درمیان فرآیندهای شناخته شده برای انجام عملیات جداسازی،فرایتد تقطیر و استخراج اهمیت فراوانی داشته و از معمول ترین روشهایی میباشند که دیرباز شناخته شده و به کار رفته اند.با و جود آنکه مدت زمان زیادی از مطرح شدن سیالات فوق بحرانی وکاربردهای آن ها در چرخه صنعت نمیگذرد،اما تحقیقات گسترده در این زمینه صورت گرفته و مقالات متعددی در کنگره ها،همایش ها و نشریات مهندسی پیرامون آنها به چاپ رسیده است.دلالیل گسترش استفاده از این سیالات را می توان به شرح زیر توضیح داد.
در برخی از فراینهای جداسازی نمیتوان از روش های معمول تقطیر و استخراج استفاده کرد که عمدتا به لحاظ مسائل اقتصادی می باشد.زیرا خواص فیزیکی و شیمیایی مواد و نیز شرایط مورد نیاز به گونه ای که امکانات لازم جهت استفاده و کاربرد روشهای معمول موجود را به طور رضایت بخش و با کیفیت بالا فراهم نمی سازد.اهم این موارد شامل بالا بودن نقطه جوش،نزدیک بودن نقطه جوش مواد مورد نظر(تشکیل مخلوط های آزئوتروپ با نقطه ی هم جوش (Azeotropic Solution)حساسیت مواد به دمای بالا ،تامین و بازیابی حلال می باشد.
در اوایل دهه 70،قیمت انرژی براثر اتفاقات جهانی به طور غیر قابل پیش بینی افزایش پیدار کرد که این مشکل بزرگی برای کشورهای صنعتی بود.در نتیجه اکثر مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی به جایگزین فرآیندهایی با مصرف انرژی کمتر توجه کردند.در فرآیند استخراج با سیال فوق بحرانی بر خلاف عملیات استخراج مایع-مایع،بازیابی حلال با انبساط ناگهانی انجام می شود وبرای بازیابی حلال نیازی به عملیات تقطیر نیست،این موضوع باعث کاهش مصرف انرژی می شود.دلیل دیگر گسترش کاربرد سیالات فوق بحرانی ،نیاز به مواد اولیه با درجه خلوص بالا در صنایع غذایی و دارویی است.برای مثال بازیابی کامل حلال در صنایع دارویی و غذایی برای جلوگیری از ایجاد آلودگی حلال شیمیایی،بسیار ضروری است،در حالی که روش های معمول مانند تقطیر و استخراج مایع-مایع بازیابی کامل حلال میسر نیست.از دلایل دیگر گسترش سیالات فوق بحرانی این است که حلال های آلی مخصوصا حلال های کلر دار که در روش های قدیمی جداسازی مورد استفاده قرار میگیرند برای محیط زیست مضر هستند.به طوری که امروز ثابت شده حلال های کلر دار و بعضی از حلال های آلی مورد مصرف در صنایع،از قبیل کلرو فلرو کربن،برای لایه ازن زیان آور بوده و از نظر دیدگاه شیمی سبز(green chemistry)مردود می باشند.لذا با جایگزینی گاز co2 به عنوان حلال در فراین های فوق بحرانی این مشکل برطرف شده است .در موارد ذکر شده و مشابه که از ملاحظات اقتصادی و محدودیت های عملی و اجزائی ناشی شده است،بایستی از روشی برای انجام عمل جداسازی استفاده نمود ویا امکان بهره گیری از آن را بررسی کردکه آن روش حتی الامکان بتوانداکثر شرایط مورد نیاز و مخصوصات شرایط عمده و غالب راتامین کند و این روش استفاده از سیالات فوق بحرانی در فرایندهای جداسازی میباشد.
سیالات فوق بحرانی
در شرایط پایین تر از نقطه بحرانی تعادلات بخار مایع به صورتی است که بخار از سطح جدایش دو فاز و مایع در پایین سطح قرار می گیرند.باافزایش دما و فشار به تدریج دانسیته مایع کاهش یافته و دانسیته ی گاز زیاد می شود.در نقطه بحرانی(critical point) دانسیته ی دو فاز با یکدیگر برابر می شود و تشخیص سطح جدایش دو فاز غیر ممکن است.سیال در شرایط دما و فشار بالاتر از نقطه بحرانی،سیال فوق بحرانی نامیده می شود.
برخلاف مایعات ،در شرایط فوق بحرانی تغییر ناچیزی در T یا P و یا هر دو ،تغییرات شدیدی در خواص فیزیکی به ویژه دانسیته سیال ایجاد می کند.این خاصیت در استخراج علاوه بر انتخاب پذیری زیاد در حل کردن یک ترکیب از مخلوط،باعث می گردد که بازیابی مواد استخراجی با انبساط ناگهانی حلال فوق بحرانی انجام گیرد.همانطور که در قبل نیز گفته شد سیالات فوق بحرانی از نظر انحلال پذیری مانند مایعات و از نظر خواص انتقالی و نفوذ مانند گازها رفتار می کنند ،در نتیجه سیال فوق بحرانی به راحتی در جامدات متخلخل یا لیفی نفوذ می کند.از مزایای عمده سیالات فوق بحرانی انحلال گزینشی و جداسازی کامل حلال و حل شونده،و از معایب مهم این روش،فشار بالای مورد نیاز در فرایند است.
شامل 9 صفحه فایل WORD قابل ویرایش
دانلود مقاله کاربرد سیالات فوق بحرانی در صنایع غذایی