Тел: +7 (495) 3637720  
Главная страница Статьи о СФЭ

Статьи о СФЭ

Анализ экономической целесообразности сверхкритической флюидной экстракции пищевых масел
Виктор К. Фам1, Петер Т. Нгуен1, Джина Л. Вайбель2, Роберт Дж. Феррис1, Кристофер К. Обер2
Майкл Гиффорд, Элизабет Бьянкани, Уильям Кирсли, Уолтер Малучник, Стефани Фаррелл, Мариано Дж. Савельски и Роберт П. Хескет

Введение

Экстракция двуокисью углерода в сверхкритическом состоянии в настоящее время применяется в нескольких отраслях пищевой и фармацевтической промышленностей. Его «естественные» свойства делают его более приемлемым вариантом по сравнению с традиционной экстракцией органическими растворителями. Цель настоящей работы - сравнить затраты на использования СО2 в сверхкритическом состоянии для коммерческого извлечения арахисового масла с затратами на традиционный процесс экстракции гексаном. Также были получены значения растворимости арахисового масла в сверхкритическом CO2 при различных условиях температуры и давления.

Сверхкритические флюиды

  • Критическая температура и давление
  • Свойства
    • Плотность жидкого вещества
    • Вязкость газа
    • Низкое поверхностное натяжение
    • Регулируемая плотность
точка сверхкритической реакции

Реакции

Сверхкритическое водяное окисление
  • Сверхкритическое водяное окисление
  • Катализ

Фармацевтические препараты

  • Приготовление лекарственной формы
  • Доставка лекарственных средств

Экстракция

  • Керосин
  • Извлечение кофеина из кофе
  • Эфирные масла

Почему CO2?

«Естественная» альтернатива органическим растворителям
  • Нетоксичный
  • альтернатива органическим растворителям
  • Невоспламеняемый
  • Относительно инертный
  • Нет обнаружимого остатка
  • Неполярный растворитель
  • Низкие критические условия
    • Tкрит = 31,1°C
    • Pкрит = 72,8 атм.
  • Низкая стоимость

Система сверхкритической флюидной экстракции SFT-150

Система сверхкритической флюидной экстракции SFT-150
  • Светодиодный температурный дисплей / контроллер
    • Точность: ± 0,5°C
  • Максимальная температура сосуда: 300°C
  • Максимальное рабочее давление: 680 атм.
  • Максимальная скорость потока: 250 г/мин СO2
  • Защита в виде разрывного диска
  • Сосуд для сбора вне системы
  • Ручные клапаны

Сырье

  • Арахис
    • Крупных размеров, неочищенный, несоленый
    • Поставленный компанией «Natural Health», Клементон, Нью-Джерси
  • Двуокись углерода
    • Абсолютно сухое жидкое вещество с отводящей трубкой
    • Сорт высший (99,8%)
    • Поставленный компанией «Messer Gas Technologies & Service Group»

Процедура

вид СКФЭ
  • Установка
    • Помещение образца в кухонный комбайн на 1 мин ± 0,1°C
    • Загрузка в сосуд и герметизация
  • Для предотвращения уноса используется стекловолокно
  • Настройка температуры и давления
  • Запуск потока CO2
  • Извлечение проб
    • Взвешивание пробы на прирост по объему
    • Запись объема газ

Определение растворимости

Растворимость арахисового масла

Гексан

Основные затраты
  • Сырье (арахис, гексан)
  • Дистилляция

Сверхкритический метод

Основные затраты
  • Сырье (CO2, арахис)
  • Компрессия
Сверхкритический метод

Результаты

  • CO2
    • 0,07 $/фунт
    • Максимальная растворимость
    • 38 мг/г
  • Расход CO2
    • 87 млн. фунт/год
  • Затраты энергии
    • 1,8 ГВт-ч/год
  • Текущие расходы
    • 6,2 млн. $/год

Гексан

  • 0,07 $/фунт
  • Максимальная растворимость
    • 80мг/г
  • Расход гексана
    • 38 млн. фунт/год
  • Затраты энергии
    • 4,6 ГВт-ч/год
  • Текущие расходы
    • 14 млн. $/год

Сравнение расходов на гексан и CO2

Условия
  • Пищевой продукт из арахиса = 10 млн. фунтов/год
  • Доходность = 30% (3 млн. фунтов/год по маслу)
  • Условия для сверхкритической экстракции
    • P = 550 бар
    • T = 55°C
  • Для разделения, P = 270 бар
Используйте балансы массы и энергии, а также данные о растворимости, чтобы определить наиболее энергоэффективный процесс.

Заключение

  • Сверхкритическая флюидная экстракция – предпочтительный для экстракции масла метод
  • Экономный, требует в два раза меньше энергии, чем на дистилляцию
  • Более экологически безвредный по сравнению с гексаном
  • Улучшенная безопасность установки
  • Одноступенчатый процесс экстракции

Планы на будущее

  • Дальнейшее экономическое исследование
  • Более детальный, широкий анализ
  • Сравнить качество продукции
  • Уточнить данные о растворимости
  • Изучить другие масличные культуры
  • Разработать программу эксперимента для студентов
Переведено специалистами ООО “Биолент”