A projekt célja

A projekt célja egy nagynyomású, alacsony hőmérsékletű, szuperkritikus extraktor kifejlesztése volt, amivel oldószer nélkül és hatékony lehet kinyerni olajat alacsony olajtartalmú magokból is. A megoldás lényege, hogy széndioxidot használ oldószerként szuperkritikus állapotban, mely során a visszanyerhető, biztonságos, nem toxikus széndioxidot alacsony hőmérsékleten használják, melyen az értékes hatóanyagok megőrződnek. Megoldást jelenthet azoknál a növényi magoknál, melyek alacsony olajtartalommal rendelkeznek. Ide tartozik pl. a csipkebogyó magja, amit csupán 5-8% olajtartalom jellemez, ezért hidegen préselése csak nagy veszteség mellett lehetséges. A berendezés maximum 400 baron tud működni, és az alapanyaghoz állíthatóak a működési paraméterek (nyomás, hőmérséklet, tartózkodási idő), garantálva a megfelelő minőségű olajat és kihozatali értéket.

A projekt főbb mérföldkövei

Előkészítés:

Jelenleg alacsony olajtartalmú olajos magvak olajtartalmának kinyerésére alapvetően két módszert alkalmaznak. Az egyik a szerves oldószeres extrakció, a másik a mechanikus sajtolás.

Az oldószerrel történő extrakció a legelterjedtebb olaj kinyerési technika, mivel szinte az olajtartalom 100%-át megkaphatjuk vele. Alkalmazása során jelentős mennyiségű illékony szerves vegyület kerül a légkörbe, melyek az emberi egészségre is veszélyt jelentenek. Az olaj kivonása az oldószer forralásával történik, ami a reakció hőmérsékletét akár 85°C-ra is emelheti, ezzel károsítva az értékes, hőérzékeny komponenseket, rontva a termék minőségét. A felhasznált oldószer ugyanakkor soha nem választható el tökéletesen az olajtól. Ezen oldószer maradványok veszélyességére való tekintettel, a késztermékben visszamaradó mennyiségüket törvényileg is korlátozzák.

A másik fő csoportba a mechanikus préselés tartozik. Itt oldószer alkalmazása nem történik, mely egyszerűbbé és biztonságosabbá teszi a folyamatot. Azon olajos magvak feldolgozásához ajánlják, melyek olajtartalma meghaladja a 20%-ot. Hátránya, hogy alacsonyabb kihozatal érhető el vele, mint az oldószeres extrakcióval, viszont a kapott olaj magas tisztaságú és minőségű.

A két módszer hátrányait küszöböli ki és előnyeit kombinálja a szuperkritikus extrakció eljárása, ahol az oldószert szuperkritikus fázisban (sem nem folyadék, sem nem gáz — hanem mindkettő tulajdonságait egyesíti) használjuk, ehhez – a felhasznált anyag fizikai jellemzőinek függvényében – ugyanakkor nagyon magas nyomás (200-400 bar) szükséges, ami jelentős műszaki kihívást jelent. Az eljárásban használt egyik ígéretes oldószer a széndioxid, amely szobahőmérsékleten és légköri nyomáson gáz, de a kritikus pontot (ahonnan már szuperkritikus állapotba kerül) alacsony hőmérséklet (31°C felett) és nyomás (74 bar felett) kombináción eléri.

Szakmai előrehaladás és kutatási tevékenységek:

Kutatási munka alatt összehasonlító vizsgálatokat végeztek, mely során a különböző kinyerési módokat (hidegen sajtolás, szuperkritikus és oldószeres extrakció) és a velük kapott olajokat vetették össze. A kísérletekhez olyan növények magjaira esett a választásuk, melyek olajtartalma alacsony, de zsírban oldódó hatóanyagtartalma magas, így egészség-megőrzési szempontból fogyasztásuk nagy jelentőséggel bír. Ide tartozik pl. a csipkebogyó-, a homoktövis- és a máriatövismag. A kutatás során megterveztek egy nagynyomáson (max. 400 bar), alacsony hőmérsékleten (max. 50°C), működő piacképes szuperkritikus folyamatos extraktort. A kutatás utolsó szakaszában beüzemelték a szuperkritikus folyamatos extraktort, extrakciós kísérleteket végeztek, majd a kísérletek eredményeit értékelték. Az eredmények alapján gyártás és gyártási költség optimalizálást végezték.

A projekt gyakorlati eredményei

A projekt eredménye egy nagynyomású, alacsony hőmérsékletű, piacképes szuperkritikus folyamatos extraktor. A berendezés 1 darab függőleges tengely elrendezésű vastag falú csőextraktorból, a hozzájuk csatlakoztatott 2 db szeparátorból és 1 darab széndioxid tartályból áll. A berendezés üzemi nyomása 400 bar. A széndioxidot egy speciális széndioxid kompresszor sűríti nagy nyomásra, valamint egy hűtő hűti le, hogy megfelelő, fluid állapotba kerüljön. Az így előkészített oldószer jut az extraktorba, amiben található egy, erre a célra kialakított rozsdamentes kosár. Ebbe kerül az őrölt mag, mint nyersanyag, és az extraktor megfelelő kialakítása biztosítja, hogy ne mosódjon ki. Üzem közben a fluid állapotú széndioxid áthalad ezen az ágyon és kiextrahálja az olajat a magból, az olaj és a széndioxid elválasztása két lépcsős nyomás csökkentéssel a két, sorba kötött szeparátorban történik. A szeparátorból kiengedve légköri nyomásra kerül a termék, ahol a széndioxid gáznemű, így távozik, biztosítva azt, hogy nincs oldószer maradék. A berendezés fő üzemi paramétereit, a nyomást, hőmérsékletet, tartózkodási időt és széndioxid áramlási sebességet, a működési határokon belül, az adott nyersanyagra optimalizáltan lehet beállítani. Szenzorok és biztonsági szelepek garantálják a biztonságos működést, ami ezen nagynyomáson elengedhetetlen.

A 400 bar névleges üzemi nyomás – amelyet az irodalmi adatok is indokolnak – elengedhetetlen ahhoz, hogy a berendezés különféle magfajtákat tudjon feldolgozni és jó minőségű olajat állítson elő. Ez jelentős tervezési kihívást jelentett, különösen olyan szerelvények kiválasztásában és beszerzésében, amelyek tartósan képesek elviselni ekkora terhelést, és megfelelnek az üzemeltetési követelményeknek is.