Hình 2.24. Hệ thống trích ly siêu tới hạn

* Cơ chế 2 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Có 2 cơ chế chính trong quá trình chiết xuất siêu tới hạn: - Khuếch tán: Dung môi được đưa đến trạng thái siêu tới hạn (P>Pc, T>T c) là dung môi có được tính chất của chất khí dễ dàng xâm nhập vào chất rắn. Ngoài ra, cùng với độ nhớt thấp, và không có sức căng bề mặt nên tốc độ khuếch tán của dung môi siêu tới hạn lớn hơn gấp nhiều lần so với dung môi truyền thống. - Giải hấp thụ: dung môi siêu tới hạn chỉ sử dụng chất khí hoặc lỏng không sử dụng chất rắn. Do đó dễ dàng tách chất cần chiết ra khỏi dung môi bằng cách hạ áp suất cho dung môi bay hơi. Mức độ tinh khiết của phương pháp chiết siêu tới hạn là cao nhất do không còn tồn dư lượng dung môi. * Quá trình: Hình 2.24. Hệ thống trích ly siêu tới hạn Hệ thống phải có một máy bơm CO , một bình áp lực chứa mẫu, một thiết bị duy trì áp suất và một chậu. Chất lỏng được bơm vào một khu vực nóng với điều kiện siêu tới hạn. Sau đó nó đi vào bình chiết xuất SCF nhanh chóng khuếch tán vào tế bào chất của vật liệu rắn và hòa tan các chất cần chiết xuất. Chất hòa tan được đưa vào bình có áp suất thấp hơn, và chất cần chiết xuất tách ra. CO2 sau đó có thể được làm mát bằng nước, tái nén và tái chế, hoặc thải vào bầu khí quyển.

171

* Các thiết bị

2 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL - Máy bơm : CO2 thường được bơm dưới dạng lỏng (50C, 50bar). Nếu bơm ở trạng thái siêu tới hạn phải sử dụng nhiều bơm stroke để nén chất lỏng. Trích ly quy mô nhỏ (vài gram/phút) thường sử dụng bơm xoay chiều và bơm tiêm. Trích ly quy mô lớn thì bơm màng sử dụng phổ biến, phía đầu bơm phải được làm lạnh. CO2 cũng phải làm lạnh trước khi vào bơm. - Bình áp lực: Bình áp lực có thể sử dụng ống từ đơn giản cho đến phức tạp. Bình áp lực phải tạo ra ít nhất là 75 bar. Thường thì trích ly được tiến hành dưới 350 bar. Nhưng có trường hợp cần đến 800 bar để trích ly dầu thực vật. Bình áp lực phải trang bị thiết bị sưởi ấm, đối với loại nhỏ có thể đặt trong lò. Đối với loại lớn để bên trong một loại dầu hoặc áo làm nóng bằng điện. Phải thường xuyên kiểm tra nếu bình sử dụng bọc cao su. Vì CO siêu tới hạn có thể hòa tan cao su gây phồng cao su và hỏng khi giảm áp. - Thiết bị duy trì áp suất: Áp suất phải được duy trì từ máy bơm đến bình áp lực. Trong các hệ thống nhỏ (10 ml/phút) sử dụng ống hẹp đơn giản. Có thể sử dụng một ống mao dẫn dài hoặc van kim để điều chỉnh áp suất ở các lưu lượng khác nhau. Trong các hệ thống lớn sử dụng bộ điều chỉnh đối áp duy trì áp suất ngược dòng điều chỉnh bằng một lò xo, khí nén hoặc điều khiển điện tử. Mặc dù nhiệt luôn được cung cấp nhưng việc mở rộng đoạn nhiệt dẫn đến CO2 được làm mát đáng kể. Nếu trong mẫu có chứa nước hoặc chất cần chiết xuất có thể đóng băng trong ống hẹp hoặc van gây tắc ngẽn. - Đun nóng và làm nguội: Chất lỏng phải được làm lạnh trước khi bơm để duy trì điều kiện của chất lỏng, được làm nóng lại khi điều áp. Khi chất lỏng mở rộng đến màng phân cách thì phải được đun nóng để tránh làm mát quá nhiều. Trong quy mô nhỏ như với mục đích phân tích các ống hẹp, có thể đun nóng bằng điện hoặc thậm chí bằng máy sấy tóc. Trong quy mô lớn, năng lượng cung cấp cho từng giai đoạn của quá trình được tính toán dựa trên tính chất của chất lỏng siêu tới hạn.

172

2.4.2.4. Ứng dụng công nghệ tách chiết siêu tới hạn

2 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL * Ứng dụng tách chiết caffeine trong cà phê và chè Ngành công nghiệp giải khát ngày nay phát triển rất mạnh, nhất là cà phê. Caffeine là chất kích thích thần kinh có trong chè và cà phê, có khả năng gây nghiện. Ở mức độ vừa phải thì caffeine khá có lợi. Để đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng và đảm bảo sức khỏe thì việc giảm hàm lượng caffeine là điểm quan tâm của nhà công nghệ. Giải pháp tách chiết caffeine bằng CO siêu tới hạn được áp dụng lần đầu tiên ở châu Âu sau đó là Bắc Mỹ. Với công nghệ này, hàm lượng caffeine có thể giảm xuống < 0,1%. * Ứng dụng tách chiết các hợp chất từ hoa houblon Việc bảo quản nhựa đắng và các hương có trong hoa houblon đã làm thất thoát rất nhiều song việc tách chiết cũng góp phần. Với công nghệ tách chiết siêu tới hạn nâng hiệu suất tách chiết lên rất cao (ở Đức sản lượng tách chiếc hoa houblon 10000 tấn/năm). * Ứng dụng trong ngành sinh học và mỹ phẩm Dùng công nghệ tách chiết siêu tới hạn tách các tinh dầu quý hiếm như: lavande, hoàng đàn, nhài, bưởi, hoa hồng đáp ứng việc sản xuất nước hoa đặc biệt là nước hoa cao cấp và trong thực phẩm. Tách chiết tinh dầu nghệ, chè, gừng, polyphenol từ chè hay các chất từ lô hội. Tinh dầu được tách chiết có độ tinh khiết cao nhất. * Ứng dụng trong ngành dược phẩm Tách chiết các hoạt chất chữa bệnh hay tăng cường sức khỏe có trong thảo mộc đặc biệt là thảo mộc quý hiếm.

173