超临界流体萃取技术在天然产物有效成分提取中的应用.docVIP

分离工程课程论文 题目：超临界流体萃取技术在天然产物有效成分提取中的应用 姓名： 学号： 学校： 学院： 专业： 年级： 班级： 1 前言 我国幅员辽阔、资源丰富，有很多具有巨大经济价值和应用价值的植物及天然产物资源，如红豆杉、黄莲、冬虫夏草等，随着人类对其需求的不断增加以及经济利益的驱使，许多不可重复利用的宝贵资源遭到了破坏，植物资源不断减少。且很多天然产物中的有效成分都具有热敏性，用传统分离方法对其进行分离容易破坏其结构，大大降低了产物质量和提取效率。如何对这些宝贵的资源进行合理利用？在科学家们进行了大量实验研究后发现，超临界流体萃取技术（supercritical fluid extraction,SFE)在天然产物提取中，是一种十分理想的分离手段。与传统的提取分离方法相比，SFE可在近常温条件下提取分离不同极性、不同沸点的化合物，几乎保留产品中全部有效成分，而且更利于热敏性成分的提取。SFE还具有传质速度快、渗透能力强、溶解萃取效率高、提取温度低、无溶剂残留、无污染、操作方便、快速、低廉的优点，越来越受到普遍重视。但是SFE也存在一些缺点，如常用的超临界流体极性小，在提取时需加调节剂来改变极性，从而会影响后续的分离分析。 2 超临界流体及其特性 2.1 超临界流体 所谓超临界流体是指物质的温度和压力分别超过其临界温度（Tc）和临界压力（Pc）时的流体。处于临界点状态的物质可实现液态到气态的连续过渡，两相界面消失，汽化热为零。超过临界点的物质，无论压力多大都不会使其液化，压力的变化只引起流体密度的变化。故超临界流体有别于液体和气体。通常超临界流体用SCF（Supercritical Fluid)表示。 具有代表性的超临界流体有：Xe、C02、H20、CH4、C2H6、CH30H及CHF3等；最常用的是C02，因为它价廉、无毒、方便。 2.2 超临界流体的特性 超临界流体具有接近液体的密度和类似液体的溶解性能；具有接近气体的粘度和扩散系数，因此将有很高的传质速率和很快达到萃取平衡的能力。超临界流体最重要的性质是具有很大的压缩性，温度和压力较小的变化即可引起超临界流体体积发生很大的变化。进一步研究发现，超临界流体的溶解能力主要取决于密度，其溶解度的对数在一定范围内与流体密度的对数呈线性关系。 3 超临界萃取技术的原理及特点 3.1 超临界萃取的原理 超临界流体萃取技术（supercritical fluid extraction,SFE）是利用流体在临界点附近所具有的特殊溶解性能进行萃取的一种化工分离技术。任何物质都有3种相态，它们随压力和温度的变化而变化。当气体超过一定的温度和压力时，便进人临界状态，此时的流体成为超临界流体。超临界流体具有与液体相近的密度，故对物质有较强的溶解能力；又具有气体的高扩散性和低粘度，因而在提取样品时很容易渗透到样品体内，缩短提取时间并提高提取效率，正是这种双重性使得超临界流体对物料有良好的渗透性和较强的溶解能力。超临界流体萃取的分离过程正是利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而实现的。在超临界状态下，超临界流体与待分离的物质接触，通过控制压力和温度使其有选择性地把不同极性、不同沸点和相对分子质量的成分萃取出来，然后借助减压等方法使超超临界流体变成普通气体，被萃取物质则自动析出，从而达到分离提纯的目的。 3.2 超临界萃取技术的特点 （1）萃取和分离合而为一。当饱含溶解物的超临界流体流经分离器时，由于压力下降使其与萃取物迅速成为两相（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，节约成成本。 （2）萃取效率高，过程易于控制。如临界点附近的CO2，温度压力的微小变化，都会引起其密度显著变化，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的目的。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。 （3）萃取温度低，可以有效地防止热敏性成分的氧化和逸散，能较完好保存中药有效成分不被破坏，不发生次生化，而且能把高沸点、低挥发性、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。特别适宜于对热敏感、易氧化分解成分的提取。