Superkritische Fluidextraktion

Die überkritische Fluidextraktion (SFE) verwendet ein Fluid, das oberhalb seiner kritischen Temperatur und seines kritischen Drucks gehalten wird, meist Kohlendioxid, als Extraktionslösungsmittel. Ein überkritisches Fluid kombiniert gasähnliche Diffusivität und niedrige Viskosität mit flüssigkeitsähnlicher Solvatisierungskraft, und seine Lösungsmittelstärke kann durch Anpassen von Druck und Temperatur eingestellt werden. Da überkritisches Kohlendioxid ungiftig ist, keine Lösungsmittelrückstände hinterlässt und bei nahezu Umgebungstemperatur arbeitet, ist die SFE eine führende grüne Technik für thermolabile Naturprodukte.

Definition

Die überkritische Fluidextraktion ist eine Fest-Flüssig-Extraktion, bei der das Lösungsmittel ein Fluid ist, das oberhalb seiner kritischen Temperatur und seines kritischen Drucks gehalten wird, wodurch es intermediäre gas- und flüssigkeitsähnliche Eigenschaften erhält, deren Solvatisierungskraft durch Druck und Temperatur eingestellt wird.

Scope

Der Eintrag behandelt den überkritischen Zustand und warum er sich für die Extraktion eignet, die Einstellbarkeit der Lösungsmittelkraft, die Vorteile von Kohlendioxid und den Platz der SFE unter den modernen Alternativen zur klassischen Extraktion. Es handelt sich um eine methodologische Referenz und enthält keine Prozessprotokolle, Dosierungs- oder Therapieanweisungen.

Core questions

• Welche physikalischen Eigenschaften eines überkritischen Fluids machen es zu einem effektiven, einstellbaren Lösungsmittel?
• Warum ist überkritisches Kohlendioxid die bevorzugte Wahl für Naturprodukte?
• Wie werden Druck, Temperatur und Co-Lösungsmittel zur Steuerung der Selektivität eingesetzt?
• Wie verhält sich die SFE im Vergleich zu klassischen und anderen modernen Extraktionsmethoden hinsichtlich Ausbeute, Selektivität und Lösungsmittelrückständen?

Key concepts

• Überkritischer Zustand und kritischer Punkt
• Überkritisches Kohlendioxid
• Einstellbare Lösungsmitteldichte und -kraft
• Zugabe von Co-Lösungsmitteln (Modifikatoren)
• Lösungsmittelfreie Extrakte
• Thermolabile Bestandteile
• Grüne Extraktion

Mechanisms

Oberhalb seiner kritischen Temperatur und seines kritischen Drucks tritt ein Fluid in den überkritischen Zustand ein, wo es gasähnliche Diffusivität und niedrige Viskosität, aber flüssigkeitsähnliche Dichte und Solvatisierungskraft besitzt, wodurch es leicht in die Matrix eindringen und Zielbestandteile lösen kann; da Dichte und damit die Lösungsmittelstärke in der Nähe des kritischen Punktes mit dem Druck stark ansteigen, kann die Selektivität durch Anpassen von Druck und Temperatur eingestellt werden (Herrero et al., 2006; Reverchon & De Marco, 2006). Kohlendioxid ist das übliche Fluid: Sein zugänglicher kritischer Punkt ermöglicht Betriebstemperaturen nahe der Umgebungstemperatur, die thermolabile Verbindungen schützen, es ist ungiftig und nicht brennbar, und bei Druckentlastung verdampft es, um einen lösungsmittelfreien Extrakt zu hinterlassen (Herrero et al., 2006). Kohlendioxid allein begünstigt lipophile Bestandteile, daher wird oft eine kleine Menge eines polaren Co-Lösungsmittels wie Ethanol zugesetzt, um den Bereich auf polarere Moleküle auszudehnen, und dieselbe Ausrüstung kann sowohl fraktionieren als auch extrahieren (Reverchon & De Marco, 2006; Azmir et al., 2013).

Clinical relevance

Die SFE erzeugt lösungsmittelfreie Extrakte und ätherische Öl-ähnliche Fraktionen, die in pharmazeutischen, nutrazeutischen und Lebensmittelanwendungen eingesetzt werden. Das Verständnis der SFE unterstützt daher die kritische Bewertung, wie rückstandsfreie Naturproduktpräparate hergestellt werden. Dies ist ein beschreibender methodologischer Kontext und keine klinische Leitlinie; es impliziert keine Empfehlung zur Anwendung, Dosis oder Indikation.

Evidence & guidelines

Die SFE ist hauptsächlich in der methodologischen Übersichts- und Primärstudienliteratur dokumentiert, die sie mit klassischer Extraktion und Destillation hinsichtlich Selektivität, thermischer Schonung und der Abwesenheit von organischen Lösungsmittelrückständen vergleicht (Herrero et al., 2006; Reverchon & De Marco, 2006; Azmir et al., 2013). Der Eintrag fasst diese Literatur auf Referenzebene zusammen und ist keine regulatorische oder klinische Leitlinie.

History

Das Interesse an überkritischen Lösungsmitteln geht auf Beobachtungen aus dem 19. Jahrhundert zurück, die eine erhöhte Lösungsmittelkraft in der Nähe des kritischen Punktes zeigten. Praktische Anwendungen für Naturprodukte entwickelten sich jedoch erst ab dem späten 20. Jahrhundert, wobei die Entkoffeinierung mit überkritischem Kohlendioxid und die Hopfenextraktion zu den frühen industriellen Erfolgen gehörten, die die SFE als grüne Alternative zur Extraktion mit organischen Lösungsmitteln etablierten (Herrero et al., 2006; Reverchon & De Marco, 2006).

Seminal works

• herrero-2006
• reverchon-2006

Frequently asked questions

Warum wird überkritisches Kohlendioxid so häufig in der SFE eingesetzt?

Sein kritischer Punkt wird unter moderaten Bedingungen erreicht, sodass die Extraktion nahe der Umgebungstemperatur erfolgen kann, um hitzeempfindliche Bestandteile zu schützen. Da es ungiftig ist und bei Druckentlastung verdampft, hinterlässt es einen lösungsmittelfreien Extrakt.

Wie wird die Selektivität der SFE gesteuert?

Durch Anpassen von Druck und Temperatur, wodurch sich die Dichte des Fluids und damit seine Lösungsmittelkraft ändert, und durch Zugabe einer kleinen Menge eines polaren Co-Lösungsmittels wie Ethanol, um die Extraktion auf polarere Verbindungen auszudehnen.