كيفية عمل الاستخلاص باستخدام السوائل فوق الحرجة، وشرح لمبادئ العملية، فوائدها، واستخداماتها في مختلف الصناعات مثل الأدوية واستخلاص الزيوت.
كيف تعمل الاستخلاص باستخدام السوائل فوق الحرجة؟
الاستخلاص باستخدام السوائل فوق الحرجة (Supercritical Fluid Extraction – SFE) هي تقنية حديثة تستخدم في استخراج مكونات معينة من المواد الصلبة أو السائلة باستخدام السوائل المتواجدة في حالة فوق حرجة. تُعتبر هذه التقنية فعّالة وصديقة للبيئة بالمقارنة مع طرق الاستخلاص التقليدية.
ما هو السائل فوق الحرجة؟
السائل فوق الحرجة هو حالة من حالات المادة تتواجد عندما يكون السائل تحت ضغط ودرجة حرارة أعلى من النقطة الحرجة الخاصة به. في هذه الحالة، يمتلك السائل خصائص مشتركة بين كل من السائل والغاز. على سبيل المثال، يمكن للسائل فوق الحرجة اختراق المواد الصلبة كما يفعل الغاز، بينما يحتفظ بقدرة تذويبية كما يفعل السائل.
المكونات الأساسية لعملية الاستخلاص باستخدام السوائل فوق الحرجة
- السائل فوق الحرجة: يُستخدم ثاني أكسيد الكربون (CO2) بشكل واسع كسائل فوق حرجة نظراً لخطورته المنخفضة وسهولة التحكم فيه، بالإضافة إلى أنه صديق للبيئة.
- المستخلص: المادة التي يراد استخراج المكونات منها، ويمكن أن تكون نباتات، أو منتجات غذائية، أو مواد كيميائية.
- المستخلصات النهائية: المواد التي تم الحصول عليها بعد العملية والتي يمكن أن تكون زيوت، مواد فعالة، أو أي مادة أخرى.
آلية العمل
تتضمن عملية الاستخلاص باستخدام السوائل فوق الحرجة الخطوات التالية:
- تحضير المادة المراد استخلاصها: يتم تجفيف المادة وتحضيرها بحيث تكون جاهزة للاستخلاص.
- تطبيق الضغط ودرجة الحرارة: يتم ضغط ثاني أكسيد الكربون إلى فوق النقطة الحرجة الخاصة به (ضغط: 73.8 atmospheres، درجة حرارة: 31.1 درجة مئوية).
- التفاعل مع المادة: يتم تمرير السائل فوق الحرجة على المادة المراد استخلاصها في مستخرج خاص.
- فصل المستخلصات: بعد مرور السائل فوق الحرجة على المادة، يتم فصل المكونات المرغوبة من المذيب من خلال تقليل الضغط و/أو درجة الحرارة.
- استعادة السائل فوق الحرجة: السائل فوق الحرجة، عادة ثاني أكسيد الكربون، يتم استعادته وإعادة استخدامه في دورة جديدة من الاستخلاص.
فوائد الاستخلاص باستخدام السوائل فوق الحرجة
- تقليل التأثير البيئي نظرًا لاستخدام مذيبات صديقة للبيئة مثل CO2.
- الحفاظ على جودة المستخلصات بدون تغيرات كيميائية ضارة.
- الكفاءة العالية والإنتاج بأعداد كبيرة في فترات زمنية قصيرة.
في الختام، تعتبر الاستخلاص باستخدام السوائل فوق الحرجة تقنية متقدمة توفر طرقًا فعالة وآمنة للحصول على مستخلصات نقية وعالية الجودة في مجالات متعددة مثل الصناعات الغذائية، الطبية، والصناعية.