《超临界萃取》PPT课件.ppt

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1、超临界萃取技术1超临界流体萃取的简介 超临界流体萃取(Supercritical fluidextraction，简称SFE)是用超临界条件下的流体作为萃取剂，由液体或固体中萃取出所需成分(或有害成分)的一种分离方法。超临界流体(Supercritical fluid，简称SCF)是指操作温度超过临界温度和压力超过监界压力状态的流体。在超临界状态下的流体，具有接近于液体的密度和类似于液体的溶解能力，同时还具有类似于气体的高扩散性、低粘度、低表面张力等特性。因此SCF具有良好的溶剂特性，很多固体或液体物质都能被其溶解。常用的SCF有二氧化碳、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和氨等其中以二氧化碳最为常用。由

2、于SCF在溶解能力、传递能力和溶剂回收等方面具有特殊的优点而且所用溶剂多为无毒气体避免了常用有机溶剂的污染问题。早在100多年前，人们就观察到临界流体的特殊溶解性能，但在相当长时间内局限于实验室研究及石油化工方面的小型应用。直到20世纪70年代以后才真正进入发展高潮。1978年召开了首届专题讨论会，1979年首台工业装置投入运行，标志着超临界萃取技术开始进入工业应用。超临界萃取之所以受到青睐，是由于它与传统额液-液萃取或浸取相比，有以下优点：萃取率高；产品质量高；萃取剂易于回收；选择性好。2超临界萃取的基本原理 21超临界流体特性所谓超临界流体（SCF），是指一类压强高于临界压强Pc,温度高于

3、临界温度Tc，的流体，这种流体既不是液体，也不是气体，是一类特殊的流体。表表1 超临界流体的物性及与普通流体物性的比较超临界流体的物性及与普通流体物性的比较 表1将超临界流体的这些物性与气体、液体的相应值作了比较。从表中可以看出：超临界流体的密度接近于液体密度，而比气体密度高得多。另一方面超临界流体是可压缩的，但其压缩性比气体小得多；超临界流体的扩散系数与气体的扩散系数相比要小得多，但比液体的扩散系数又高得多；超临界流体的粘度接近于气体的粘度，而比液体粘度低得多。超临界萃取原理 超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。

4、当气体处于超临界状态时，成为性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，粘度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10100倍；因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力，能够将物料中某些成分提取出来。23萃取溶剂的选择 并非所有溶剂都适宜用作超临界萃取，超临界萃取对溶剂有以下要求:有较高的溶解能力且有一定的亲水亲油平衡；能容易地与溶质分离，无残留，不影响溶质品质；无毒，化学上为惰性，且稳定；来源丰富，价格便宜；纯度高。在所研究的超临界物质中，只有几种适用于超临界萃取的溶剂：二氧化碳、乙烷、乙烯，以及一些含氟的氢化合物，其中最理想的溶剂是二氧化碳，它几乎满足上述所有要求，它的临界

5、压强为，临界温度为31.16，目前几乎所有的超临界萃取操作均以二氧化碳为溶剂。易挥发，易于与溶质分离；粘度小，扩散系数高，有很高的传质速率；只有分子量低于500的低分于化合物才易溶于二氧化碳；中、低分子量的卤化物、醛、酮、酯、醇、醚易溶于二氧化碳；极性有机物中只有低分子者才溶于二氧化碳；脂肪酸和甘油三酯不易溶于二氧化碳，但单酯化作用可增加溶解度；同系物中溶解度随分子量的增加而降低；生物碱、类胡萝卜素、氨基酸、水果酸、氯仿和大多数无机盐不溶于二氧化碳其的主要特点是：3超临界流体萃取的特点 31萃取和分离合二为一 当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为

6、两相(气液分离)而立即分开，不存在物料的相变过程，不需回收溶剂，操作方便；不仅萃取效率高，而且能耗较少，节约成本。32压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数 临界点附近，温度压力的微小变化都会引起CO2密度显著变化，从而引起待萃物的溶解度发生变化。可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离；因此工艺流程短、耗时少。对环境无污染，萃取流体可循环使用，真正实现生产过程绿色化。33萃取温度低 CO2的临界温度为31.16。临界压力为，可以有效地防止热敏性成分的氧化和逸散，完整保留生物活性，而且能把高沸点、低挥发度、易热解的物质在其沸点温

7、度以下萃取出来。34 无毒、无污染 临界CO2流体常态下是气体，无毒，与萃取成分分离后，完全没有溶剂的残留，有效地避免了传统提取条件下溶剂毒性的残留。同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染。35超临界流体的极性可以改变 一定温度条件下，只要改变压力或加入适宜的夹带刑，即可提取不同极性的物质，可选择范围广。4超临界萃取流程 利用SCF的溶解能力随温度或压力改变而连续变化的特点，可将SFE过程大致分为两类，即等温变压流程和等压变温流程。前者是使萃取相经过等温减压，后者是使萃取相经过等压升(降)温、结果都能使SCF失去对溶质的溶解能力，达到分离溶质与回收溶剂的目的。典型的等温降压超临界萃取流

8、程见图1。图1 超临界萃取流程T进料萃取，P分离出料，TP溶剂加收 将二氧化碳气体压缩升温达到溶解能力最大的状态点1(即SCF状态)，然后加到萃取器与被萃取物料接触。由于SCF有很高的扩散系数，故传质过程很快就达到平衡。此过程维持压力恒定，则温度自然下降，密度必定增加，到状态点2，然后萃取物流进人分离器，进行等温减压分离过程，到状态点3，这时SCF的溶解能力减弱，溶质从萃取相中析出，SCF再进人压缩机进行升温加压，回到状态点1，这样只需要不断补充少量溶剂，过程就可以周而复始。5超临界萃取技术的应用 超临界萃取技术在食品工业中用于茶叶、咖啡豆脱咖啡因；食品脱脂；酒花有效成分提取；植物色素的萃取；

9、植物及动物油脂的萃取。在医药工业中用于酶、维生素等的精制；动植物体内药物成分的萃取；医药品原料的浓缩、精制；糖类与蛋白质的分离以及脱溶剂脂肪类混合物的分离精制等。在化妆品工业中用于天然香料的萃取；合成香料的分离精制；化妆品原料的萃取、精制。6应用前景 我国资源丰富，用超临界萃取有广泛的应用前景。许多都可以用超临界流体技术进行加工，如：银杏叶、鱼油、卵磷脂、沙棘油、川芎等。大力开展这方面的研究，能获得很高的经济效益。超临界萃取技术的应用，除对环境污染少、操作简便、温度低、省时、提高收率外，还能得到许多种常规法得不到的成分，这也为我国中药材化学成分的提取和分离提供了一种有效方法。相信随着人们对环境保护的日益重视和绿色时代的要求，超临界流体技术将促进其进一步的开发和利用谢谢大家！