استخلاص المركبات

من طرف almaher 2010-11-25, 20:24

لمعاينة الموضوع بشكل افضل وقرأه اسهل اضغط هنا

بسم الله الرحمن الرحيم

إستخلاص المركبات الطبيعية باستخدام CO2 في الحالة فوق الحرجة
(Supercritical Fluid CO2 Extraction), وتطبيقاته في المجالات الصناعية :
بسم الله الرحمن الرحيم والحمد لله رب العالمين وصلى الله وسلم على سيدنا محمّد

المقدمة :

إنّاستخدام الإنسان للمركبات الطبيعية في حياته اليومية بدأ منذ قديم الزمان, حيث لجأ وقتئذ إلى استخدام النباتات بشكل مطحون , أو استعمال وسائلٍبدائيةٍ في الاستخلاص , عن طريق الغلي بالماء والترشيح , ثم مع تطورالاكتشافات , لا سيما تلك في مجال الكيمياء التطبيقية والعضوية , تطورتمعها عمليات الاستخلاص ليتم استخدام المحلات العضوية والقطبية التي لازالتإلى يومنا هذا هي الطريقة الأكثر استخداماً . لكنمشكلة بقاء آثار من المحلات العضوية (كالهيكسان وغيره) في المنتج النهائي, رغم التبخير في الحجرات المفرغة , وماله من تأثير على صحة الإنسان ,بالإضافة إلى مشكلة أحب أن أنوه إليها , لأنها تهمنا نحن معاشر المسلمين ,وهي استخدام الكحول الايتيلي كمحل قطبي في كثير من المركبات المستخلصة منالنباتات , تدعونا إلى التفكير لإيجاد بدائل صناعية في الاستخلاص , وإنكانت التقنية التي سأقوم بطرحها تقوم فقط بإيجاد حل للمشكلة الأولى دونالثانية .

ماهي تقنية الاستخلاص بواسطة CO2 في الحالة الحرجة ؟

في عام 1822 م قام البارون شارلز كانيار Charles Cagniard باكتشافوجود النقطة الحرجة لغاز ثنائي أوكسيد الكربون , لكنَّ التحليل العلميلهذه الظاهرة لم يتم حتى عام 1870 م , من قبل توماس أندرو Thomas Andrews . إلا أن هذه المعلومات لم يتم استخدامها في مجال استخلاص المركبات الطبيعية إلا بعد تسعين عاماً تقريباً , من قبل كورت زوزيل Kurt Zosel . إننقل فكرة استخدام ثنائي أكسيد الكربون في الحالة فوق الحرجة , إلى المستوىالصناعي , لم يرَ طريقه إلى النور إلّا في نهاية السبعينات من القرنالماضي , حيث ابتدأت عملية نزع الكافئيين من الشاي , وتطور التطبيقالصناعي إلى أن وصل إلى استخلاص المنكهات وغيرها .

مبدأ الاستخلاص : إنَّ مبدأ الاستخلاص باستخدام CO2 فيالحالة فوق الحرجة , يعتمد على كونه في حالة ليست بالسائل ولا بالغاز ممايجعل منه محلاًّ جيداً للمركبات العضوية , وذلك بتطبيق ضغط يساوي 73.8 بارو درجة حرارة تساوي 31 درجة مئوية كحد أدنى .
استخلاص المركبات 405129aa.2

شكل توضيحي للحالات الفيزيائية المختلفة لمركب ثنائي أكسيد الكربون

آلية العمل : يتم تكثيف غاز CO2 من أجل تحويله إلى سائل , حيث يتم تجميعه ضمن خزَّان , ومن ثم يتم دفع وتسخين وضغط CO2 السائلحتى يصل إلى حجرة الاستخلاص وهو في حالته الحرجة , لكي يتلاقى مع القطعالصلبة المطحونة من النبات أو غيره , والتي يراد استخلاص المواد الفعالةمنها (سواء كانت لاستخدام غذائي كالمنكهات ومضادات الأكسدة وبدائل السكر الطبيعية أو لاستخدامات في المجال الصيدلاني أو كمواد فعالّة في مستحضرات التجميل) . ومن ثم ينقل CO2 وهوفي حالته الحرجة محمَّلاً بالمواد المستخلصة من النبات إلى حجرات فصل ,حيث يعود إلى الحالة الغازية ليترك المواد المستخلصة تترسب , ويتم سحبالغاز ليكثف ويستخدم من جديد كما هو موضح في الشكل رقم (1). بشكل عام يمكن لـ CO2 فيحالته الحرجة أن يستخلص المركبات العضوية الغير قطبية (المركبات الزيتيةخصوصاً) ذات الوزن الجزيئي المنخفض , ولكن بإمكاننا أن نتحكم بقدرةالاستخلاص هذه عن طريق تغيير الحرارة أو الضغط ضمن المجال الحرج , لكينجعل من العملية أكثر اصطفائيةً وملائمة لبعض المركبات دون الأخرى . أما عند إضافة أحد المحلات القطبية (كالماء أو الكحول ...) كمحل مساعد , فإنه بإمكاننا أن نعدل من قطبية CO2 ليصبحقادراً على استخلاص البروتينات والألكالوئيدات الغير منحلين أو المنحلينبشكل ضعيف باستخدام الشروط الأساسية , وهذا يعد من سلبيات هذه التقنية .

[center]

الشكل رقم (1) , شكل توضيحي لآلية الاستخلاص

خزانات الاستخلاص استخلاص المركبات Huile_essentielle

حجرة الفصل استخلاص المركبات Principe_actif

الاستخلاص بواسطة CO2 في الحالة الحرجة على المستوى الصناعي

مجالات التطبيق - الإيجابيات والسلبيات المترافقة مع هذه التقنية : يمكنتطبيق هذه التقنية في مجال الصناعات الغذائية للحصول على المنكهات (كخلاصةالبهار و نكهة الفانيلين وغيرها) والملونات و بدائل السكر ومضادات الأكسدة, كلها من مصادر طبيعية . كمايمكن استخدامها في المجال الصيدلاني لاستخلاص المواد الفعالة من النباتاتوغيرها , بالإضافة إلى المواد الداخلة في تصنيع مستحضرات التجميل . تجدر الإشارة إلى بعض إيجابيات هذه التقنية ألا وهي : - أنهاغير سامة , لا تترك أثراً غير مرغوباً في طعم المنتج , تعطي مركبات بنقاوةعالية وهي بديل لعملية الاستخلاص بالمحلات العضوية الغير قطبية . - هذه التقنية تسمح الاستخلاص بدرجات حرارة غير مرتفعة (31 درجة مئوية) وبمعزل عن غاز الأكسيجين , مما يسمح باستخلاص المركبات الحساسة , والتي تتخرب بسهولة بالأكسدة أو عند تعرضها لحرارة زائدة . - لها قدرة اصطفائية , تتغير بتغيير شروط الضغط والحرارة ضمن المجال الحرج . بعض سلبيات هذه التقنية : - اختصاصهاباستخلاص المركبات الزيتية الغير قطبية , أما بالنسبة للبروتيناتوالألكالوئيدات فلابد من إضافة محل مساعد (ولا أدري إن كان بالإمكان تجاوزهذه السلبية من خلال استخدام غازات أخرى غير CO2. - الاستثمار اللازم لهذه التقنية لا يزال مرتفعاً , بالإضافة إلى ضرورة العمل في شروط خاصة من ضغط مرتفع . - الاستخلاصيتم فقط من مواد صلبة (مطحون النبات وغيره) , أما الاستخلاص من الموادالسائلة (الاستخلاص السائل \ السائل) فلا يتم عن طريق هذه التقنية . أخيراًأقول , لعل هذه التقنية تقدم حلاً لبعض المشكلات والسلبيات الموجودة فيطرق الاستخلاص التقليدية لاسيما مشكلة بقاء أثار من المحل في منتج النهائي, لكن لابد من وضع السلبيات الموجودة في هذه التقنية قيد الحسبان , ولابدمن تكثيف جهود البحث العلمي من أجل العمل على محاولة تجاوز العقبات

منقول . [/center]