Сверхкритические газовые технологии и оборудование

Технологиям, связанным со сверхкритическими жидкостями, принадлежит будущее.

Эти технологии позволяют:

• получать экстракты из растительного сырья для фармацевтической, парфюмерной и пищевой промышленности;
• перерабатывать отходы органического происхождения (сверхкритическое водное окисление);
• проводить синтез материалов (аэрогели, строительные материалы, импрегнирование материалов, кубический углерод, полимеры и т.д.);
• проводить очистку материалов до молекулярного уровня в радиоэлектронике и машиностроении;
• проводить экстракцию металлов и их комплексов в зависимости от селективности сорастворителя;
• проводить разделение нефти на фракции, восстанавливать нефтяные скважины;
• получать нанопорошки.

Сверхкритическая СО₂ экстракция растительного сырья

 Немного о технологии.

• При давлении свыше 7,39 МПа и температуре более 31,6ºС диоксид углерода находится в так называемом сверхкритическом состоянии, при котором его плотность как у жидкости, а вязкость и поверхностное натяжение как у газа. Эта необычная физическая субстанция (флюид) является отличным неполярным растворителем. Сверхкритический CO₂ способен полностью или выборочно экстрагировать любые неполярные составляющие, а при введении сорастворителя способен растворять и полярные вещества находящиеся в растительном сырье.
• Углекислый газ (или диоксид углерода), применяемый в сверхкритическом состоянии для экстракции натурального сырья (растительного или животного) обладает всеми преимуществами и возможностями сжатого газа. Более того, он обладает целым рядом привлекательных свойств, обеспечивающих дополнительные преимущества при использовании этого газа в качестве вспомогательного средства при экстракции.
• CO₂ обладает универсальной растворяющей способностью по отношению к органическим соединениям.
• CO₂ физиологически не вызывает опасений, т.к. является конечным продуктом метаболизма ряда живых организмов, в том числе и человека.
• CO₂ является стерильным и бактериостатичным соединением.
• CO₂ не горит и не является взрывчатым веществом, что немаловажно для производственных условий.
• CO₂ безопасен для окружающей среды, что позволяет говорить о возможности создания экологически чистого вида производства.
• CO₂ сравнительно легок в получении, а, значит, является достаточно дешевым видом растворителя.

Энергосберегающий характер процесса.

Энергетическую целесообразность сверхкритического экстрагирования можно подтвердить, сравнивая работу, затрачиваемую на получение сжатого газа, с энергетическими затратами на испарение жидкого растворителя. Итак, если работа сжатия двуокиси углерода (вещество, наиболее широко используемое во флюидном состоянии) от 6 до 20 МПа составляет 54 кДж/кг, то при 20°С теплота парообразования жидких двуокиси углерода, хладона-11, аммиака и изобутана оказывается равной, соответственно, 155.20 кДж/кг, 183.17 кДж/кг, 1189.0 кДж/кг и 335.7 кДж/кг. Энергетическая целесообразность очевидна.

Рис. 1. Диаграмма растворения СК СО₂

Рис. 2. Отличия СК СО₂ экстракта от других экстрактов

СК-СО₂ экстракт по своему составу является концентрированным аналогом живого растения. Эти продукты переносят генетическую информацию растения и дают возможность вернуться к историческому обоснованному методу лечения целостными живыми растениями.

 Рис. 3. Оборудование

Рис. 4. СК СО₂ Экстракт рябины черноплодной

Технические характеристики

Расчетные технико экономические данные

Расчеты.

Затраты электроэнергии за сутки, не более:

15 кВт X 24 час X 0,66 = 237,6 кВт/сутки, где 0,66 — коэфициент работы электрического оборудования за один рабочий цикл

Стоимость использованой электроэнергии за сутки:

237,6 кВт/час X 0,42 грн. за 1 кВт/час = 99,79 грн.

Стоимость использованого СО₂ :

3кг X 20 циклов в сутки X 1.8 гр = 108 грн.

Стоимость сырья за сутки (косточка): 

7кг Х 20 циклов в сутки Х 5грн. = 700 грн.

Всего производственных затрат за сутки:

99 грн. 60 коп + 108 грн. + 700 грн. = 907 грн.

Кол-во полученого СК СО₂ экстракта-концетрата за сутки:

0,35 кг X 20 циклов = 7 кг

Кол-во полученого скраба (молотая косточка) за сутки:

7 кг Х 20 циклов =140 кг

Кол-во полученой восковой части за сутки:

0,35 кг экстр Х 10% Х 20 = 0,7 кг

Всего продажная стоимость продукции: 

7 кг Х 1000 грн. + 140 кг Х 20 грн. + 0,7кг Х 550 грн. = 10185 грн.

Доля электроэнергии и углекислого газа в себестоимости продукции:

(99,97+108):7 = 29 грн. 71 коп. на 1 кг экстракта

В настоящее время нами разработана установка для экстракции растительного сырья объемом 10 литров для получения, как тотальных экстрактов, так и с возможностью деления экстракта на фракции. Установки изготавливаются из пищевой нержавеющей стали и полностью автоматизированы.

КОМПЛЕКТАЦИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОТАЛЬНЫХ ЭКСТРАКТОВ:

• экстрактор 10 литров (500атм);
• накопитель 10 литров (500атм);
• насос высокого давления (500атм);
• система трубопроводов;
• два теплообменника;
• система нагрева;
• система охлаждения;
• фильтры;
• система управления и контроля;
• автоматические вентили;
• система безопасности;
• 4 баллона для хранения углекислоты;
• программное обеспечение.

Гарантийный срок с момента монтажа 1 год. Послегарантийный сервис и ТО.

КОМПЛЕКТАЦИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТА С ДЕЛЕНИЕМ НА ФРАКЦИИ:

• 1 эстрактор 10 литров (500 атм);
• 4 накопителя 10 литров (500 атм);
• фильтр;
• насос высокого давления (500 атм);
• насос высокого давления (100 атм);
• система трубопроводов;
• два теплообменника;
• система нагрева;
• система охлаждения;
• фильтры;
• система управления и контроля;
• автоматические вентили;
• система безопасности;
• емкость для хранения СО₂;
• весовая система хранения и учета СО₂;
• программное обеспечение;
• система переоборудования на тотальный экстракт (40 литров).

Гарантийный срок с момента монтажа 1 год. Послегарантийный сервис и ТО.

Эта установка также может быть использована в режиме «40 литров экстрактор», «10 литров накопитель без деления на фракции».

Институт магнетизма, институт клеточной биологии и генной инженерии, ООО «Карбекс»,
г. Киев
Тел.:+380 (44) 424-12-66, (95) 055-81-80, (50) 647-55-79
e-mail: at10@ua.fm