8 Sperkritik akkan ekstraksiyonu ve sperkritik akkan kromatografisi

8 - Süperkritik akışkan ekstraksiyonu ve süperkritik akışkan kromatografisi Bir maddenin , basınç-sıcaklık faz diyagramında, gaz-sıvı denge eğrisi ileriye doğru hareket edilecek olursa, sıcaklık ve basıncı artar. Isıl genleşmeler nedeniyle, sıvının yoğunluğu azalırken; basıncın artmasından dolayı gazın yoğunluğu artmaya başlar. Giderek iki fazın yoğunlukları birbirine yaklaşır, gaz ve sıvı arasındaki farklar kaybolur ve eğri bir kritik noktaya gelir. Bu noktada madde artık “akışkan” olarak adlandırılabilir. 1

Böylece, maddenin sıcaklığı kritik sıcaklığının (Tc), basıncı ise kritik basıncının (Pc) üzerine çıkartıldığında katı, sıvı ve gaz fazlarından daha farklı, yeni bir bölge ortaya çıkar ve bu bölgedeki akışkan “süperkritik akışkan (SC)” olarak tanımlanır. 2

Süperkritik akışkanların özellikleri Hem gaz hem de sıvı özelliklerini bir arada gösterirler. Düşük viskozite ve gözenekli yapıdaki materyallere kolayca girebilirler. Difüzyon katsayıları yüksektir. Sıkıştırıla bilirlikleri yüksektir. Kritik nokta etrafında bastırılabilirler. Sıcaklığı ve basıncı yanında yoğunlukları da oldukça yüksektir. Viskoziteleri gaz ile sıvı faz arasındadır.

Bileşik Tc °C Pc , atm CO 2 31, 3 72, 9 C 2 H 4 9, 9 50, 5 N 2 O 36, 5 72, 5 NH 3 132, 5 112, 5 n-C 5 196, 6 33, 3 n-C 4 152, 0 37, 5 CCl 2 F 2 111, 8 40, 7 CHF 3 25, 9 46, 9 H 2 O 374, 1 218, 3

Süperkritik akışkan olarak kullanılan gazlardan en önemlisi SC-CO 2 ‘dir. Süperkritik CO 2 Düşük kritik sıcaklık ve basınç ile kritik noktadaki yoğunluğu yükselir. Patlayıcı değildir. Ucuzdur. Kolayca ayrıştırılabilir. Düşük viskoziteli ve gözenekli yapıdaki materyallere kolayca girebilir.

Süperkritik ekstraksiyon Süperkritik sıvı ekstraksiyonu, bir maddenin süperkritik koşullardaki bir akışkan içerisinde çözünmesi ve daha sonra basıncının azaltılarak ürününün akışkandan ayrılması olarak tanımlanır. Doğal ve sentetik yöntemler ile üretilen birçok biyokimyasal ve kimyasal endüstriyel ürünler ısıya karşı duyarlı olduğundan, bu bileşiklerin düşük sıcaklıklarda bozunmadan ayrılabilmesi için Süperkritik akışkan ekstraksiyonu alternatif bir ayırma sürecidir.

Süperkritik ekstraksiyon teknolojisinin endüstride uygulama alanları Gıdalarda kolesterolün azaltılması Tütünden nikotinin uzaklaştırılması Kimya endüstrisinde küçük nanotaneciklerin üretimi Kimyasal sentezler Polimer prosesleri İlaç endüstrisinde ilaç aktif maddeleri ve antibiyotiklerin üretimi Gıda endüstrisinde aroma, renk, koku maddelerinin eldesi, yağ, ekstraksiyonu, esansiyel yağ ve kahve üretimi.

Süperkritik ekstraksiyon için kullanılan sistemler Sistem 4 ana bölümden oluşur. 1 - CO 2 deposu 2 -Yüksek basınç sıvı pompası ve soğutma ünitesi 3 -Ekstraktör 4 -Ürün alma bölümü

12

Süperkritik ekstraksiyonun olumlu yönleri Yüksek buharlaşma sıcaklığına sahip bileşenleri düşük sıcaklıklarda uçucu hale getirmek olasıdır. Düşük sıcaklıkta gerçekleştiren bir işlem olduğu için yüksek sıcaklığa duyarlı olan maddelerin zarar görmeden ekstrakte edilebilmeleri mümkün olmaktadır. Çözgen maddeden tamamen arındırılmış ekstrakt elde edilmesi mümkündür. Ekstraksiyon oksijensiz ortamda gerçekleştirildiği için oksidatif tepkimeler engellenmiş olmaktadır. Çevre kirliliği söz konusu değildir.

Süperkritik ekstraksiyonun olumsuz yönleri Ekstraksiyon işlemi yüksek basınç altında gerçekleştirildiği için, sistemin kuruluş ve işletme maliyeti oldukça yüksektir. Süperkritik sıvının ekstrakte edilecek ürüne enjeksiyonu zordur. Mühendislik çalışmaları henüz istenen düzeyde olmayıp, süperkritik sıvıların PVT verileri tam olarak bilinememektedir. Sürekli bir sistemle çalışmalar henüz başarılı sonuç vermemiştir.