Technika ekstrakcji dwutlenkiem węgla w stanie nadkrytycznym (SFE)

Działanie degradacji termicznej

Przede wszystkim technika ta nie wymaga stosowania wysokich temperatur, które często wymagane są przy ekstrakcji rozpuszczalnikowej (zwłaszcza gdy stosowane są amatorskie metody, np. destylacji czy odparowania rozpuszczalnika poprzez grzanie), więc nie zachodzi degradacja termiczna [Źródło 1]. Degradacja termiczna to nie tylko zmiana koloru ze złocistego (naturalny kolor kannabinoidów) na brunatny czy wręcz czarny.

Najgorsze jest niewidoczne dla oczu – procesy oksydacji, izomeryzacji czy polimeryzacji, którym sprzyja podwyższona temperatura, mogą powodować niszczenie wielu cennych składników ekstraktu, a co gorsza, często wręcz zamieniają pożyteczne składniki w substancje szkodliwe dla organizmu. Przykładem są chociażby terpeny, które pod wpływem utleniania mogą nabierać właściwości podrażniających, alergizujących i prozapalnych [Źródło 2]. Oczywiście procesu SFE nie trzeba, ale można prowadzić w podwyższonej temperaturze (dowolnej powyżej 31°C), ale nawet wówczas procesy utleniania (oksydacji) nie będą zachodzić z tego prostego względu, że w instalacji nie ma tlenu, jest tylko czysty i kompletnie obojętny chemicznie (nie wchodzący w żadne reakcje) dwutlenek węgla.

SFE należy do tak zwanych zielonych technologii, czyli jest technologią sprzyjającą środowisku. Przede wszystkim, w przeciwieństwie do ekstrakcji rozpuszczalnikami, nie generuje toksycznych odpadów, które trafiając do wód, gleb i powietrza, obciążają środowisko naturalne. Co więcej, konstrukcja instalacji do ekstrakcji dwutlenkiem węgla pozwala na jego cyrkulację w obiegu zamkniętym, więc nawet zużycie CO₂ jest zminimalizowane [Źródło 3].

SFE należy do całej grupy innowacyjnych technologii wykorzystujących płyny w stanie nadkrytycznym, które ze względu na swoje zalety znajdują coraz większe zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, w tym spożywczego i farmaceutycznego. Oprócz technik ekstrakcyjnych i separacyjnych, CO₂ jest bowiem również wykorzystywany jako idealne medium do prowadzenia różnego rodzaju reakcji, procesów mikronizacji, krystalizacji, impregnacji i wielu innych [Źródło 4]. Moim osobiście ulubionym zastosowaniem jest z kolei chromatografia z fazą ruchomą w stanie nadkrytycznym (SFC).Uproszczony schemat podstawowej instalacji do ekstrakcji CO₂ w stanie nadkrytycznym przedstawiony został na powyższym rysunku.

W najprostszej wersji instalacji do ekstrakcji w stanie nadkrytycznym, dwutlenek węgla w postaci ciekłej (np. z butli lub zbiornika) dostarczany jest do pompy, która ‘nabija’ ekstraktor, w którym znajduje się materiał roślinny, do uzyskania zadanego ciśnienia. Jednocześnie ekstraktor jest podgrzewany do zadanej temperatury powyżej temperatury krytycznej. Gdy osiągnięty zostaje stan nadkrytyczny, rozpoczyna się właściwy proces ekstrakcji. Dwutlenek węgla krąży w obiegu i to co „wyciągnie” z materiału roślinnego w ekstraktorze, to „wyrzuca” w znajdującym się za ekstraktorem zbiorniku, zwanym separatorem. Jest to możliwe dzięki temu, że w separatorze panują z kolei warunki takie, że CO₂ ze stanu nadkrytycznego przechodzi nagle w stan gazowy. Gaz nie ma zdolności ekstrakcji, więc substancje wyekstrahowane przed chwilą w stanie nadkrytycznym, „wytrącają” się w czasie rozprężania do stanu gazowego. Cykl zamyka przejście ze stanu gazowego z powrotem w stan ciekły poprzez wykroplenie gazu w chłodziarce. Ciekły CO₂ wraca do pompy, ekstraktora, separatora i tak w kółko, aż wszystko zostanie wyciągnięte z materiału roślinnego. Oczywiście schemat pokazuje jedynie zasadę działania tej techniki, a w zależności od zastosowanych rozwiązań technologicznych, instalacje do SFE mogą być dużo bardziej skomplikowane i służyć do wielorakich celów [Źródło 5].

• Technologia