Superkritiskā oglekļa dioksīda ekstrakcijas tehnoloģija dabisko smaržu rūpniecībā

Ja oglekļa dioksīds tiek uzturēts virs kritiskā punkta-ar temperatūru, kas pārsniedz 31,1 grādu un spiedienu virs 7,38 MPa-, tas nonāk superkritiskā šķidruma stāvoklī. Šī unikālā fāze apvieno gāzes caurlaidību ar šķidruma šķīdināšanas spēju, ļaujot tai dziļi iekļūt augu šūnu struktūrās un selektīvi izšķīdināt zemas -molekulāras- aromātiskos savienojumus, piemēram, terpēnus, aromātiskos esterus un fenolus. Turpretim tas paliek inerts pret makromolekulāriem piemaisījumiem, piemēram, olbaltumvielām un polisaharīdiem. Visā procesa laikā oglekļa dioksīds darbojas tikai kā fiziska vide un netiek pakļauts ķīmiskām reakcijām, tādējādi saglabājot smaržas komponentu dabisko integritāti.

Pats oglekļa dioksīds atbilst pārtikas- drošības standartiem, un tam piemīt īpašības, tostarp ķīmiskā inerce, ne{1}}uzliesmojamība un -sprādzienbīstamība. Slēgtā-cikla sistēmā tā reģenerācijas ātrums var pārsniegt 95%, panākot nulles šķīdinātāja atlikumu ražošanas procesā un atbilstot augstākajām drošības prasībām attiecībā uz izejvielām farmācijas, pārtikas un kosmētikas nozarēs.

1. Izejvielu pirmapstrāde

Izejvielas mazgā, žāvē zemā temperatūrā un pēc tam sasmalcina līdz daļiņu izmēram 40–60 acs. Pareiza drupināšana izjauc augu šūnu sieniņu struktūras un izveido efektīvus masas pārneses kanālus. Piemēram, krustnagliņu pumpuru sasmalcināšana palielina to iekšējo tauku dziedzeru iedarbības ātrumu par aptuveni 70%, ievērojami samazinot turpmāko ekstrakcijas laiku.

2. Virskritiskās fāzes transformācija

Šķidrais oglekļa dioksīds tiek pakļauts spiedienam ar augstspiediena sūkni, un precīzi temperatūra- tiek kontrolēta, izmantojot siltummaini, lai ekstrakcijas traukā izveidotu stabilu superkritisku šķidruma fāzi. Sistēmā tiek izmantota PID kontroles sistēma, lai ierobežotu parametru svārstības ±0,5 grādu un ±0,2 MPa robežās, nodrošinot stabilu fāzes vidi efektīvai ekstrakcijai.

3. Dinamiskā cirkulācijas ekstrakcija

Superkritiskais šķidrums cirkulē cauri izejmateriāla slānim ar plūsmas ātrumu 3–5 l/min, veicot nepārtrauktu ekstrakciju 1–3 stundas vieglos apstākļos (35–55 grādi un 10–30 MPa). Šajā posmā sistēmas spiedienu uztur pretspiediena-vārsts, savukārt izplūdes koncentrācija tiek uzraudzīta reāllaikā, lai precīzi noteiktu ekstrakcijas beigu punktu.

4. Frakcionālā atdalīšana un vides atgūšana

Šķidrums, kas satur mērķa komponentus, nonāk divpakāpju atdalīšanas traukā, kur dažādas polaritātes komponenti tiek nogulsnēti pakāpeniski, samazinot gradienta spiedienu. Atdalītais oglekļa dioksīds tiek kondensēts un sašķidrināts pirms atgriešanas uzglabāšanas tvertnē, pabeidzot barotnes ciklu. Viena -cikla zudumu līmenis tipiskā rūpnieciskā- mēroga iekārtās ir mazāks par 3%.

Šī tehnoloģija piedāvā ievērojamas priekšrocības dabisko smaržu jomā: karstumjūtīgām smaržvielām (piem., jasmīna absolūtajam un tuberozes betonam) aromātisko komponentu aiztures līmenis ir par vairāk nekā 40% augstāks nekā ar tradicionālajām destilācijas metodēm. Selektīvas ekstrakcijas ziņā konkrētu komponentu mērķtiecīgu bagātināšanu var realizēt, pielāgojot spiediena un temperatūras parametrus. Viss ražošanas process atbilst zaļās ķīmijas principiem un nerada notekūdeņus vai izplūdes gāzu emisijas.

Pieaugot patērētāju pieprasījumam pēc “tīras etiķetes” produktiem, superkritiskā oglekļa dioksīda ekstrakcijas tehnoloģija strauji izplatās no augstākās klases{0}}lietotājiem līdz vispārējiem tirgiem. Šī tehnoloģija ne tikai nodrošina smaržu produktu dabiskās īpašības un drošības standartus, bet arī nodrošina ražotājiem rūpnieciski izstrādātu risinājumu, kas līdzsvaro ekonomisko efektivitāti un vides ilgtspējību,{2}}kas atspoguļo dabisko produktu ieguves tehnoloģijas nākotnes virzienu.