超临界萃取.ppt

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1、超临界流体萃取超临界流体萃取S Supercritical upercritical F F1uid 1uid E Extractionxtraction，SFESFE12/22/202212/22/20221 1 气体萃取气体萃取(Gas Extraction)(Gas Extraction)流体萃取流体萃取(F1uid Extraction)(F1uid Extraction)稠密气体萃取稠密气体萃取(Dense Gas Extraction)(Dense Gas Extraction)蒸馏萃取蒸馏萃取(DestractionDestraction)溶剂对固体和液体的萃取能力和选择性溶剂对

2、固体和液体的萃取能力和选择性12/22/202212/22/20222 2一、超临界流体一、超临界流体（S Superuperc critical ritical F Fluidluid，SCFSCF）超临界萃取（超临界萃取（S Supercritical upercritical F F1uid 1uid E Extractionxtraction，SFESFE）温度、压力略超过或靠近超临界温度温度、压力略超过或靠近超临界温度(TcTc)和临界压力和临界压力(Pc)(Pc)、介于气体和液体之间的流体介于气体和液体之间的流体1 1、超临界流体、超临界流体（SCFSCF）12/22/202212

3、/22/20223 3相相 密度密度(g/ml)(g/ml)扩散系数扩散系数(cm(cm2 2/s)/s)粘度粘度(g/cm.s)(g/cm.s)气体气体(G)(G)1010-3-3 1010-1-1 1010-4-4 超临界流超临界流(SCF)(SCF)0.30.30.9 0.9 1010-3-31010-4-4 1010-4-41010-3-3 液体液体(L)(L)1 11010-5-5 1010-2-2 物理性质物理性质特点：气液两重性特点：气液两重性，高渗透能力、低粘度高渗透能力、低粘度 密度与液体相近、密度与液体相近、优良的溶解能力优良的溶解能力12/22/202212/22/202

4、24 4 改变压力、温度、密度改变压力、温度、密度 溶解不同类型物质溶解不同类型物质 选择性提取选择性提取（目的）（目的）12/22/202212/22/20225 5 SCFSCF为萃取剂，萃取固体或液体中高沸点或热敏性成为萃取剂，萃取固体或液体中高沸点或热敏性成分，达到分离、纯化目的分，达到分离、纯化目的2 2、超临界萃取（、超临界萃取（SFESFE）12/22/202212/22/20226 62020世纪世纪7070年代，崭露头角，年代，崭露头角，环保、高效环保、高效萃取、石化、化学反应工程、材料科学、生物技术、环境工程等萃取、石化、化学反应工程、材料科学、生物技术、环境工程等领域发展

5、的主导领域发展的主导随着认识和研究的进一步深化，更广泛、深入应用随着认识和研究的进一步深化，更广泛、深入应用人类科技进步、经济发展产生深远的影响人类科技进步、经济发展产生深远的影响12/22/202212/22/20227 712/22/202212/22/20228 812/22/202212/22/20229 95 5）痕量）痕量:1010-9-93 3、优点、优点1 1）萃取时间短）萃取时间短:强穿透力、高溶解度，快速提取强穿透力、高溶解度，快速提取 4 4）低温）低温:解决热敏感目标物萃取难题解决热敏感目标物萃取难题3 3）有利环保）有利环保:解决有机溶剂对环境的污染解决有机溶剂对环境

6、的污染,保护健康保护健康2 2）萃取彻底）萃取彻底:提高后续分析准确性和可靠性提高后续分析准确性和可靠性12/22/202212/22/20221010与化学法萃取相比的优点与化学法萃取相比的优点接近室温接近室温(35(3540)40)及及COCO2 2气体笼罩下进行提取，气体笼罩下进行提取，有效地防止有效地防止热敏性物质的氧化和逸散热敏性物质的氧化和逸散最干净的提取方法：最干净的提取方法：不用有机溶剂不用有机溶剂,溶媒无残留；防止提取溶媒无残留；防止提取 过程对人体的毒害和对环境的污染过程对人体的毒害和对环境的污染 纯天然纯天然萃取、分离合二为一萃取、分离合二为一，含溶解物的，含溶解物的CO

7、CO2 2-SCF-SCF流经分离器，压力流经分离器，压力下降，下降，COCO2 2与萃取物迅速成为两相（气液分离），萃取与萃取物迅速成为两相（气液分离），萃取效率高、效率高、能耗少，节约成本能耗少，节约成本12/22/202212/22/20221111COCO2 2化学惰性：化学惰性：不活泼气体不活泼气体,萃取过程不发生化学反应萃取过程不发生化学反应,且属于不且属于不 燃性气体燃性气体,无味、无臭、无毒，安全性好无味、无臭、无毒，安全性好COCO2 2价格便宜，纯度高，易取，循环使用，价格便宜，纯度高，易取，循环使用，降低成本降低成本通过改变温度或压力达到萃取目的：通过改变温度或压力达到萃

8、取目的：压力固定，改变温度可将物质分离压力固定，改变温度可将物质分离温度固定，降低压力使萃取物分离温度固定，降低压力使萃取物分离工艺简单，萃取速度快工艺简单，萃取速度快。12/22/202212/22/202212124 4、超临界流体的选择原则、超临界流体的选择原则 化学性质稳定化学性质稳定：无腐蚀性，不与萃取物反应：无腐蚀性，不与萃取物反应 临界温度接近常温临界温度接近常温或操作温度或操作温度 操作温度低于操作温度低于萃取萃取溶质溶质的的分解变质温度分解变质温度 临界压力低临界压力低（节省动力）（节省动力）选择性高选择性高（易得到纯产品）（易得到纯产品）纯度高纯度高，溶解性能好，减少溶剂循

9、环用量，溶解性能好，减少溶剂循环用量 来源充足，价格便宜，无毒来源充足，价格便宜，无毒（食品和医药）（食品和医药）12/22/202212/22/202213135、常见的超临界流体、常见的超临界流体二氧化碳之三相二氧化碳之三相图图12/22/202212/22/20221414流体名称流体名称分子式分子式临界压力临界压力(bar)(bar)临界温度临界温度()()临界密度临界密度(g/cm(g/cm3 3)二氧化碳二氧化碳COCO2 272.972.931.231.20.4330.433水水H H2 2O O217.6217.6374.2374.20.3320.332氨氨NHNH3 3112

10、.5112.5132.4132.40.2350.235乙烷乙烷C C2 2H H6 648.148.132.232.20.2030.203乙烯乙烯C C2 2H H4 449.749.79.29.20.2180.218氧化二氮氧化二氮N N2 2O O71.771.736.536.50.4500.450丙烷丙烷C C3 3H H8 841.941.996.696.60.2170.217戊烷戊烷C C5 5H H121237.537.5196.6196.60.2320.232丁烷丁烷C C4 4H H101037.537.5135.0135.00.2280.22812/22/202212/22/

11、20221515为什么选用为什么选用COCO2 2？临界条件温和临界条件温和 无毒、阻燃、价廉易得无毒、阻燃、价廉易得 溶解能力强溶解能力强 化工、医药、食品等工业化工、医药、食品等工业12/22/202212/22/202216166 6、夹带剂、夹带剂单一超临界溶剂局限性单一超临界溶剂局限性 某些物质在纯超临界流体中某些物质在纯超临界流体中溶解度很低溶解度很低 只有效萃取亲脂性物质只有效萃取亲脂性物质 糖、氨基酸等极性物质，几乎不能萃取糖、氨基酸等极性物质，几乎不能萃取 选择性不高选择性不高 溶质溶解度对温度、压力的变化不敏感溶质溶解度对温度、压力的变化不敏感 溶质与超临界流体分离时耗费的

12、能量增加溶质与超临界流体分离时耗费的能量增加12/22/202212/22/20221717 纯流体中加入少量与被萃取物亲和力强的组分，提高纯流体中加入少量与被萃取物亲和力强的组分，提高 对被萃取组分的选择性和溶解度对被萃取组分的选择性和溶解度夹带剂夹带剂 改性剂改性剂(ModiferModifer)、共溶剂、共溶剂(CosolvertCosolvert)添加量一般添加量一般 临界流体临界流体1515夹带剂：夹带剂：甲醇、水、丙酮、乙醇甲醇、水、丙酮、乙醇 苯、甲苯、二氯甲烷、四氯化碳、正已烷、环己烷等苯、甲苯、二氯甲烷、四氯化碳、正已烷、环己烷等12/22/202212/22/2022181

13、8二、基本流程二、基本流程12/22/202212/22/2022191912/22/202212/22/2022202012/22/202212/22/20222121典型流程典型流程等温法或绝热法：等温法或绝热法：在一在一定温度下，使超临界流定温度下，使超临界流体和溶质减压，经膨胀体和溶质减压，经膨胀后分离，溶质由分离器后分离，溶质由分离器下部取出，气体经压缩下部取出，气体经压缩机返回萃取器循环使用机返回萃取器循环使用等压法：等压法：经加热、升温使经加热、升温使气体和溶质分离，从分离气体和溶质分离，从分离器下部取出萃取物，气体器下部取出萃取物，气体经冷却、压缩后返回萃取经冷却、压缩后返回萃

14、取器循环使用器循环使用吸附法：吸附法：在分离器中，经在分离器中，经萃取出的溶质被吸附剂吸萃取出的溶质被吸附剂吸附，气体经压缩后返回萃附，气体经压缩后返回萃取器循环使用。取器循环使用。12/22/202212/22/2022222212/22/202212/22/202223231 1、普通的间歇式萃取系统、普通的间歇式萃取系统 （a a）单级分离单级分离 （b b）两级分离两级分离 （c c）精馏精馏+分离分离1.1.萃取釜萃取釜 2.2.减压阀减压阀 3.3.分离釜分离釜 4.4.换热器换热器 5.5.压缩机压缩机 6.6.分离釜分离釜 7.7.精馏柱精馏柱12/22/202212/22/2

15、02224242 2半连续的超临界流体萃取系统半连续的超临界流体萃取系统 半连续超临界半连续超临界COCO2 2萃取萃取器萃取萃取器1.1.阀门阀门 2.2.吹扬器吹扬器 3.3.萃取釜萃取釜12/22/202212/22/202225253 3、液相物料连续逆流萃取系统、液相物料连续逆流萃取系统12/22/202212/22/202226264 4、多孔塔盘液相原料萃取系统、多孔塔盘液相原料萃取系统12/22/202212/22/20222727三、工业化超临界三、工业化超临界COCO2 2萃取设备萃取设备1.1.国产设备的生产情况国产设备的生产情况12/22/202212/22/20222

16、828压缩机压缩机 萃取釜萃取釜制冷制冷MVC-760LMVC-760L二氧化碳循环泵二氧化碳循环泵12/22/202212/22/20222929南通市华安超临界萃取有限公司南通市华安超临界萃取有限公司 12/22/202212/22/2022303012/22/202212/22/20223131美晨集团股份有限公司美晨集团股份有限公司12/22/202212/22/20223232南通市华安超临界萃取有限公司南通市华安超临界萃取有限公司 12/22/202212/22/20223333北京超流萃取技术研究所北京超流萃取技术研究所北京超流萃取技术研究所北京超流萃取技术研究所 12/22/2

17、02212/22/20223434北京天安嘉华超临界科技发展有限公司北京天安嘉华超临界科技发展有限公司12/22/202212/22/20223535云南亚太致兴生物工程研究所云南亚太致兴生物工程研究所12/22/202212/22/202236362.2.国外设备的生产情况国外设备的生产情况12/22/202212/22/20223737德国伍德公司德国伍德公司12/22/202212/22/2022383812/22/202212/22/20223939美国美国Supercritical Processing IncSupercritical Processing Inc 进料进料出渣出渣

18、R-1 R-1 R-2R-2F-1F-1E-1E-1V-1V-1E-2E-2V-3V-3V-2V-2V-4V-4F-2F-2E-3E-3X-1X-1E-4E-4V-5V-5P-3P-3E-5E-5P-1 P-2P-1 P-2 放空放空去产品贮槽去产品贮槽VP-1VP-112/22/202212/22/2022404012/22/202212/22/20224141意大利意大利FedegariFedegari公司公司12/22/202212/22/2022424212/22/202212/22/20224343(天然药物研制天然药物研制(食品食品(医药保健品医药保健品(天然香精香料的提取天然香精

19、香料的提取(化工化工四、应用四、应用12/22/202212/22/20224444应应 用用 范范 围围品品 种种功能性油脂功能性油脂沙棘油、小麦胚芽油、鱼油、葡萄籽油、耐鹊油等沙棘油、小麦胚芽油、鱼油、葡萄籽油、耐鹊油等中药及中药提取物中药及中药提取物穿心莲提取物、当归油、丹参提取物、厚朴提取物、穿心莲提取物、当归油、丹参提取物、厚朴提取物、薄荷油、五味子油、车前子油、柴胡油、川穹油、姜薄荷油、五味子油、车前子油、柴胡油、川穹油、姜黄色素、菟丝子油、枸杞子油、鸦胆子油、天然咖啡黄色素、菟丝子油、枸杞子油、鸦胆子油、天然咖啡因、紫草素、丹皮酚、乳香提取物、野菊花油、苍术因、紫草素、丹皮酚、乳

20、香提取物、野菊花油、苍术油、我术油、香附油、青蒿素、霍香游、紫苏叶油、油、我术油、香附油、青蒿素、霍香游、紫苏叶油、熊果酸熊果酸调味品调味品姜油、辣素、辣椒色素、花椒油、胡椒油姜油、辣素、辣椒色素、花椒油、胡椒油香料、香精香料、香精辛夷花精油、烟叶精油辛夷花精油、烟叶精油12/22/202212/22/20224545超临界流体萃取技术的应用超临界流体萃取技术的应用12/22/202212/22/20224646国外超临界萃取公司与产品国外超临界萃取公司与产品12/22/202212/22/20224747国内超临界萃取公司与产品国内超临界萃取公司与产品12/22/202212/22/2022

21、4848 具有广阔应用前景的具有广阔应用前景的“绿色工艺绿色工艺”，符合可持续发，符合可持续发展的潮流，为展的潮流，为“绿色化学绿色化学”提供新的思路。前途诱人，提供新的思路。前途诱人，必将得到更大的发展必将得到更大的发展12/22/202212/22/20224949可利用的可利用的资源资源：紫杉、黄芪、人参叶、大麻、香獐、青蒿草、银杏叶、紫杉、黄芪、人参叶、大麻、香獐、青蒿草、银杏叶、川贝草、桉叶、玫瑰花、樟树叶、茉莉花、花椒、八角、川贝草、桉叶、玫瑰花、樟树叶、茉莉花、花椒、八角、桂花、生姜、大蒜、辣椒、桔柚皮、啤酒花、芒草、香桂花、生姜、大蒜、辣椒、桔柚皮、啤酒花、芒草、香茅草、鼠尾草

22、、迷迭香、丁子香、豆蔻、沙棘、小麦、茅草、鼠尾草、迷迭香、丁子香、豆蔻、沙棘、小麦、玉米、米糠、鱼、烟草、茶叶、煤、废油等玉米、米糠、鱼、烟草、茶叶、煤、废油等天然药物研制天然药物研制12/22/202212/22/20225050食品食品葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、可可豆中提取油脂葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、可可豆中提取油脂比传统的压榨法的回收率高比传统的压榨法的回收率高而且不存在溶剂法的溶剂分离问题而且不存在溶剂法的溶剂分离问题12/22/202212/22/20225151医药保健医药保健抗生素药品生产中，传统方法使用丙酮、甲醇等有机溶剂，抗生素药品生产中，传统方法使用丙酮、甲醇

23、等有机溶剂，但要将溶剂完全除去，又不要变质非常困难。采用但要将溶剂完全除去，又不要变质非常困难。采用SFESFE法则法则完全可符合要求。完全可符合要求。用用SFESFE法从银杏叶中提取的法从银杏叶中提取的银杏黄酮银杏黄酮，从鱼的内脏，骨头等，从鱼的内脏，骨头等提取的提取的多烯不饱和脂肪酸（多烯不饱和脂肪酸（DHADHA，EPAEPA），从沙棘籽提取的，从沙棘籽提取的沙棘油沙棘油，从蛋黄中提取的，从蛋黄中提取的卵磷脂卵磷脂等对心脑血管疾病具有独等对心脑血管疾病具有独特的疗效特的疗效12/22/202212/22/20225252天然香精香料天然香精香料有效地提取芳香组分，提高产品纯度，保持其天然

24、有效地提取芳香组分，提高产品纯度，保持其天然香味香味桂花、茉莉花、菊花、梅花、米兰花、玫瑰花中提桂花、茉莉花、菊花、梅花、米兰花、玫瑰花中提取取花香精花香精，胡椒、肉桂、薄荷提取，胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料香辛料，芹菜籽、，芹菜籽、生姜，莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中生姜，莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取提取精油精油，调味香料，较高的药用价值，调味香料，较高的药用价值12/22/202212/22/20225353化工化工制备液体燃料（美国）：制备液体燃料（美国）：以甲苯为萃取剂，在以甲苯为萃取剂，在Pc=100atm,Pc=100atm,TcTc=400-440=400-440条件条件下进行萃取，在下进行萃取，在SCFSCF溶剂分子的扩散作用下，促进煤溶剂分子的扩散作用下，促进煤有机质发生深度的热分，能使三分之一的有机质转有机质发生深度的热分，能使三分之一的有机质转化为液体产物。化为液体产物。从从煤炭中萃取硫煤炭中萃取硫等化工产品等化工产品12/22/202212/22/20225454