Equipamentos de dióxido de carbono supercrítico são um tipo de dispositivo avançado de separação que utiliza dióxido de carbono em estado supercrítico como solvente para extrair ingredientes-alvo específicos (como açúcares, gorduras e óleos, sabores, pigmentos, princípios ativos de fármacos, etc.) de produtos naturais ou materiais sintéticos.
Princípio do núcleo de equipamento de dióxido de carbono supercrítico
O dióxido de carbono entra em um estado supercrítico acima da temperatura crítica (31 . 1 grau) e pressão crítica (7 . 38 MPa) . neste momento, combina a alta difusividade e a baixa viscosidade de um gás com a alta densidade e forte solvência de um líquido. Esta propriedade única o torna um excelente solvente de extração sem resíduos e ambientalmente amigável.
Principais componentes do equipamento supercrítico de dióxido de carbono
Tanque de armazenamento CO₂
- Armazena o líquido co₂ (geralmente grau alimentar ou industrial) .
- Requer isolamento ou refrigeração para manter o estado líquido .
Bomba de alta pressão
- Um dos componentes principais . pressuriza o líquido co₂ à pressão operacional (geralmente 8-40 mpa, às vezes superior) .
- Tipos comuns: bombas de pistão, bombas de diafragma . requer vazão estável, alta resistência à pressão e boa vedação .
Pré -aquecedor
- Aqueça o líquido co₂ sob alta pressão à temperatura supercrítica (geralmente acima de 31 . 1 grau, na faixa de 35-80 grau, dependendo do processo).
Chaleira de extração
- O vaso de reação central . mantém a matéria -prima a ser extraída (geralmente precisa ser pulverizada e pré -tratada) .
- Vaso de alta pressão, resistente à corrosão (comumente usado em aço inoxidável 316L) .
- Equipado com estrutura rápida de abertura (fácil de carregar e descarregar), dispositivo de alívio de pressão de segurança, sensores de temperatura e pressão .
- Pode haver placas de tela interna ou estruturas de suporte para garantir o fluxo uniforme de CO₂ através da camada de material .
- Múltiplos podem ser conectados em paralelo ou em série para melhorar a eficiência .
Kettle de separação
- Componente de separação do núcleo . recebe fluido de co₂ supercrítico rico em soluto da chaleira de extração .
- Reduz a solubilidade do CO₂ supercrítico para o soluto alvo, ajustando a pressão e/ou a temperatura (geralmente por despressurização), permitindo que o soluto precipite e se contente com a coleta .
- Geralmente também equipado com jaquetas de aquecimento/resfriamento, válvulas de regulação de pressão, óculos de visão, tanques de coleta .
- Pode haver múltiplas chaleiras de separação (um ou mais estágios de separação), onde a separação (fracionamento) de componentes de diferentes polaridades ou pontos de ebulição é alcançada por redução de pressão ou alterações de temperatura gradual .
Sistema de recuperação/reciclagem CO₂
- Co₂ da chaleira de separação (geralmente reduzido ao estado gasoso ou subcrítico) é condensado e liquefeito por um cooler .
- O CO₂ liquefeito flui de volta ao tanque de armazenamento para reciclagem, reduzindo significativamente os custos operacionais e o impacto ambiental .
- Inclui condensador, tanque de recuperação, tubulação, etc .
Sistema de aquecimento/refrigeração
- Forneça controle preciso da temperatura para chaleiras de extração, chaleiras de separação, pré -reprodutores, tubulação, etc .
- Banhos de água comumente usados, banhos de óleo, cintos de aquecimento elétrico, trocadores de calor, etc .
Sistema de controle
- O cérebro do equipamento . geralmente o sistema PLC ou DCS .
- Monitoramento em tempo real e controle preciso da temperatura, pressão, fluxo, tempo e outros parâmetros de processo-chave .
- Realize operação automática, registro de dados, alarme e interlock de segurança .
Sistema auxiliar
- BOMBAS ATRIANER: Se pequenas quantidades de co-solvente (E . g ., etanol, água) precisam ser adicionadas para aumentar a solubilidade de substâncias polares .
- Purificadores/filtros: para remover impurezas e água antes do CO₂ entrar na bomba ou no loop de recirculação .
- Tubos e válvulas: linhas de alta pressão, válvulas de fechamento, válvulas de pressão traseira (para controle preciso da pressão da chaleira), válvulas de segurança, etc. .
- Tanque de coleção: localizado abaixo da chaleira para coletar o extrato precipitado .
Breve descrição do fluxo de trabalho de equipamento de dióxido de carbono supercrítico
A matéria -prima é carregada na chaleira de extração e selada .
O líquido co₂ é pressurizado do tanque de armazenamento por uma bomba de alta pressão .
O líquido pressurizado Co₂ é aquecido à temperatura supercrítica pelo pré -aquecedor e se torna supercrítico fluido de co₂ .
O fluido de co₂ supercrítico entra na chaleira de extração e flui através do leito de matéria -prima para dissolver os componentes de destino .
O fluido de co₂ supercrítico (fluido carregado), que dissolveu o componente alvo, deixa a chaleira de extração e entra na chaleira de separação .
Na chaleira de separação, a solubilidade do CO₂ é reduzida reduzindo a pressão (o modo primário) e/ou ajustando a temperatura, e o constituinte alvo é precipitado e se instala no tanque de coleta .
O gás co₂ (ou estado subcrítico) após precipitar o soluto é condensado e liquefeito por um refrigerador e retornado ao tanque de armazenamento para completar o ciclo ..
No final do processo de extração, o produto é removido do tanque de coleta .
Vantagens do equipamento supercrítico de dióxido de carbono
Verde
O CO₂ é não tóxico, inerte, não inflamável, barato e fácil de obter . nenhum resíduo de solvente após a extração, o produto é puro e seguro .
Extração leve
A temperatura operacional está próxima da temperatura ambiente (especialmente sob baixa pressão), especialmente adequada para a extração de substâncias sensíveis ao calor, e pode manter a atividade e o aroma dos produtos naturais .
Alta seletividade
Ao ajustar com precisão a pressão e a temperatura, a solubilidade do CO₂ supercrítico pode ser alterada para realizar a extração e o fracionamento seletivos .
Alta eficiência e velocidade de extração
Coeficiente de difusão grande, baixa viscosidade, taxa de transferência de massa rápida .
Solvente fácil de separar
Somente precisa diminuir a pressão pode fazer a precipitação do soluto, o CO₂ pode ser reciclado .
Operação flexível
Pode ser usado em combinação com agentes de armas para expandir o escopo do aplicativo .
Em conclusão, o equipamento supercrítico de extração de CO₂ é uma plataforma de tecnologia de separação altamente eficiente e ambientalmente amigável, possui uma ampla gama de aplicações nos campos de alimentos, produtos farmacêuticos, cosméticos e outros e vantagens únicas, apesar da alta investimento e dos requisitos operacionais, mas suas características verdes e excelentes (excelente valor de valor ») tornam-a uma escolha importante para se separarem a tecnologia (excelente valor de valor))
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