Süperkritik akışkan ekstraksiyonunda termodinamik ve taşınım özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Süperkritik akışkanlar yoğunluk ve çözme gücü bakımından sıvıya, difüzyon ve viskozite gibi taşınım özellikleri bakımından gaza benzemesinden dolayı etkili çözücüdürler. Süperkritik akışkana dayalı ayırma prosesleri, süperkritik akışkanın çözme gücünün sıcaklık ve basmçla ayarlanabilir olması nedeniyle bilinen ayırma işlemlerine alternatif olarak birçok alanda kullanılmaktadır. Karbondioksit, yanmaması, toksik olmaması, kolay bulunabilir bir madde olması, ucuz olması, düşük kritik sıcaklığa ve makul bir kritik basınca sahip olması nedeniyle süperkritik akışkan olarak en çok tercih edilenidir. Süperkritik akışkan ekstraksiyonuna yönelik uygulamalarda optimum koşulların kestirimine olanak sağlayacak güvenilir çözünürlük ve kütle aktarım modellerine gereksinilir. Bu husus özellikle ilgili prosesin fizibilite çalışmalarında büyük kolaylık sağlar. Çözünürlük için kestirim yöntemleri kaynaklarda bulunmasına rağmen, kütle aktanmıyla ilgili çalışmalar henüz çok sınırlıdır. Bu çalışmada, süperkritik CO2 kullanılarak Aydın yöresinden toplanan lavanta çiçeklerinden esansiyel yağların ekstraksiyonu yapılmıştır. îlk aşamada lavanta esansiyel yağının ana bileşenleri olan a-pinen, limonen, fenkon ve kafur'un süperkritik karbondioksit içindeki faz davranışı ve çözünürlüğü, statik yöntem kullanılarak, sıcaklık ve basıncın fonksiyonu olarak ölçülmüştür. Deneyler 40-60 °C sıcaklık ve 6-13 MPa basınç aralıklarında gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar bir etkileşim parametresi içeren karışma kuralı kullanılarak Peng-Robinson hal eşitliği ile modellenmiştir. İkinci aşamada, lavanta çiçeklerinden esansiyel yağlar ekstrakte edilmiştir. Deneylerde çözücü akış hızının, sıcaklığın, basıncm ve tanecik boyutun ekstraksiyon hızına olan etkisi incelenmiştir. Prosese ait verilerden yararlanılarak Basitleştirilmiş Büzülen Çekirdek kütle aktarım modeli temelinde ekstraksiyon işleminin kütle aktarım modeli kurulmuştur. Deneysel verilerden ekstraksiyon sırasında etkili parametrenin çözünürlük olduğu saptanmıştır. Kütle aktarım modeli çözümünde düzeltme parametresi olarak sadece tanecik içi difüzyon katsayısı (efektif difüzyon katsayısı, De=1.2 x 10"11) kullanılmıştır.