Süperkritik karbon dioksit ekstraksiyon metodu ile atık çay lifleri ve saplarından kafein eldesi

Kafein (C8H10O2N4) temel yapısını pürinin oluşturduğu bir alkoloiddir. Çay, kahve, kola nut, mate (Paraguay çayı) ve az miktarda kakaoda bulunur. Kafein en çok kolalı içeceklerde, uyarıcı ve kas gevşetici etkisinden dolayı da ilaç endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Kafein, sentetik metotlarla ve çay, kahve gibi bazı bitkilerden ekstraksiyonla olmak üzere iki yöntemle elde edilmektedir. Çayda kuru maddede kütlece % 3-4, çay saplarında yaklaşık % 1 oranında kafein bulunmaktadır. Yapılan deneysel çalışmada; hiçbir ekonomik değeri olmayan çay bitkilerinin sap ve lif atıkları kullanılmıştır. Süperkritik karbon dioksit ekstraksiyonu metodu ile çay atıklarından kafein ekstrakte edilmiş ve HPLC ile kantitatif analizi yapılmıştır.Deneysel çalışmalar sonucunda; ekstraksiyon süresi 420 dakika, karbon dioksit akış hızı 11 g/dakika, sıcaklık 60°C, basınç 250 bar, ortalama tanecik büyüklüğü 0,202 mm maksimum kafein verimini sağlayan optimum şartlar olarak tespit edilmiştir. Deneysel olarak belirlenen optimum şartlarda; çay saplarından 15,20 mg kafein/g kuru atık çay oranında kafein elde edilmiştir. İkinci çözücü etkisini incelemek için etanol kullanılmış ve optimum şartlar; etanol/ CO2 oranı 5,23 g etanol/100 g CO2, ekstraksiyon süresi 180 dakika, sıcaklık 65 °C, basınç 250 bar, ortalama tanecik büyüklüğü 0,202 mm olarak belirlenmiş ve bu şartlarda 14,95 mg kafein/g kuru atık çay oranında kafein elde edilmiştir. Etanol ilavesi ile daha kısa sürede daha fazla kafein ekstrakte edilebildiği gözlenmiştir. Ayrıca kütle transfer katsayısı için matematiksel model geliştirilmiştir. Basınç 250 bar, ortalama tanecik büyüklüğü 0,202 mm, CO2 akış hızı 10 g/dakika sabit tutularak gerçekleştirilen deneyler sonucunda 60°C için kütle transfer katsayısı kL=2,078.10-8 m/dakika, aynı sabit şartlarda kütlece %5 etanol, %95 CO2 ile ekstraksiyon tekrarlandığında kL=3,724.10-8 m/dakika olarak hesaplanmıştır. Dolayısıyla etanol kullanıldığında kütle transfer katsayısının yaklaşık 1,8 kat arttığı gözlenmiştir.