超臨界萃取技術(shù)

1、超臨界萃取技術(shù)第1頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三0 超臨界流體第2頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 0.0 超臨界流體的含義 超臨界流體（SCF）是指在臨界溫度和臨界壓力以上的流體。高于臨界溫度和臨界壓力而接近臨界點(diǎn)的狀態(tài)稱(chēng)為超臨界狀態(tài)。處于超臨界狀態(tài)時(shí)，氣液兩相性質(zhì)非常接近，以至于無(wú)法分辨，故稱(chēng)之為SCF。第3頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三1822年，Cagniard 首次報(bào)道物質(zhì)的臨界現(xiàn)象。1879年，Hanny and Hogarth 發(fā)現(xiàn)了超臨界流體對(duì)固體有溶解能力，為超臨界流體的應(yīng)用提供了依據(jù)。1943年，M

2、essmore首次利用壓縮氣體的溶解力作為分離過(guò)程的基礎(chǔ)，從此才發(fā)展出超臨界萃取方法。1970年，Zosel采用sc-CO2萃取技術(shù)從咖啡豆提取咖啡因，從此超臨界流體的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新階段。1992年，Desimone 首先報(bào)道了sc-CO2為溶劑，超臨界聚合反應(yīng)，得到分子量達(dá)27萬(wàn)的聚合物,開(kāi)創(chuàng)了超臨界CO2高分子合成的先河。 0.1 超臨界流體的發(fā)展第4頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 物理特征 密度 （g/cm3） 粘度（g/cm/s） 擴(kuò)散系數(shù) （cm2/s） 氣體（0.6-2）*10-3（1-4）*10-4 0.1-0.4 液體 0.6-1.6（0.2-3）*1

3、0-2（0.2-2)*10-5 SCF 0.2-0.9（1-9）*10-4（0.2-0.7)*10-3 0.2 超臨界流體的性質(zhì)第5頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 密度類(lèi)似液體，因而溶劑化能力很強(qiáng)，壓力和溫度微小變化可導(dǎo)致其密度顯著變化粘度接近于氣體,具有很強(qiáng)傳遞性能和運(yùn)動(dòng)速度擴(kuò)散系數(shù)比氣體小，但比液體高一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)； SCF的介電常數(shù)，極化率和分子行為與氣液兩相均有著明顯的差別;壓力和溫度的變化均可改變相變 超臨界流體的主要特性第6頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 超臨界萃取 超臨界中化學(xué)反應(yīng)超臨界聚合反應(yīng) SCF 超細(xì)顆粒及薄膜材料制備

4、0.3 超臨界流體的應(yīng)用第7頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三1 超臨界萃取的基本原理第8頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 1.1 超臨界萃取概述超臨界流體萃取 (Supercritical Fluid Extraction，SFE)是一項(xiàng)新型提取技術(shù)，它是利用超臨界條件下的氣體作萃取劑，從液體或固體中萃取出某些成分并進(jìn)行分離的技術(shù)。超臨界條件下的氣體，也稱(chēng)為超臨界流體(SF)，是處于臨界溫度(Tc)和臨界壓力 (Pc)以上，以流體形式存在的物質(zhì)。通常有二氧化碳(CO2)、氮?dú)?N2 )、氧化二氮(N2 O)、乙烯 (C2 H4)、三氟甲烷 (CH

5、F3 )等。第9頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 超臨界流體具有選擇性溶解物質(zhì)的能力，并隨著臨界條件（T，P）而變化。超臨界流體可從混合物中有選擇地溶解其中的某些組分，然后通過(guò)減壓，升溫或吸附將其分離析出。 1.2 基本原理第10頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三超臨界萃取劑的臨界溫度越接近操作溫度，則溶解度越大。臨界溫度相同的萃取劑，與被萃取溶質(zhì)化學(xué)性質(zhì)越相似，溶解能力越大。因此應(yīng)該選取與被萃取溶質(zhì)相近的超臨界流體作為萃取劑。 1.3 超臨界流體的選擇性第11頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 用作萃取劑的超臨界流體應(yīng)具備以

6、下條件:化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)設(shè)備沒(méi)有腐蝕性，不與萃取物反應(yīng)；臨界溫度應(yīng)接近常溫或操作溫度，不宜太高或太低；操作溫度應(yīng)低于被萃取溶質(zhì)的分解變質(zhì)溫度；臨界壓力低，以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用；對(duì)被萃取物的選擇性高（容易得到純產(chǎn)品）；純度高，溶解性能好，以減少溶劑循還用量；貨源充足，價(jià)格便宜，如果用于食品和醫(yī)藥工業(yè)，還應(yīng)考慮選擇無(wú)毒的氣體。 1.4 超臨界流體的選擇原則第12頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 1.5 萃取過(guò)程簡(jiǎn)述SFE利用SCF作為萃取溶劑，SCF所具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，使其極易于滲透到樣品基體中去，通過(guò)擴(kuò)散、溶解、分配等作用，使基體中的溶質(zhì)擴(kuò)散并分配到SCF中，從而將其從基

7、體中萃取出來(lái)。超臨界流體的密度和介電常數(shù)隨著密閉體系壓力的增加而增加，極性增大，利用程序升壓可將不同極性的成分進(jìn)行分部提取。提取完成后，改變體系溫度或壓力，使超臨界流體變成普通氣體逸散出去，物料中已提取的成分就可以完全或基本上完全析出，達(dá)到提取和分離的目的。第13頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三在萃取過(guò)程中，SFE的萃取效率是由SCF的溶劑力、溶質(zhì)的特性、溶質(zhì)基體結(jié)合狀況決定的。因而在選擇萃取條件時(shí)，一方面要考慮溶質(zhì)在SCF中的溶解度，另一方面也要考慮溶質(zhì)從樣品基體活性點(diǎn)脫附并擴(kuò)散到SCF中的能力與速度。第14頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 1

8、 CO2超臨界萃取具有廣泛的適應(yīng)性，特別對(duì)于天然物料 的萃取，其產(chǎn)品稱(chēng)得上是100%純天然產(chǎn)品。2 可在較低溫度下操作，特別適合于熱敏性物質(zhì)，完整保留生物活性，而且能把高沸點(diǎn)，低揮發(fā)度，易熱解的物質(zhì)分離出來(lái)。 3 溶劑沒(méi)有污染，可以回收使用，簡(jiǎn)單方便，節(jié)省能源。 4 須在高壓下操作，設(shè)備與工藝要求高，一次性投資比 較大。 1.6 超臨界CO2萃取的特點(diǎn)第15頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三2 超臨界流體萃取的工藝流程及操作特征第16頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三超臨界流體萃取的工藝流程一般是由萃?。–O2溶解溶質(zhì)）和分離（CO2和溶質(zhì)的分離）2

9、步組成。 它包括高壓泵及流體系統(tǒng)、萃取系統(tǒng)和收集系統(tǒng)三個(gè)部分 第17頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 工作流程示意第18頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 基本工藝流程 第19頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三 超臨界流體的輔助溶劑效應(yīng)一般地講，輔助溶劑具有以下幾方面作用:大大增加被分離組分在氣相中的溶解度，例如，氣相中含有白分之幾的輔助溶劑，使溶質(zhì)溶解度的增加可與增加數(shù)百個(gè)大氣壓的作用相當(dāng)。加入與溶質(zhì)起特定作用的輔助劑，可使溶質(zhì)的分離因子大大提高。增加溶質(zhì)溶解度對(duì)溫度、壓力的敏感程度，使被萃取組分在操作壓力不變的情況下，適當(dāng)提高溫度就可使其溶解度大大降低。輔助溶劑可用作反應(yīng)物。能改變?nèi)軇┑呐R界參數(shù)。 第20頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三3 超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用第21頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)0分，星期三超臨界流體萃取