● Extracția lichidului supercritic, cunoscută și sub numele de extracție supercritică, extracția fluidelor sub presiune, extracția gazelor supercritice Folosește un fluid supercritic cu densitate mare, cu densitate mare ca solvent pentru a extrage componentele necesare dintr-un lichid sau solid și apoi folosește un solvent extras și extras prin creșterea temperaturii, reducerea presiunii sau a ambelor și absorbție. Separarea componentelor.

● Încă din 1897, conceptul de extracție supercritică a fost recunoscut. În acest moment, sa constatat că gazul comprimat în stare supercritică are un efect special de dizolvare asupra solidului. De exemplu, la o temperatură peste punctul critic, halogenura metalică poate fi dizolvată în etanol sau tetraclorură de carbon și poate precipita sub presiune redusă. Dar abia în anii 1960 a început cercetarea aplicațiilor sale industriale. Extracția supercritică a dioxidului de carbon a devenit acum un nou tip de tehnologie de extracție și separare care este utilizată pe scară largă în industria alimentară, chimică, energetică, aromatizantă și aromatizantă.

dioxidului

● 1. Principiul extracției supercritice

Când temperatura și presiunea lichidului sunt în stare critică.

Figura 1 este o diagramă tipică a presiunii și temperaturii unui lichid limpede. În figura AT reprezintă curba de sublimare a echilibrului gaz-solid, BT reprezintă curba de topire a echilibrului lichid-solid, CT reprezintă curba presiunii vaporilor a lichidului saturat al echilibrului gaz-lichid și punctul T este coexistența gazul trifazat -lichid-solid. Punct de fază. Conform vitezei de fază, când faza gaz-lichid-solid a substanței pure coexistă, gradul de libertate în determinarea stării sistemului este zero, adică fiecare substanță pură are propriul său punct triplu definit. Substanța pură este încălzită de-a lungul liniei de saturație gaz-lichid. Când C este atins în figură, interfața gaz-lichid dispare, proprietățile sistemului devin uniforme și nu se mai separă în gaz și lichid, iar punctul C este numit punctul critic. Temperatura critică și presiunea corespunzătoare acestui punct sunt notate ca fiind temperatura critică T0 și respectiv presiunea critică P0. Zonele umbrite deasupra temperaturii critice și a presiunii critice a figurii aparțin stării fluidului supercritic.

1.1 Raportul presiunii și densității fluidului supercritic

Figura 2 prezintă presiunea comparativă a dioxidului de carbon în raport cu densitatea contrastului. Partea umbrită a figurii este zona efectivă de lucru a extracției supercritice. Se poate observa că în regiunea situată chiar deasupra temperaturii critice, o mică modificare a presiunii va duce la o schimbare mare a densității. Folosind această proprietate, este posibil să se extragă și să se separe componentele dorite în condiții de densitate mare și apoi să se separe componentele extrase din solvent prin creșterea sau scăderea ușoară a presiunii.

Figura 2 Curba dioxidului de carbon pur, densitatea contrastului a contrastului presiunii

1.2 Proprietățile de bază ale fluidelor supercritice

Densitatea, vâscozitatea și coeficientul de auto-difuzie sunt cele trei proprietăți principale ale fluidelor supercritice. Tabelul 1 compară aceste trei proprietăți principale ale lichidelor supercritice și ale gazelor și lichidelor la temperatură și presiune normale. Se poate observa că densitatea lichidului supercritic este apropiată de cea a lichidului, vâscozitatea este apropiată de cea a gazului, iar coeficientul de autodifuzie este între gaz și lichid, care este de aproximativ 100 de ori mai mare decât lichidul, ceea ce înseamnă că lichidul supercritic are o asemănare cu solventul lichid. Solubilitatea și rata simultană a transferului de masă în timpul extracției supercritice vor fi mult mai mari decât rata de extracție a solventului în aceeași etapă și vor atinge în curând echilibrul de extracție.

1.3. Solubilitatea lichidelor supercritice

Proprietățile de solubilitate ale lichidelor supercritice pot fi strâns legate de densitatea lor. Există de obicei o relație între solubilitatea unei substanțe într-un fluid supercritic și densitatea unui fluid supercritic, i. lnC = klnp + m

Unde k este un număr pozitiv, adică. solubilitatea substanței într-un fluid supercritic crește odată cu creșterea densității fluidului supercritic. Solubilitatea diferitelor materiale în dioxid de carbon supercritic este prezentată în FIG.

Figura 3. Densitatea substanțelor dizolvate din diferite substanțe din dioxid de carbon

1.4 Procesul tipic de extracție supercritică

Procesul de extracție supercritică constă în principal din două faze: o fază de extracție și o fază de separare. În faza de extracție, fluidul supercritic extrage compoziția dorită din iertare; în faza de separare, prin schimbarea unui parametru, componenta extrasă este separată de fluidul supercritic și extractantul este ciclat. Conform diferitelor metode de separare, procesul de extracție supercritică poate fi împărțit în trei categorii, și anume procesul de transformare izotermă etc.

Procesul de temperatură variabilă a temperaturii și procesul de adsorbție izobarică izotermă sunt după cum urmează.

1.4.1 Proces constant de scădere a temperaturii

Diferența în capacitatea de a extrage fluidul supercritic la diferite presiuni este utilizată pentru a separa fluidul dizolvat de fluidul supercritic prin schimbarea presiunii. Prin izotermie se înțelege că temperatura lichidului din extractor și separator este substanțial aceeași. Acest lucru este cel mai convenabil, așa cum se arată în Figura 4. Mai întâi, extractantul este comprimat

Mașina atinge starea supercritică și apoi fluidul supercritic intră în extractor și se amestecă cu materia primă de extracție supercritică. Lichidul supercritic extras din substanța dizolvată este supus unei căderi de presiune după o supapă de presiune, densitatea este redusă, solubilitatea este redusă și soluția și solventul sunt separate. Separat în dispozitiv. Extractantul este apoi adus la o stare supercritică prin comprimare și etapa de separare de extracție de mai sus este repetată până când se atinge o rată de extracție predeterminată.

1-extractant 2-supapă de expansiune 3-rezervor de separare 4-compresor

Figura 4 Diagrama presiunii izoterme

1.4.2 Procesul de încălzire cu presiune constantă

Folosiți diferența de solubilitate a substanței în fluidul supercritic la diferite temperaturi, iar substanța dizolvată este separată de fluidul supercritic prin schimbarea temperaturii. Prin izobarts se înțelege că presiunea lichidului din extractor și separator este în esență aceeași. Așa cum se arată în FIG. 5, fluidul supercritic extras cu solvent este încălzit și încălzit pentru a separa soluția de solvent și soluția este descărcată sub separator și extractantul este reciclat după comprimare și temperare.

FIG. 5 Diagrama creșterii izobarice a temperaturii

1 .4.3 Procesul adsorbției izobarice izobarice

Introduceți un adsorbant care adsorbe numai substanța dizolvată și nu adsorbe extractantul în separator. Solutul este separat de extractant prin adsorbție în separator și extractantul este reciclat după comprimare, așa cum se arată în FIG. 6. Afișat.

1-extractor 2-rezervor absorbant cu 3 compartimente 4-pompă

FIG. 6 Schema de adsorbție izobarică izotermă

1.5 Caracteristicile extracției supercritice

După cum sa menționat mai sus, extracția supercritică are avantaje excepționale în ceea ce privește puterea de dizolvare, eficiența transportului și recuperarea solventului, în principal în următoarele aspecte.

1.5.1 Deoarece densitatea lichidului supercritic este apropiată de cea a lichidului, lichidul supercritic are aceeași solubilitate ca solventul lichid și, în același timp, menține caracteristicile de transfer ale gazului, având astfel o rată de transfer de masă mai mare decât extragerea solventului lichid., poate realiza echilibrul de extracție mai repede.

1.5.2 Deoarece în apropierea punctului critic, mici modificări ale presiunii și temperaturii vor provoca densitatea supercritică a lichidului

O schimbare de grad care determină o schimbare a solubilității sale, astfel încât solventul și solventul să fie ușor separați și să poată fi recuperați după extracție.

1.5.3 Procesul de extracție supercritică are caracteristicile duale de extracție și rectificare și este posibil să se separe unele substanțe dificil de separat.

1.5.4 Deoarece substanțele chimic stabile, netoxice și necorozive și a căror temperatură critică nu este nici prea ridicată, nici prea scăzută ca extractant sunt utilizate de obicei pentru extracția supercritică, nu va provoca contaminarea extractului și poate fi utilizată în medicină, alimente și alte industrii. Este deosebit de potrivit pentru separarea sau purificarea substanțelor sensibile la căldură și oxidante.

Dezavantajul extracției supercritice este că echipamentul și funcționarea sunt efectuate sub presiune ridicată, iar investiția unică a echipamentului este relativ mare. În plus, cercetările privind extragerea fluidului supercritic au început târziu. În prezent, studiile de termodinamică și procesul de transfer de masă al extracției supercritice sunt mult mai puțin mature decât tehnologia tradițională de separare, care necesită cercetări suplimentare.

● 2. Un proces de tehnologie de extracție a dioxidului de carbon supercritic

2.1 Procesul

CO2 eliberat din butelie este lichefiat prin purificatorul de gaz din rezervorul de lichid (de obicei temperatura de lichefiere este de aproximativ 0 până la 5 ° C și răcită de Freon); este apoi pompat în rezervorul de extracție a pompei de lichid prin preîncălzire și un purificator și decomprimat. Apoi, datorită reducerii solubilității CO2, extractul și extractul de eliberare de CO2 sunt descărcate din fundul rezervorului de separare, iar CO2 este descărcat din partea superioară a rezervorului de separare prin purificator în rezervorul de lichefiere.

2.2 Diagrama procesului

Figura 7 Diagrama procesului de extracție a dioxidului de carbon supercritic

● 3. Caracteristicile tehnologiei de extracție a dioxidului de carbon supercritic

Tehnologia de extracție a dioxidului de carbon supercritic are următoarele caracteristici principale în comparație cu operațiile unitare utilizate în mod obișnuit, cum ar fi distilarea, extracția și absorbția:

3.1 Randament ridicat de extracție și calitate bună a produsului

Densitatea dioxidului de carbon supercritic este apropiată de cea a gazului, mult mai mică decât cea a lichidului, iar coeficientul de difuzie este de aproximativ 100 de ori mai mare decât cel al lichidului. Lichidele supercritice sunt mai bune în ceea ce privește proprietățile și eficacitatea lor decât lichidele. Prin urmare, recuperarea supercritică a dioxidului de carbon are un timp de echilibru de fază mai scurt decât recuperarea convențională lichid-lichid, iar rata de extracție este ridicată și puritatea produsului poate fi îmbunătățită.

3.2 Potrivit pentru separarea substanțelor care conțin componente sensibile la căldură și substanțe active fiziologic

Separarea unei substanțe care conține o componentă sensibilă la căldură sau o substanță fiziologic activă printr-o metodă comună de distilare determină cu ușurință separarea substanței sensibile la căldură, polimerizare și chiar cocsificare și distruge activitatea fiziologică a substanței. Deși poate fi utilizată o metodă de distilare sub vid, scăderea temperaturii prin reducerea presiunii este limitată și există încă o limitare mare la eliberarea substanțelor sensibile la căldură. Procesul de extracție a dioxidului de carbon supercritic, deși presiunea este relativ mare, de obicei de 20 MPa la 50 MPa, dar poate fi operat la o temperatură mai scăzută, de obicei puțin mai mare decât temperatura sa critică de 31,5 ° C, nu numai că nu este distruge structura moleculară, dar și menține culoarea. Aroma și gustul nu se deteriorează. De exemplu, lecitina cu gălbenuș de ou, utilizată pe scară largă în medicină și industria alimentară, poate obține rezultate satisfăcătoare utilizând 55 ° C și 38 MPa, care nu numai că menține activitatea biologică a lecitinei, ci și îmbunătățește randamentul și puritatea extracției.

3.3 Economie de energie

În procesul de extracție supercritică, inclusiv extracția și separarea, nu există adesea un proces de schimbare de fază. Chiar dacă unele procese au un proces de schimbare de fază, căldura pentru schimbarea fazei este mică în apropierea punctului critic. În operația obișnuită de distilare, o cantitate mare de energie termică trebuie să fie furnizată coloanei de distilare și numai o mică parte din căldura furnizată poate fi utilizată și cea mai mare parte a acesteia este transferată din condensator în condensator. Dacă se folosește condens lichid, separarea și concentrația de vrac și solvent sunt adesea distilate sau evaporate, ceea ce consumă și o cantitate mare de căldură. În schimb, efectul de economisire a energiei al extracției supercritice este semnificativ.

3.4 Protecția mediului

În ultimii ani, cercetarea asupra tehnologiilor de extracție supercritică a primit o atenție tot mai mare. Pe măsură ce conștientizarea oamenilor cu privire la protecție crește, agențiile guvernamentale din unele țări impun restricții stricte asupra deșeurilor eliminate. Încurajați oamenii să exploreze modalități de a evita sau reduce poluarea mediului, iar tehnologia de captare a carbonului supercritică are potențialul de a reduce poluarea mediului într-o oarecare măsură și de a deveni o modalitate de a proteja mediul și de a trata trei deșeuri.

● 4. Domenii de aplicare a tehnologiei de extracție a dioxidului de carbon supercritic

4.1 Industria parfumurilor este utilizată în principal pentru extragerea parfumurilor naturale și purificarea parfumurilor sintetice. Uleiurile esențiale din plante sunt instabile și predispuse la deteriorarea sau evaporarea căldurii, astfel încât extracția supercritică a dioxidului de carbon cu temperaturi scăzute de funcționare este o alternativă ideală la distilarea tradițională cu abur și extracția solvenților organici. În plus, uleiurile esențiale au o solubilitate ridicată în dioxidul de carbon supercritic și sunt pe deplin compatibile cu dioxidul de carbon lichid. Prin urmare, extracția supercritică a dioxidului de carbon din uleiurile esențiale poate fi aproape cantitativă. Uleiurile esențiale care pot fi extrase în prezent, cum ar fi uleiul de crocodil, uleiul de primăvară, uleiul de trandafir, uleiul de mastic, uleiul de piper negru, uleiul de cuișoare etc., au o puritate mai mare și un grad mai mare de extracție. Din solvenții convenționali.

4.2 Industria farmaceutică Industria farmaceutică este implicată pe scară largă în extracția ingredientelor farmaceutice din plante și animale. Analiza ingredientelor medicamentelor și concentrarea și rafinarea produselor brute, în special apariția recentă a noilor medicamente biochimice, purificarea, uscarea, granularea și pastilele cu eliberare îndelungată au oferit noi subiecte pentru industria chimică. Prin urmare, caracteristicile, cercetarea și aplicarea recuperării supercritice a dioxidului de carbon sunt foarte active. Tehnologia de extracție a dioxidului de carbon supercritic este cel mai eficient mod de a obține vitamina E. Produsul rezultat este netoxic, nu are reziduuri de solvent organic și activitatea sa biologică este de 2 până la 3 ori mai mare decât cea a metodei de sinteză. În plus, tehnologia de extracție a dioxidului de carbon supercritic a obținut, de asemenea, efecte remarcabile în procesele de concentrare, purificare și îndepărtare a solvenților medicamentelor, cum ar fi antibioticele.

4.3 Industria alimentară Aproape toate uleiurile pot fi extrase prin tehnologia de extracție a dioxidului de carbon. De exemplu, uleiul de germeni de porumb, uleiul de rapiță, colorantul natural al ardeiului roșu, uleiul de ghimbir, lecitina etc., care sunt foarte apreciate de comunitatea alimentară internațională. Extracția continuă a uleiului de rapiță cu un amestec de dioxid de carbon supercritic și propan oferă rafinare excelentă și acid erucic. Tehnologia supercritică de extracție a dioxidului de carbon extrage alicina, care este utilizată în suplimente alimentare, injecții antibacteriene, produse cosmetice etc. și găsește o metodă de aplicare a usturoiului cu valoare adăugată produs în Shandong și în alte regiuni.

Nume companie: Shaanxi Yougu Biotechnology Co., Ltd.

Adresa: nr. 1589 #, Zhuque South Rd, Zip 710065, Xi`an, China,