3. Tách chiết Colchicine từ cây bả chó (Colchicum autumnale) 1.Tổng quan
3.3. Phương pháp được chọn – Chiết xuất CO2 siêu tới hạn 1 Nguyên nhân lựa chọn phương pháp
3.3.1. Nguyên nhân lựa chọn phương pháp
Công nghệ sử dụng carbon dioxide ở trạng thái siêu tới hạn để chiết các hợp chất là phương pháp đang được phát triển mạnh mẽ vì một số ưu điểm như sử dụng dung môi CO2 không độc, giá rẻ và bị loại nhanh chóng vì dung môi CO2 khi ở áp suất thường sẽ bốc hơi để lại hợp chất mà không để lại cặn độc như trong dung môi cổ điển. Công
nghệ trích ly bằng CO2 siêu tới hạn giúp cho hợp chất thu được có chất lượng cao hơn vì quá trình chiết không sử dụng nhiệt độ như các phương pháp khác, thời gian chiết nhanh, vì vậy thành phần các hoạt chất ít bị thay đổi, hợp chất tự nhiên vẫn giữ được chất lượng và thành phần thiên nhiên.
Vì thế, nhóm quyết định sử dụng phương pháp tách chiết bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn.
3.3.2. Nguyên lý
Bất kỳ dung môi nào cũng sẽ ở trạng thái siêu tới hạn nếu tồn tại ở nhiệt độ và áp suất trên giá trị tới hạn.
Đối với mỗi chất thông thường, dưới mỗi một điều kiện nhất định chúng sẽ tồn tại ở một trạng thái nào đó trong 3 trạng thái rắn, lỏng và khí. Nếu nén chất khí tới một áp suất đủ cao, chất khí sẽ hóa lỏng. Tuy nhiên, có một giá trị áp suất mà ở đó, nếu nâng dần nhiệt độ lên thì chất lỏng cũng không thể trở về trạng thái khí, mà rơi vào một vùng trạng thái đặc biệt gọi là trạng thái siêu tới hạn (supercritical). Vật chất ở trạng thái này mang nhiều đặc tính của cả chất khí và chất lỏng, nghĩa là dung môi đó mang tính trung gian giữa khí và lỏng.
Hình 10. Cơ chế dung môi siêu tới hạn (Chiết xuất bằng phương pháp CO2 siêu tới
hạn. (n.d.). Tinh Dầu Hà Na.)
Vì vậy khi CO2 được đưa lên nhiệt độ, áp suất cao hơn nhiệt độ, áp suất tới hạn của nó (31oC, 73.8 atm), CO2 sẽ chuyển sang trạng thái siêu tới hạn.
Tại trạng thái này CO2 mang hai đặc tính: Đặc tính phân tách của quá trình trích ly và đặc tính phân tách của quá trình chưng cất. Nó có khả năng hoà tan rất tốt các đối tượng cần tách ra khỏi mẫu ở cả 3 dạng rắn, lỏng, khí. Sau quá trình chiết, để thu hồi sản phẩm chỉ cần giảm áp suất thấp hơn áp suất tới hạn thì CO2 chuyển sang dạng khí ra ngoài còn sản phẩm được thoát ra ở bình hứng.
Ở mỗi điều kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau sẽ tương ứng với mỗi một đối tượng cần chiết tách khác nhau.
SFE có thể được thực hiện tĩnh, trong đó bình chiết được đổ đầy chất lỏng siêu tới hạn và giữ một khoảng thời gian, sau đó cho lưu thông vào bình thu gom. Khi thực hiện động, chất lỏng siêu tới hạn được truyền liên tục qua bình chiết và được lưu thông vào bình thu gom. Trích SFE động được sử dụng trong nhiều quy trình công nghiệp, bao gồm loại bỏ caffeine khỏi hạt cà phê, trong đó nước từ vỏ hạt cà phê cung cấp chất điều chỉnh phân cực để làm cho caffeine phân cực hòa tan trong carbon dioxide không phân cực.
Hình 11. Cơ chế chiết siêu tới hạn (Chiết xuất bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn. (n.d.). Tinh Dầu Hà Na.)
Để tối ưu hóa lượng sản phẩm thu được, quy trình chiết colchicine bằng phương pháp chiết CO2 siêu tới hạn sẽ kết hợp cả trích tĩnh và động, cùng với đó là dung môi methanol đóng vai trò là một modifier, bổ sung vào quy trình để tăng độ hiệu quả.