تحقیق كاربرد استخراج با سيال فوق بحراني در صنايع غذايي

دسته بندي : کارآفرینی » صنایع غذایی
مقدمه:
 استخراج با حلال يكي از قديمي‌ترين روش‌هاي جداسازي بوده و بدون شك تاريخ استفاده از آن به قبل از ميلاد برمي‌گردد. علم استخراج با حلال در طي مدت زمان طولاني، توسعه يافته است و بيشترين پيشرفت در مورد حلالها و سيالهاي مورد استفاده در فرآيندهاي استخراج بوده است. روش‌هاي استخراجي نظير، سونيكيشن1، سوكسله2، استخراج با فاز جامد  و استخراج مايع-مايع  كه مدتها پيش ابداع شده‌اند امروزه نيز به همان صورت قبلي جهت تهيه نمونه بكار مي‌روند. بعلاوه، روش‌هاي استخراج با حلالهاي مايع نظير سوكسله داراي محدوديت‌هاي مختلفي همچون آلودگي محيط زيست بدليل وجود حلالهاي دورريز، بازگيري ناقص نمونه‌ها، وقت گير بودن فرآيند، مصرف زياد حلال و... هستند. بدين‌ترتيب، محققان به فكر ابداع روش جديد استخراجي افتادند كه علاوه بر‌اينكه معايب فوق را نداشته باشد بلكه داراي مزاياي چندي نيز باشند. يكي از‌اين روش‌ها، استخراج با سيال فوق بحراني3 (SFE) است كه مزيت‌هاي بسياري دارد كه از مهمترين آنها مي‌توانيم به كاهش زمان استخراج و عدم آلودگي محيط زيست اشاره كرد.
هوگارت1 و‌هاني2 در سال 1879 خواص بي نظير سيال فوق بحراني اتانول و تتراكلريدكربن را توضيح دادند. آنها دريافتند كه حلاليت‌هاليدهاي فلزي در‌اين دو سيال خيلي بالاست. در سال 1906 بوخنر3 اعلام كرد كه حلاليت مواد آلي غيرفرار در دي اكسيد كربن فوق بحراني ده برابر مقداري است كه از مطالعات فشار بخار انتظار مي‌رفت. در سال 1958 زهوز4 و همكارانش استخراج لانولين از پشمهاي روغني با CO2 فوق بحراني را گزارش كردند. نقطه شروع استفاده از سيالهاي فوق بحراني در فرآيندهاي صنعتي از كار زوسل5 در انيستيتوي ماكس پلانك در مطالعه زغال سنگ آغاز شد. امروزه‌اين سيالها كاربرد فراواني در اغلب صنايع پيدا كرده‌اند. با‌اين حال استفاده از SFE به عنوان يك تكنيك تجزيه‌اي تا دهه 1980 به تأخير افتاد. در سال 1976 استال6 و شيلز7  سيستم استخراجي ميكرو را به همراه كروماتوگرافي لايه نازك به كار بردند. از‌اين سال به بعد SFE در حد تجزيه‌اي رشد سريعي كرد به طوري كه امروزه‌اين سيستم به صورت پيوسته يا ناپيوسته با سيستم‌هاي كروماتوگرافي گازي، كروماتوگرافي مايع با كارايي بالا و كروماتوگرافي با سيال فوق بحراني كاربرد وسيعي در آناليز انواع نمونه‌ها پيدا كرده است بطوريكه در سالهاي 1990-1992 بيش از يكصد مقاله در‌اين زمينه ارائه شده است.
خصوصيات و مزاياي يك سيال فوق بحراني
هر ماده‌اي را كه در دما و فشاري بالاتر از دما و فشار بحراني اش قرار گيرد، سيال فوق بحراني گويند. شكل (1-1) نمودار فاز ساده‌اي است كه نقطه بحراني و ناحيه فوق بحراني را نشان مي‌دهد.
يك سيال فوق بحراني خصوصياتي مابين خصوصيات يك گاز و مايع را داراست. آنچه باعث شده تا سيال فوق بحراني براي استخراج مورد استفاده و توجه قرار گيرد خصوصيات فيزيكي آن است. همانطوريكه در جدول (1-1) مشاهده مي‌شود چگالي سيال فوق بحراني تقريباً هزار برابر چگالي حالت گازي مي‌باشد، بهمين دليل قدرت حل كنندگي سيال فوق بحراني بيشتر از گازها و مشابه مايعات است. از طرفي، سيال فوق بحراني داراي نفوذپذيري زيادتر و ويسكوزيته كمتر نسبت به حلالهاي مايع است، ‌اين دو عامل انتقال جرم را كنترل مي‌كنند و باعث مي‌شود تا SFE خيلي سريع عمل كند.
1- دما و فشار فوق بحراني پائيني داشته باشد.
2-از نظر سلامتي براي انسان خطرناك نباشد، يعني آتشگير و سمي‌نباشد.
3-از نظر شيميايي بي اثر باشد و درجه خلوص آن بالا بوده و ارزان باشد.
چرا CO2 به عنوان حلال عمومي در استخراج به روش سيال فوق بحراني انتخاب شده است؟