именно отсюда и вытекает исключительно низкая вязкость и одновременно высокая диффузионная способность флюидов.

Иными словами,  сверхкритический флюид – это газ, сжатый до плотности, приближающейся к плотности  жидкости.  Именно из-за этого сверхкритический флюид   является  растворителем с уникальными свойствами.

Впервые вещества в сверхкритическом состоянии наблюдал в 1822 г. французский физик Ш.Каньяр де ла Тур. В Советском Союзе в 50-е гг. Щузе предложил методом сверхкритической экстракции получать ланолин из шерсти, а также использовать данный метод при фракционировании сырого масла. Исследования представляли определенный интерес, однако мощным толчком для развития технологий сверхкритической экстракции стали работы Цозеля (Ин-т Макса Планка). Именно они привели к первому профильному симпозиуму в Эссене (Германия) в 1978г.

Одной из самых востребованных областей применения сверхкритических флюидов стало извлечение биологически активных веществ из растительного сырья.

Наиболее широко применяется сверхрктический углекислый газ (СО2 ), как в моноварианте (в качестве самого оптимального растворителя неполярных соединений), так и в комбинации с различными сорастворителями, модификаторами  (такими как этанол, аммиак и сверхкритическая вода),   позволяющими усиливать растворяющую способность углекислого газа и селективность экстрагирования.

По сравнению с другими традиционными растворителями, использующимися при выделении биологически активных веществ (петролейный эфир, бензол, гексан, изопропанол, трихлорэтилен и пр.),  неоспоримыми премуществами сверхкритического СО2 являются:

высокая селективность по отношению к извлекаемым целевым компонентам и возможность получать вариабельные по составу экстракты, изменяя давление  СО2;

рабочий диапазон температур,  не превышающий 40°С;

его нетоксичность, химическая инертность;

экологическая чистота производства, дешевизна и возобновляемость источников СО2 ;

отсутствие эффекта аэрации, инактивация ферментов класса пероксидаз в сырье, приводящее к ингибированию окислительных процессов в конечном экстракте;

отсутствие в конечных экстрактах техногенных, токсичных, «тяжелых» металлов, таких как никель, свинец, кадмий, медь. (Другие виды неполярных растворителей таким свойством не обладают. При сравнении сверхкритического  экстракта с другими видами неполярных экстрактов достоверно показано, что, например, концентрация токсичного свинца  при использовании других неполярных растворителей  может значительно превышать значения содержания тяжелых металлов по норме ГСКЛС.)

стерильность конечного экстракта (в процессе экстракции происходит полное уничтожение как аэробной, так и анаэробной микрофлоры; спор и мицелия  грибков)

источник

www.terra-aromatica.ru/sverhkriticheskaya-so2-ekstraktsiya-i-17.html