İnfografik
← Ünite 5
Yeni Teknolojiler

Ünite 5: Süperkritikakışkanlar ile

ISCO FX220 Sistemi
Laboratuvar ölçekli çalışmalarda kullanılan bu yarı kesikli sistem; şırınga pompa, kontrol birimi ve desorpsiyon kabından oluşmaktadır. Deneysel çalışmalarda 40 ile 100 °C sıcaklık ve 200 ile 400 bar basınç aralıklarında hassas kontrol sağlar.
Susam Yağı Ekstraksiyon Koşulları
Susam yağının süperkritik CO2 ile ekstraksiyonunda işletme parametreleri olarak 250, 300 ve 350 bar basınçlar ile 50, 60 ve 70 °C sıcaklık değerleri test edilmiştir. Bu koşullar yağın optimum verimle eldesi için tasarlanmıştır.
Tanecik Büyüklüğü Sınıflandırması
Deneysel çalışmalarda susam tanecikleri üç farklı boyuta ayrılmıştır: 300-600 µm arası (Dp3), 600-1180 µm arası (Dp2) ve 1180 µm'den büyük olanlar (Dp1). En yüksek verim kütle aktarım direncinin en düşük olduğu Dp3 boyutunda elde edilir.
Akış Hızı Parametreleri
Süperkritik akışkanın sisteme beslenme hızı deneysel olarak dakikada 1, 2 ve 3 mililitre (ml/min) olarak belirlenmiştir. Akış hızının artırılması ekstraksiyon hızını artırırken, toplam verim üzerindeki etkisi optimize edilmelidir.

Anahtar Kavramlar

Süperkritik AkışkanSıcaklığı ve basıncı kritik değerlerinin üzerine çıkarılmış, sıvı ve gaz fazları arasında belirgin bir sınırın kalmadığı, hem yüksek yoğunluğa hem de yüksek difüzyon yeteneğine sahip akışkan fazıdır.
Desorpsiyon KabıEkstraksiyon işlemine tabi tutulacak katı numunenin yerleştirildiği, yüksek basınca ve sıcaklığa dayanıklı reaktör veya hücredir.
Yardımcı Çözücü (Modifikatör)Süperkritik akışkanın polaritesini ve çözme kapasitesini artırmak amacıyla sisteme küçük oranlarda eklenen, etanol gibi polar organik çözücülerdir.
Şırınga PompaSüperkritik akışkan sistemlerinde, akışkanı çok hassas debilerde ve yüksek basınç altında kesintisiz olarak sisteme besleyen mekanik cihazdır.
Yarı Kesikli SistemKatı hammaddenin ekstraksiyon kabında sabit tutulduğu, çözücü akışkanın ise sürekli olarak sisteme girip çıktığı işletme tarzıdır.
Kütle Aktarım DirenciHedef bileşenin katı matris içinden çözücü faza geçişi sırasında karşılaştığı iç ve dış dirençlerin bütünüdür; tanecik boyutu küçüldükçe bu direnç azalır.
Çözücü GücüSüperkritik akışkanın yoğunluğu ile doğrudan ilişkili olan ve hedef bileşenleri kendi fazına alma (çözme) kapasitesini ifade eden termodinamik özelliktir.
Buhar Basıncı EtkisiSıcaklık artışıyla birlikte katı matristeki bileşenlerin uçuculuğunun ve dolayısıyla süperkritik akışkan içindeki çözünürlüklerinin artması durumudur.
Ekstraksiyon VerimiBaşlangıçtaki katı numuneden süperkritik akışkan yardımıyla çekilip alınan hedef madde miktarının, toplam numune miktarına oranını gösteren yüzdesel değerdir.
Süperkritik CO231.1 °C sıcaklık ve 73.8 bar basınç değerlerinin üzerinde süperkritik faza geçen, toksik olmayan ve gıda endüstrisinde yaygın kullanılan çözücüdür.

Diğer Önemli Bilgiler

Etanol Derişim Oranları

Susam yağı eldesinde polariteyi ayarlamak amacıyla yardımcı çözücü etanolün derişimi %0, %2.5 ve %5.0 olarak uygulanmıştır. Etanol derişiminin artması hem ekstraksiyon hızını hem de toplam verimi olumlu yönde etkilemektedir.

Örnek Miktarı ve Akış Limitleri

ISCO FX220 laboratuvar sisteminde gerçekleştirilen çalışmalarda, desorpsiyon kabına yerleştirilen katı örnek miktarı 0.35 ile 0.4 gram arasında tutulurken, süperkritik akışkan hızı standart olarak 2 ml/min değerinde sabitlenmiştir.

Sınavda Dikkat Et

  • Süperkritik akışkan ekstraksiyonunda basınç artışının her zaman yoğunluğu ve dolayısıyla çözücü gücünü artırarak verimi yükselttiğini unutmayın.
  • Sıcaklık etkisinin çift yönlü (yoğunluk azaltıcı ve buhar basıncı artırıcı) olduğunu ve bu yüzden grafiklerde karmaşık davranışlar sergileyebileceğini aklınızda bulundurun.
  • Tanecik boyutu küçüldükçe (örneğin Dp3 aralığı) kütle aktarım direncinin azalması sebebiyle ekstraksiyon veriminin arttığı bilgisi sınavlarda sıkça sorulur.
  • Süperkritik CO2'nin apolar yapısını dengelemek ve polar bileşiklerin çözünürlüğünü artırmak için etanol gibi yardımcı çözücülerin (modifikatör) kullanıldığını unutmayın.
  • Akış hızının artırılmasının ekstraksiyon hızını olumlu etkilediğini ancak toplam verim üzerinde her zaman doğrusal bir artış yaratmayabileceğini dikkate alın.