Kaj je superkritična CO2 ekstrakcija?
Superkritična in/ali subkritična ekstrakcija je postopek pridobivanja ekstraktov in učinkovin s pomočjo plinov, ki se nahajajo v super- oziroma subkritičnih pogojih. Vsako snov v plinastem stanju lahko s spremembo tlaka in temperature pretvorimo v superkritično stanje. Najbolj pogosto uporabljen plin je ogljikov dioksid, ker je razmeroma nenevaren in v superkritično stanje preide že pri relativno sprejemljivih fizikalnih pogojih, pri 31˚C in 74 bar(g).
.jpg)
Plini v superkritičnem in subkritičnem stanju delujejo kot topila in lahko izlužujejo olja in hidrofobne komponente iz rastlinskih materialov. Če tlak znižamo, da pade pod 41 bar(g), plin preide v svoje naravno (plinasto) stanje in izgubi moč topnosti. Tedaj nima več sposobnosti zadrževanja raztopljenih olj in izlužkov, zato le-ti izpadejo kot tekoč, pastozen ali trden produkt. Na ta način dobimo popolnoma naraven ekstrakt brez ostankov topil.
Prednost superkritične ekstrakcije je v tem, da s spreminjanjem tlaka in temperature lahko uravnavamo moč raztapljanja ter tako potek ekstrakcije prilagodimo pridobivanju točno določenih substanc. Možnost selektivnega izločanja komonent je posebej pomembna, če želimo iz skupne matrice izolirati točno določene učinkovine, kot je to pogosto zahteva v farmaciji in prehrambni industriji.
Sistem Škrlj MoSES
Sistem Škrlj MoSES je popolnoma avtomatiziran sistem, zasnovan za sub- in superkritično ekstrakcijo naravnih bio učinkovin z uporabo ogljikovega dioksida.
Superkritična ekstrakcija se običajno odvija pri visokih tlakih. Zaradi tlačnih obremenitev morajo biti vsi tlačno obremenjeni deli sistema (črpalke za doseganje visokih tlakov, sistem za uravnavanje tlaka, visokotlačne posode) izdelani in preizkušeni v skladu z zahtevnimi standardi za izdelavo tlačnih sistemov. Sistem MoSES ima vgrajene elektronske in mehanske zaščitne naprave, ki sistem ščitijo pred obratovalnimi in mehanskimi napakami ter tako zagotavljajo visoko stopnjo varnosti operaterjev.
Modularna izvedba
Sistem je zastavljen modularno.
Sklopa za dovajanje plina in vzdrževanje tlaka predstavljata osnovo celotnega sistema, medtem ko se moduli za ekstrakcijo lahko spreminjajo. To pomeni, da se lahko pretočnost in učinkovitost sistema kontrolira in nadgrajuje enostavno samo z zamenjavo konfiguracije ekstrakcijskih posod ali s spreminjanjem njihovega zaporedja.
Sistem je opcijsko opremljen z dodatno črpalko za dovajanje organskih topil bodisi za izboljšanje kvalitete ekstraktov oziroma končnega izkoristka ekstrakcije bodisi za izvajanje čiščenja sistema v skladu z GMP usmeritvami.
Standardi
Sistem Škrlj MoSES je načrtovan in izdelani v skladu s certifikati in EU direktivami.
Direktive:
- Direktiva o strojih 2006/42/ES
- Direktiva o elektromagnetni združljivosti EMC (2014/30/ES)
- Nizkonapetostna direktiva LVD (2014/35/ES)
- Direktiva o tlačni opremi PED 2014/68/EU.
Certifikati:
- Izjava o skladnosti CE
- Certifikat ISO 9001:2015
- EN ISO 3834-2
- AD 2000-Merkblatt HP 0 (2017-10) in EN13445-4:2014 v povezavi z EN ISO 3834-2:2006
- Modul H/H1
Uporaba
Sistem MoSES je uporaben za pridobivanje bio učinkovin iz zelišč in rastlin, kjer je potrebno zagotavljati visoko stopnjo čistosti ekstraktov. Posebej znane so aplikacije na naslednjih področjih:
- pridobivanje konopljine smole
- dekofeinizacije kave in čajev
- pridobivanje surovin za pivovarstvo
- pridobivane rastlinskih izvlečkov za farmacevtsko, kozmetično in prehrambno industrijo
- priprava ortopedskih pripomočkov.
Kapaciteta
Laboratorijski sistemi v konfiguracijah z dvema ali tremi ekstrakcijskimi posodami (1L, 2L ali 5L), ki se jih lahko preklaplja v vzporedni ali zaporedni način delovanja.
Polindustrijski in industrijski sistemi z dvema ali tremi ekstrakcijskimi posodami (10L ali 25L).
Vsi sistemi so opremljeni s tremi posodami za zbiranje produktov.
| SCE MoSES / Model | MoSES 1.10.1 | MoSES 1.10.2 | MoSES 1.25.1 | MoSES 1.25.2 | MoSES 1.25.3 |
| Koda | 120604 | 122041 | 124490 | ||
| Ekstrakcijski cilinder - volumen (L) | 10 | 10 | 10 | 25 | 25 |
| Ekstrakcijski cilinder - število (kos) | 1 | 2 | 1 | 2 | 3 |
| Ekstrakcijski cilinder - material | 14418 | 14418 | 14418 | ||
| Tesnilni material | PTFE | PTFE | PTFE | ||
| Cevni material | 14404 | 14404 | 14404 | ||
| Max. dovoljeni tlak (bar) | 400 | 350 | 350 | ||
| Max. dovoljena temperatura (°C) | 150 | 150 | 150 | ||
| Max. pretok CO2 (kg/h) | 15 | 15 | 200 | 200 | 200 |
| Zbirna posoda - volumen (L) | 2 | 2 | 5 | 5 | 7,5 |
| Zbirna posoda - število (pcs.) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Zbirna posoda - max. obratovalni tlak (bar) | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
| Zbirna posoda - max. obratovalna temperatura (°C) | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| Posoda za recikliranje CO2 - kapaciteta (kg) | 15 | 15 | 15 | 45 | 45 |
| Posoda za recikliranje CO2 - delovni tlak (bar) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Poraba CO2 na šaržo - prvo polnjenje (kg) | 7 | 7 | 15 | 15 | 17 |
| Poraba CO2 na šaržo - v obratovanju (kg) | 4 | 4 | 10 | 10 | 12 |
| Povprečen čas trajanja cikla (90% izkoristka, izračunano na konoplji) (ur) | 6 | 6 | 2 | 2 | 2 |
| Poraba električne energije na šaržo (kWh) | 13 | 15 | 55 | 60 | 65 |
| Temperatura okolice (°C) | 20 do 25 | 20 do 25 | 20 do 25 | 20 do 25 | 20 do 25 |
| Skupna masa naprave cca. (kg) | 970 | 920 | 3120 | 3245 | 3450 |
| Dimenzije naprave LxDxH cca. (mm) | 2706x1000x1744 | 4000x2000x2800 | 4000x2000x2800 |
Sestavni deli sistema
Ekstrakcija poteka v visoko tlačnih ekstrakcijskih cilindrih opremljenih z avtomatskim sistemom za vzdrževanje temperature. Sistemi MoSES so opremljeni z ekstrakcijskimi cilindri volumna 10 ali 25 L. Cilindri so opremljeni z pokrovom in sistemom zapiranja na navoj. Izdelani so iz nerjavnega jekla in certificirani po TUV.
Zbirne posode
Produkti se selektivno zbirajo v visoko tlačnih odstavnih posodah. Sistemi MoSES so opremljeni z 3 odstavnimi posodami volumna 2, 5 ali 10 L. Posode so opremljene s pokrovom in sistemom zapiranja na navoj. Izdelane so iz nerjavnega jekla in certificirane po TUV.
Visokotlačna črpalka
Visokotlačna črpalka služi za doseganje tlakov pri katerih plin preide v super kritično stanje ter za zagotavljanje kontinuirnega kroženja ekstrakcijskega medija. Sistemi MoSES so opremljeni z robustnimi membranskimi črpalkami, ki imajo pretočne kapacitete od 20 do 200 kg tekočega medija na uro
Regulatorji tlaka
Vsi ekstrakcijski procesi potekajo pod super kritičnimi pogoji. Eden od pogojev za dosego super kritičnega stanja je vzpostavitev ustreznega (super kritičnega) tlaka. Za dosego in uravnavanje tlaka so v sisteme MoSES vgrajeni avtomatski regulatorji tlaka (ABPR), ki lahko uravnavajo tlak v sistemu od 0 do 400 bar(g) z ± 1% natančnostjo.
Avtomatsko krmiljeni grelni elementi
Vsi ekstrakcijski procesi potekajo pod super kritičnimi pogoji. Eden od pogojev za dosego super kritičnega stanja je vzpostavitev ustrezne kritične temperature. Za dosego in uravnavanje kritične temperature so v sisteme MoSES vgrajeni avtomatsko krmiljeni grelni elementi, ki omogočajo ekstrakcijo pri temperaturah do 80°C.
Recikler za ogljikov dioksid
Ves postopek ekstrakcije poteka v zaprtem krogotoku pri čemer se ogljikov dioksid skozi proces reciklira. Recikler je zbirna posoda za tekoči ogljikov dioksid opremljena z avtomatskim sistemom hlajenja. Nominalni volumen posode je 2-kratnik volumna ekstrakcijskih cilindrov. Izdelan je nerjavnega jekla in certificiran po TUV kot tlačna posoda.
Krmilnik
Sistem je krmiljen z intuitivnim sistemom krmiljena preko ekrana na dotik ali preko računalniškega sistema, ki ustreza standardom GMP na način, da je ročno poseganje v sam proces ekstrakcije zmanjšano na polnjenje in praznjenje posod.
.jpg)
.jpg)
.jpg)