研究生超临界流体课件2.pptVIP

第三章 超临界流体萃取技术 Supercritical Fluid Extraction 一、命名 超临界流体萃取 (Supercritical fluid extraction) 稠密气体萃取 (Dense gas extraction) 蒸馏-萃取 （Destraction） 强调这种技术与蒸馏及萃取有关，在超临界萃取过程中包含蒸汽压的提高（即蒸馏）和相的分离（萃取）。 压力流体萃取(Pressure fluid extraction) 由于萃取中的一个重要因素是“压力”，有效的溶剂萃取过程也可以在非临界状态下实现，因此广义地称之为“压力流体萃取” 二、基本原理 超临界流体萃取是一项提取技术，利用临界或超临界状态下的流体作萃取剂，从液体或固体中萃取出某种成分并进行分离、纯化的技术。 依靠被萃取物质在不同蒸气压力下所具有的不同化学亲和力和溶解能力进行分离，同时利用了蒸馏和萃取现象－蒸气压和相分离均起作用。 超临界流体具有选择性溶解物质 的能力，并随T，P而变化。 然后通过减压，升温或吸附将其 分离析出。 三、超临界流体的选择性及选择原则 超临界流体作为萃取剂要求——它对溶质A的溶解能力要大； 对原溶剂B的溶解能力要小。 选择性系数： 萃取剂的选择原则： 超临界萃取剂的临界温度越接近操作温度，则溶解度越大。 临界温度相同的萃取剂，与被萃取溶质化学性质越相似，溶解能力越大。因此应该选取与被萃取溶质相近的超临界流体作为萃取剂。 对被萃取物的选择性高（容易得到纯产品）； 临界温度应接近常温或操作温度，不宜太高或太低； 操作温度应低于被萃取溶质的分解变质温度； 临界压力低，以节省动力费用； 化学性质稳定，对设备没有腐蚀性不与萃取物发生反应； 纯度高，溶解性能好，以减少溶剂循还用量； 货源充足，价格便宜，如果用于食品和医药工业，还应考虑选择无毒的气体。 易于回收，循环使用 四、超临界流体萃取过程 2、超临界CO2流体萃取技术特点 SCFE 缺点 溶质的一次萃取量低； 萃取过程在高压下进行，设备一次性投资大； 固体物料的萃取，设备间歇操作，时空产率较低； 过程能耗指标不容忽视 SCFE 适用性 高附加值产品的分离、纯化 微量有用物质的“提取” 微量有害物质的“脱除” Schematic flow of supercritical fluid extraction process 4、SCFE装置 设备特点 （1）萃取釜体积 —— 取决于生产规模 实验室规模： 萃取釜体积 500 mL 中式规模： 萃取釜体积 1 ~ 20 L 工业生产规模： 萃取釜体积 20 L ~ 数m3 （2）萃取釜高径比 实验室高径比范围较大：2~30 生产规模，成本优化后 5~7 （3）高压 —— 8 ~ 35 MPa ，或 更高 （4）材质 （5）快速开、关机构 （6）密封结构与垫片材料 管道、阀门堵塞问题 CO2加压装置 CO2压缩机 CO2高压泵 六、SCFE技术的应用 我国超临界CO2萃取的工业应用 集中在提取动植物油脂、色素、香料及食品脱臭等方面。 中科院山西煤化所：沙棘籽中萃取沙棘油； 广州南方面粉厂：麦皮中提取麦芽油； 陕西嘉得生物工程有限公司：姜黄素等 广州医药工业研究所：各种中草药； …… 1、天然香料的提取 SCFE特点： （1）SC-CO2流体传质速率高、较快达到相平衡，节省萃取时间； （2）SC-CO2流体渗透性强，适于固体天然香料的萃取 （3）SC-CO2流体萃取在接近室温下进行，避免化学成分被氧化，特别适用于脂溶性、低沸点、热敏性物质的提取。 （4）无溶剂残留 SC-CO2萃取技术经济问题 美国Supercritical Processing Inc. 处理量800 t / 年, 1m3×2装置，建设费280万美元 处理12种辛香料、8种天然香草 辛香料平均加工运转费：1.1美元/kg原料；6.2美元/kg产品 其中：人工费：0.43美元/kg原料 （占42%） 公用工程费： 0.2美元/kg原料 （占19%） 设备费： 0.42美元/kg原料 （占39%，其中设备折旧费 占22%） 香草平均加工运转费：1.9美元/kg原料； 综合考虑的问题 （1）工