Trạng thái siêu tới hạn, carbon dioxide siêu tới hạn và ứng dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
BỘ MÔN: HÓA LÝ NÂNG CAO
TÊN ĐỀ TÀI:
TRẠNG THÁI SIÊU TỚI HẠN CỦA CO
2

VÀ ỨNG DỤNG
TP. HCM – 11/2013
1
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TRẠNG THÁI SIÊU TỚI HẠN CỦA
CÁC CHẤT
1.1. Định nghĩa
Trạng thái siêu tới hạn là trạng thái của một chất, hợp chất hay hỗn hợp mà nhiệt
độ và áp suất tồn tại của nó trên điểm tới hạn, nơi mà sự khác biệt giữa pha lỏng và
pha khí không tồn tại.[9]
Sự sôi bắt đầu từ điểm ba, kéo dài phân chia hai khu vực của pha lỏng và pha
khí, cuối cùng kết thúc tại điểm tới hạn. Tại và trên điểm tới hạn ranh giới chia pha
không còn nữa, pha lỏng và pha khí nằm cân bằng tao thành một pha duy nhất – chất
lỏng siêu tới hạn.
Hình 1.1. Giản đồ pha nhiệt độ - áp suất của carbon dioxide.
1.2. Lịch sử phát triển
2
Năm 1822, Baron Charles Cagniard de la Tour đã phát hiện ra chất lỏng siêu tới
hạn trong khi thực hiện các thí nghiệm thùng pháo của mình. Nghe thấy chỗ gián đoạn
âm thanh của một quả bóng đá lửa trong một khẩu pháo kín chứa đầy chất lỏng ở nhiệt
độ khác nhau, ông đã quan sát nhiệt độ tới hạn. Trên nhiệt độ này, mật độ của chất
lỏng và các giai đoạn khí bằng nhau và sự khác biệt giữa chúng biến mất, kết quả hình
thành một lưu chất siêu tới hạn.[8]
Năm 1822-1823, ông nghiên cứu và tìm được nhiệt độ tới hạn của nước khá

chính xác là 362
o
C.
Năm 1879, Hannay và Hogarth đã nghiên cứu các solubilities (II) clorua coban,
sắt (III) clorua, kali bromua và iodua kali trong ethanol siêu tới hạn (T
c
=243
o
C, P
c
=63
atm) và phát hiện ra rằng nồng độ clorua kim loại trong ethanol siêu tới hạn cao hơn
nhiều so với áp lực hơi của họ một mình sẽ dự đoán. Họ cũng tìm thấy rằng tăng áp
lực gây ra các chất tan hòa tan và giảm áp suất gây ra các vật liệu hòa tan kết tủa như
một "tuyết". [9]
Cùng năm đó, Buncher báo cáo về khả năng hòa tan của chất lỏng siêu tới hạn
CO
2
.
Từ năm 1980, đã được phát triển nhanh chóng khai thác lưu chất siêu tới hạn
(Supercritical fluid - SF), cho việc khai thác các cholesterol hoa bia, từ bơ, nước hoa
và mùi vị "từ các sản phẩm tự nhiên, dung môi còn lại và monome từ polymer,và các
axit béo không bão hòa từ dầu cá. [9]
1.3. Tính chất [1]
Lưu chất siêu tới hạn mang tính chất trung gian giữa chất lỏng (hòa tan chất
khác) và chất khí (dễ khuếch tán).
1.3.1. Hằng số tới hạn
Điểm tới hạn của một chất được xác định bởi nhiệt độ và áp suất, tại đó trạng
thái pha lỏng và pha khí không thể phân biệt.
Khi một chất bị nén và gia nhiệt đến một áp suất và nhiệt độ cao hơn điểm tới

hạn thì chất đó chuyển sang một trạng khác được gọi là trạng thái siêu tới hạn. Nhiệt
độ, áp suất và thể tích mol của một chất ở điểm tới hạn được gọi là nhiệt độ tới hạn
3
(Tc), áp suất tới hạn (Pc) và thể tích mol tới hạn (Vc) tương ứng. Các tham số trên
được gọi là hằng số tới hạn. Mỗi chất có một hằng số tới hạn nhất định.
Bảng 1.1. Nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn của một số chất.[8]
Chất lỏng Nhiệt độ tới hạn (K) Áp suất tới hạn (atm)
Carbon dioxide 304,1 72,8
Nước 647,096 217,755
Methane 190,4 45,4
Ethane 305,3 48,1
Propane 369,8 41,9
Ethylene 282,4 49,7
Propylene 364,9 45,4
Methanol 512,6 79,8
Ethanol 513,9 60,6
Acetone 508,1 46,4
1.3.2. Tỷ trọng
Tỷ trọng của lưu chất siêu tới hạn sẽ thay đổi khi nhiệt độ và áp suất tương ứng
của môi trường thay đổi.
Trong mọi trường hợp, sự gia tăng nhiệt độ dẫn đến sự giảm tỷ trọng. Tỷ trọng
của lưu chất biến đổi nhanh ở vùng nhiệt độ và áp suất gần điểm tới hạn.
Bảng 1.2. So sánh đặc tính vật lý của chất lỏng, chất khí và chất lỏng siêu tới hạn[8]
Đặc tính vật lý Tỷ trọng (kg/m
3
) Độ nhớt (µPa.s)
Hệ số khuếch tán
(mm
2
/s)

Chất khí 1 10 1-10
Lưu chất siêu tới hạn 100-1000 50-100 0,01-0,1
Chất lỏng 1000 500-1000 0,001
4
Khi tỷ trọng của lưu chất siêu tới hạn có giá trị tương đương với tỷ trọng của chất
đó ở trạng thái lỏng thì chất lỏng siêu tới hạn hoạt động như dung môi lỏng. Tuy
nhiên, khi nhiệt độ rút gọn tăng đến giá trị khoảng 1,6, chất lỏng siêu tới hạn trở nên
giống chất khí do sự giãn nở tăng cùng với sự tăng nhiệt độ.
1.3.3. Hằng số điện môi
Tại áp suất cao, chất khí không còn tồn tại ở trạng thái khí lý tưởng do sự tăng
cường liên kết vật lý giữa các ion, các lưỡng cực, các lưỡng cực tạm thời và nhiều cực
ảnh hưởng tới các tương tác phân tử trong hệ. Năng lượng tương tác (Eq) giữa các
điện tích q1, q2 được xác định bởi một hàm của hằng số điện môi (ε) và khoảng cách
giữa các điện tích (r).
Hằng số điện môi tĩnh là một thông số hiệu quả để đánh giá đặc tính dung môi
của chất lỏng có cực như ethanol, methanol và nước. Hằng số điện môi cũng là thông
số phụ thuộc vào tỷ trọng và có thể thay đổi bằng cách hiệu chỉnh nhiệt độ và áp suất
của hệ. Hằng số điện môi của chất lỏng siêu tới hạn là một thông số quan trọng để ước
lượng sự tăng cường liên kết nội phân tử thông qua tương tác lưỡng cực – lưỡng cực.
1.3.4. Đặc tính chuyển động
 Độ nhớt
Độ nhớt là một thông số quan trọng dùng để đánh giá sự chuyển động của chất
lỏng trong hệ thống. Độ nhớt của chất khí tăng khi nhiệt độ tăng trong một khoảng áp
suất nhất định. Tuy nhiên, độ nhớt của chất lỏng siêu tới hạn lại giảm khi tăng nhiệt độ
trong một khoảng áp suất nhất định.
Đối với lưu chất ở trạng thái siêu tới hạn, khi áp suất của hệ càng tăng thì tỷ
trọng của nó cũng tăng và đạt giá trị bằng với tỷ trọng của chất đó ở trạng thái lỏng.
Trong khi đó, độ nhớt của lưu chất siêu tới hạn lại tăng chậm hơn và vẫn chưa đạt đến
độ nhớt của chất đó ở trạng thái lỏng.
 Khả năng khuếch tán

Khả năng khuếch tán là một thông số quan trọng đánh giá hiệu quả trích ly của
lưu chất siêu tới hạn.
5
Khả năng khuếch tán của một chất ở trạng thái siêu tới hạn cao hơn so với chất
đó ở trạng thái lỏng, vì vậy mà khả năng truyền khối của lưu chất siêu tới hạn cũng cao
hơn.
Khả năng khuếch tán của lưu chất siêu tới hạn tăng khi nhiệt độ tăng và giảm
khi áp suất tăng.
1.3.5. Nhiệt dung riêng và sự dẫn nhiệt
Các thông số về nhiệt dung riêng và sự dẫn nhiệt được dùng để mô tả cách truyền
nhiệt trong hệ. Trong vùng tới hạn, nhiệt dung đẳng áp rất lớn và đạt đến giá trị cực đại
rồi giảm dần về giá trị ổn định. Tuy nhiên, nhiệt dung đẳng tích chỉ thay đổi rất ít trong
vùng tới hạn.
Hình 1.2. Nhiệt dung riêng của CO
2
theo áp suất ở 320K.
Hầu hết hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng siêu tới hạn tăng với sự tăng nhiệt độ và
tỷ trọng của hệ. Bảng thể hiện số liệu về hệ số dẫn nhiệt của nước và CO
2
như một hàm
của nhiệt độ ở vài áp suất.
Bảng 1.3. Hệ số dẫn nhiệt của CO
2
và nước.
Chất
T = T
c
+ 20 K T = T
c
+ 100 K T

c
(K)
P = 0,1 MPa P = 10 MPa P = 0,1 MPa P = 10 MPa
CO
2
18,8 51,1 25,5 31,9 304,1
Nước 54,0 67,8 63,7 73,0 647,1
1.4. Ứng dụng
6
Hiện nay, việc sử dụng lưu chất siêu tới hạn đang được nghiên cứu và áp dụng
trong nhiều lĩnh vực:
• Nước và CO
2
siêu tới hạn được dùng nhiều trong trích ly, tẩy rữa, dung môi
cho phản ứng hữu cơ (Hóa học xanh).
• Ethylene và propylene được dùng nhiều trong các hệ thống polymer, vừa làm
dung môi, vừa làm tác chất phản ứng.
• Khử ô nhiễm cho đất bị nhiễm xạ.
7
CHƯƠNG 2: TRẠNG THÁI SIÊU TỚI HẠN CỦA CO
2
2.1. Định nghĩa
CO
2
đạt trạng thái siêu hạn dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao hơn nhiệt độ
tới hạn ( T
c
= 304.1 K) và áp suất tới hạn ( P
c
=73.8 bar). Tại trạng thái này CO

2
mang
hai đặc tính: Đặc tính phân tách của quá trình trích ly và đặc tính phân tách của quá
trình chưng cất
Hình 2.1. Giản đồ pha nhiệt độ -áp suất của CO
2
2.2. Lịch sử của phương pháp SCO
2
[3]
Những đặc tính của khí nén CO
2
đã được quan tâm cách đây hơn 130 năm.
Năm 1861, Gore là người phát hiện ra CO
2
lỏng có thể hoà tan comphor và naphtalen
một cách dễ dàng và cho màu rất đẹp nhưng lại khó hoà tan các chất béo. Tuy nhiên,
từ năm 1875-1876 Andrew lại là người nghiên cứu về trạng thái siêu tới hạn của CO
2
,
tức là CO
2
chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí nhưng vẫn chưa đạt ở dạng khí
hoàn toàn mà ở điểm giữa của hai trạng thái lỏng- khí. Những kết quả của ông đo về
áp suất, nhiệt độ CO
2
ở trạng thái này rất gần với các số liệu mà hiện nay đang sử
dụng. Một thời gian sau, Buchner (1906) cũng công bố về một số hợp chất hữu cơ khó
bay hơi nhưng lại có khả năng hoà tan trong SCO
2
cao hơn nhiều trong CO

2
lỏng. Năm
1920 – 1960 hàng loạt các công trình nghiên cứu về dung môi ở trạng thái siêu tới hạn
ra đời. Đó là các dung môi như: etanol, metanol, di-ethyl eter… và các chất tan dùng
để nghiên cứu: các chất thơm, tinh dầu, các dẫn xuất halogen, các tri-glyxerit và các
8
hoạt chất hữu cơ khác. Mặc dù vậy CO
2
vẫn được lựa chọn dùngự trong phương pháp
này vì nó có các tính chất mà dung môi khác không có. Cho đến thập kỷ 80, công
nghệ SCO
2
mới thật sự phổ biến và được nghiên cứu một cách sâu rộng hơn.
2.3. Các thông số vật lý
2.3.1. Tỷ trọng và khả năng hòa tan
Tại điểm tới hạn CO
2
, không có sự khác biệt nào về tỷ trọng và hai pha trở
thành một pha lỏng với tỷ trọng tương ứng là p
c
=0.47 g.ml
-1
.
Ở nhiệt độ 310K và vùng
áp suất lân cận áp suất tới hạn, đường thẳng gần như thẳng đứng, đồng nghĩa với việc
môt sự thay đổi nhỏ về áp suất cũng có thể gây ra một sự thay đổi lớn về tỷ trọng của
pha lỏng siêu tới hạn. Ở nhiệt độ 400K, tỷ trọng tăng tuyến tính với áp suất, khi đó lưu
chất trở nên giống chất khí.
Khả năng hòa tan các chất của các lưu chất siêu tới hạn phụ thuộc vào nhiệt độ
và áp suất. Ở áp suất thấp, khả năng hòa tan của CO

2
siêu tới hạn giảm một cách đáng
ngạc nhiên khi tăng nhiệt độ. Tuy nhiên ở áp suất cao, khả năng hòa tan lại tăng theo
nhiệt độ.
Hình 2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất đến khả năng hòa tan của Naphtalene
trong CO
2
2.3.2. Độ nhớt và độ khuếch tán.
Độ nhớt và khả năng khuếch tán là hàm số của tỷ trọng. Do tỷ trong phụ thuộc
rất nhiều vào áp suất, các thông số hóa lý này cũng phụ thuộc nhiều vào áp suất.
9
Hình 2.3. Ảnh hưởng nhiệt độ và áp suất đến độ nhớt của CO
2
Hình 2.4. Ảnh hưởng nhiệt độ và áp suất lên độ khuếch tán của CO
2
2.3.3. Hằng số điện môi
Mặc dù được gọi là hằng số nhưng giá trị hằng số điện môi của nhiều lưu chất
siêu tới hạn hoàn toàn không phải là một hằng số, mà biến thiên theo áp suất và nhiệt
độ. Đối với các lưu chất siêu tới hạn kém phân cực như CO
2
thì sự biến đổi hằng số
điện môi là không lớn lắm.
Bảng so sánh một số tính chất tới hạn của một số chất ở trạng thái siêu tới hạn,
CO
2
có điểm tới hạn thấp hơn đáng kể so với các dung môi hữu cơ thông dụng và
nước. Do vậy, việc sử dụng CO
2
siêu tới hạn trong thực tiễn là nhiều hơn so với nước
10

siêu tới hạn hay ethanol siêu tới hạn. Trường hợp N
2
O có điểm tới hạn (T
c
= 309.7 K;
P
c
=71.7 atm;p
c
=0.45 g.ml-
1
) tương tự CO
2
, có tính chất dung môi tốt hơn CO
2
siêu tới
hạn, nhưng dễ gây hỗn hợp nổ với các chất hữu cơ, phải có phương pháp đặc biệt để
sử dụng N
2
O siêu tới hạn.
Bảng 2.1. Tính chất của một số chất ở trạng thái siêu tới hạn
2.4. Ưu điểm của dung môi SCO
2
[4]
Tính chất hoá lý của SCO
2

CO
2
ở trạng thái siêu tới hạn có các đặc tính nổi bật như:

- Sức căng bề mặt thấp
- Độ linh động cao
- Độ nhớt thấp
- Tỉ trọng xấp xỉ tỉ trọng của chất lỏng
- Khả năng hòa tan dễ điều chỉnh bằng nhiệt độ và áp suất
Ưu điểm so với các dung môi khác:
- CO
2
là một chất dễ kiếm, rẻ tiền vì nó là sản phẩm phụ của nhiều ngành công
nghệ hoá chất khác.
11
- Là một chất trơ, ít có phản ứng kết hợp với các chất cần tách chiết.
- Không bắt lửa, không duy trì sự cháy.
- Không làm ô nhiễm môi trường.
- CO
2
không độc với cơ thể, không ăn mòn thiết bị.
- Có khả năng hoà tan tốt các chất tan hữu cơ ở thể rắn cũng như lỏng, đồng thời
cũng hoà tan lẫn cả các chất thơm dễ bay hơi. Có sự chọn lọc khi hoà tan,
không hòa tan các kim loại nặng và dễ điều chỉnh các thông số trạng thái để có
thể tạo ra các tính chất lựa chọn khác nhau của dung môi.
- Khi CO
2
hoá hơi không để lại cặn độc hại.
- Các chất có khả năng tan tốt trong SCO
2
- Các aldehyde, ketone, ester, alcohol, và các halogen-cacbon có phân tử lượng
nhỏ và trung bình. Các hydrocacbon mạch thẳng, không phân cực, phân tử
lượng thấp và có mạch cacbon dưới 20, các hydrocacbon thơm có phân tử
lượng nhỏ.

12
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÁCH CHIẾT BẰNG CO
2
SIÊU TỚI HẠN
3.1. Đặt vấn đề
Công nghệ chiết xuất siêu tới hạn (SFE) dùng dung môi CO
2
đã được áp
dụng thành công trong việc tách chiết các hoạt chất trong tự nhiên sử dụng
làm nguyên liệu phục vụ công nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm. So
với các phương pháp chiết xuất truyền thống, SFE có nhiều ưu điểm vượt trội
như độ tinh khiết cao, không tồn dư các dung môi hóa chất độc hại trong sản
phẩm, hoạt chất ít bị phân hủy, giá thành thấp, thân thiện với môi trường và sức
khỏe con người Với những tiêu chí quan trọng này, SFE đang là công nghệ
được nghiên cứu, ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm thuốc, mỹ phẩm và
thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên.
3.2. Khái niệm chiết xuất siêu tới hạn (SFE)
Là quá trình phân tách một hay một số chất từ hỗn hợp (dược liệu, hỗn
hợp nguyên liệu) bằng cách sử dụng chất lỏng CO
2
siêu tới hạn như một dung môi.
Khi ở trạng thái này, CO
2
có đặc tính về độ tan tương tự như một chất lỏng
đồng thời có khả năng khuyếch tán và độ nhớt gần với chất khí, nhờ vậy chúng có
khả năng khuyếch tán và hòa tan nhanh các hoạt chất trong dược liệu [5].
Gore (1891) là người đầu tiên phát hiện ra khả năng hòa tan tốt của Naphtalen
và Camphor trong CO
2
lỏng. Sau ñó Andrews (1875) đã nghiên cứu về đặc tính

của CO
2
ở trạng thái siêu tới hạn. Tuy nhiên, đầu những năm 1970, công nghệ
chiết xuất các hợp chất tự nhiên bằng dung môi CO
2
siêu tới hạn (SC-CO
2
) mới
thực sự phát triển và đi vào ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm,
dược phẩm như: loại cafein trong cà phê và chè xanh, chiết xuất dầu vừng đen,
chiết polyphenol từ chè xanh, loại bỏ cholesterol trong thực phẩm, loại alcol
trong ñồ uống, chiết xuất phẩm màu, chiết xuất các hoạt chất chống oxy hóa,
chiết xuất tinh dầu, hương liệu từ thực vật sử dụng trong mỹ phẩm, thực phẩm
3.3. Nguyên lý của phương pháp
CO
2
được đưa lên nhiệt độ, áp suất cao hơn nhiệt độ, áp suất tới hạn của nó
(trên TC= 310C, PC = 73,8 bar), CO
2
sẽ chuyển sang rạng thái siêu tới hạn. Tại trạng
thái này CO
2
mang hai đặc tính: Đặc tính phân tách của quá trình trích ly và đặc tính
13
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 CO
2
chuyển sang dạng khí ra ngoài
còn sản phẩm được tháot 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.
CO
2
siêu tới hạn từ bộ phận nén (compressor) qua bộ phận chiết (extractor) sẽ
cuốn theo hương liệu, khi qua bộ phận giảm áp ( pressure reduction) thì hương liệu sẽ
kết tụ lại trong bộ phận tách (separator) và đi ra ngoải. CO2 được nén lại tại bộ phận
nén và tiếp tục quy trình.
3.4. Ưu điểm của SC-CO
2
trong chiết xuất hoạt chất tự nhiên
CO
2
có điểm tới hạn thấp (nhiệt độ gần như ở nhiệt độ phòng, áp suất thấp). Vì
vậy, các hoạt chất ít bị oxy hóa hay phân hủy bởi nhiệt độ và oxy hòa tan, ngoài
ra vấn đề thiết kế hệ thống chiết xuất đảm bảo đủ áp lực siêu tới hạn cũng dễ
dàng hơn nên khả năng ứng dụng cho quy mô sản xuất công nghiệp cũng thuận
lợi.
 Sản phẩm sau khi chiết xuất không còn tồn dư dung môi vì CO
2
dễ dàng
chuyển sang trạng thái khí và bay hơi toàn bộ sau khi giảm áp suất, nhiệt độ xuống
dưới ñiểm tới hạn. Vì vậy, chiết xuất theo phương pháp này rất phù hợp với các
sản phẩm dùng làm thực phẩm, thuốc, mỹ phẩm.
 Khả năng chiết xuất chọn lọc do:
- Độ tan của SC-CO
2
thay ñổi khi áp suất và nhiệt độ đạt siêu tới hạn, vì vậy
nó sẽ hòa tan chọn lọc các chất khác ở nhiệt độ, áp suất tương ứng.
Thông thường, các tinh dầu dễ bay hơi có thể được chiết xuất ở áp suất
dưới 100bar, trong khi các chất béo được chiết xuất ở áp suất cao hơn.

14
- Dung môi SC-CO
2
sẽ phân cực hơn khi được hòa trộn với các dung môi bổ trợ
phân cực như: methanol, ethanol, vì vậy khả năng hòa tan các hợp chất sẽ
đa dạng hơn. Tuy nhiên, các dung môi bổ trợ có thể làm thay đổi điểm tới
hạn của CO
2
, do đó trong thực nghiệm cần phải khảo sát tỷ lệ dung môi bổ trợ
thích hợp để ít ảnh hưởng đến điểm tới hạn.
 Thời gian chiết xuất ngắn:
Do chất lỏng siêu tới hạn có hệ số khuyếch tán cao hơn chất lỏng, trong khi độ
nhớt thấp, sức căng bề mặt nhỏ nên khả năng khuyếch tán của dung môi vào trong tế
bào nhanh hơn, vì vậy thời gian chiết xuất ñược rút ngắn hơn chất lỏng thông thường.
 Không thay đổi hoặc mất hương thơm, màu sắc tự nhiên ban đầu của
hoạt chất. Không tạo ra mùi, vị lạ do SC-CO
2
là chất trơ, không mùi vị và
bay hơi hoàn toàn khi thay ñổi trạng thái siêu tới hạn.
 CO
2
không ăn mòn thiết bị, không gây cháy nổ trong quá trình vận hành, an
toàn, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ, dễ kiếm, ngoài ra có thể tái
sử dụng trong thời gian dài.
3.5. Tách chiết các hoạt chất sử dụng trong dược phẩm
Với nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống, chiết xuất siêu
tới hạn đang được ứng dụng phổ biển ñể chiết xuất các hoạt chất từ thảo mộc. Các
chất không bền với nhiệt, dễ bị oxy hóa,… rất phù hợp với công nghệ này. Người
ta còn dùng dung môi SC-CO
2

để chiết xuất Vinlastin - hoạt chất chống ung thư từ
cây dừa cạn [6], chiết xuất taxol từ vỏ cây thủy tùng, chiết xuất maytansin từ
cây Maytenus senegalensis, chiết xuất các hoạt chất từ cây bạch quả (Gingko
biloba) có tác dụng chống oxy hóa, chống thiểu năng tuần hoàn não, cải thiện trí
nhớ
3.6. Tách loại bỏ cafein trong chè xanh và cà phê
Hiện nay, cà phê (Coffea sp.), chè (Camellia sinensis) là những đồ uống
ñược sử dụng phổ biến ở các nước Âu, Mỹ,… Nhưng do có hàm lượng cafein cao -
gây kích thích thần kinh trung ương, mất ngủ, lo âu, bồn chồn, nhịp tim
nhanh,… để khắc phục tác dụng không mong muốn, người ta sử dụng công
nghệ chiết xuất bằng SC-CO
2
để loại bỏ, hạ thấp hàm lượng cafein, còn dưới 0,1%
mà vẫn giữ nguyên hương vị tự nhiên ban đầu. Vì vậy, các sản phẩm cà phê không
cafein đang dần thay thế các sản phẩm truyền thống [6]
3.7. Chiết xuất các dầu thực vật
Dầu thực vật bản chất là các triglycerid của glycerin và các acid béo no chiếm
tỷ lệ cao, khi dùng các phương pháp chiết xuất truyền thống như: nhiệt khô, nhiệt ẩm,
15
… thường thu được sản phẩm có chất lượng không ổn định do quá trình oxy hóa bởi
oxy, vết kim loại, nhiệt độ,… làm cho sản phẩm dễ bị ôi khét. Công nghệ chiết
xuất siêu tới hạn sử dụng SC-CO2 đã khắc phục được những nhược điểm này.
Ở Hàn Quốc, người ta đã chiết được dầu hạt vừng đen (Sesamum indicum L.)
công suất 15.000 tấn/năm cung cấp cho thị trường nội địa và xuất khẩu. Sản
phẩm thu được có hàm lượng alpha tocopherol cao hơn hẳn so với sản phẩm sử
dụng công nghệ chiết xuất truyền thống [7].
3.8. Chiết xuất các tinh dầu, chất thơm trong dược liệu
Với đặc tính rất khó tan trong nước, tan trong cồn và các dung môi hữu
cơ, đặc biệt tan tốt trong SC-CO
2

, tinh dầu và chất thơm trong dược liệu đã
được chiết xuất hiệu quả bằng phương pháp chiết xuất siêu tới hạn. Ưu điểm lớn
nhất của phương pháp này trong chiết xuất tinh dầu, hương liệu là: hiệu suất
chiết xuất cao hơn so với phương pháp cất kéo hơi nước hoặc dung môi trong (bảng 2)
Hiệu suất
Tên dược liệu
Cất kéo hơi nước SCF
Gừng (Gingiber officinalis) 1.1 4.6
Thì là (Cuminium cyminum) 3.6 14
Hương thảo (Rosemary officinalis) 1.4 7.5
Cây xô thơm (Salva officinalis) 1.1 4.3
Cây húng quế (Ocimum basilicum) 0.5 1.3
Hồ tiêu (Piper lolot) 2.6 18
Cà rốt (Daucus carota) 0.5 3.3
Ngoài ra, sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao, vẫn giữ ñược hương thơm
đặc trưng của dược liệu, đặc biệt các tinh dầu dễ bị oxy hóa, không bền bởi
nhiệt như tinh dầu tỏi (Allium sativum), tinh dầu quý hiếm như tinh dầu hương bài
(Vetiveria zanioides), tinh dầu trầm hương (Aquilaria crassna). đây là những
hương liệu được sử dụng phổ biến trong đời sống.
16

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trương Vĩnh Lộc, “ Ứng dụng kỹ thuật trích ly carotenoids từ thực vật bằng lưu
chất siêu tới hạn”, Đồ án chuyên ngành Công nghệ Thực Phẩm, Đại học Bách
Khoa TP HCM, 2011.
[2] Muslim Dvoyashkin, “Introduction to supercritical fluids”. Internet: www.uni-
leipzig.de/~pore/files/3rd_irtg /dvoyashkin.pdf
17
[3] S.S.H.Rizvi, Al Benado. (1986). Supecritical fluid extraction: Fundamental
principle and Modeling Methods. Food Technology. 40(6) 55-65.

[4] S.S.H. Rizvi. Supercritical fluid Processing of food and biomaterials.
[5] Lawrence D.V.: Isolation aromatic materials from natural plant products in A
Manual on the Essential Oil Industry. Desilva, K.T., ED., UNIDO, Vienna, Austria,
1995, pp.57-154
[6] Mukhopadhyay M.: Natural extracts using supercritical carbon dioxide. CRC
Press 2000.
[7] Ju Y.W., Byun S.Y.: Supercritical CO2 extraction of sesame oil with high
content of tocopherol. K.J Biotechnol. Bioeng, 2005, 20(3), pp.210-214.
[8] />[9] />TH%E1%BB%82-V%E1%BB%80-CH%E1%BA%A4T-L%E1%BB%8ENG-SIEU-T
%E1%BB%9AI-H%E1%BA%A0N
18