生化工程下游技术 知识课件第六章超临界流体萃取.pptVIP

第六章 超临界流体萃取 （supercritical fluid extraction, SCFE） 第一节 概述 第二节 超临界流体萃取的基本原理 第三节 超临界CO2溶剂特征 第四节 SC-CO2萃取以及拖带剂的作用 第五节 超临界CO2流程及应用;超临界流体萃取 是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术，它兼有传统的蒸馏和液液萃取的特征，是适用面很广的一门新型分离技术。 即萃取高沸点或热敏性成分;第一节 概述 ; 大规模超临界流体萃取的兴起于 用超临界CO2成功地从咖啡中提取咖啡因。 植物油：胚芽油、玉米油、γ亚麻酸; 天然香料：杏仁油、柠檬油; 啤酒花; 尼古丁 用超临界戊烷流体从石油中分离重油组分 。 ;;超临界流体是处于特定的超临界温度和压力下的流体。 任何物质均具有特有的临界温度Tc和临界压力Pc； 在T＞Tc、P＞ Pc 条件下存在的物质称为超临界流体； 它们处于既非液体也非气体的超临界状态，是介于气体 和液体之间的一种特殊的聚集状态。 ; 超临界流体(SCF)是状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点——临界点后的流体。 处于超临界状态的物质可以实现从近液态到近气态的连续过渡，两相界面消失，汽化热为零。无论压力多大，都不能变成液体，只是密度发生变化。;超临界流体的的特性： 1）在临界温度附近，流体有很大的可压缩性。 2）在临界压力附近，适当增加压力可使流体的密度很快增大到接近普通液体的密度。 3）超临界流体的粘度受温度和压力的影响也很大，通常黏度比液体小，接近于气体。 4）超临界流体的扩散系数要比普通液体的扩散系数大得多。;; 常用的超临界萃取剂： 乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、乙烯、氨气、CO2、SO2 CO2应用最广，优点： 1.它的临界点较低：Tc = 31.06℃，Pc=7.38MPa， 特别是临界温度接近常温，可防止热敏性物质的 氧化和降解； 2.临界密度(0.448g/cm3)是超临界溶剂中最高的，故 萃取能力强，提取率高； 3.无毒、稳定性好、不易燃、价廉、易于回收。 ;第二节 超临界流体的萃取原理;采用超临界流体作为萃取剂的原因： 1）超临界流体对某些物质的溶解度随着超临界流体密度的变化而变化。 2）在临界点附近，超临界流体的温度或压力的微小变化会引起密度的很大变化，使得超临界流体的溶解度发生很大变化。 3）超临界流体近气体的性质，使得超临界流体的传质速率大于普通溶剂。 4）超临界流体接近液体的性质，使得超临界流体具有接近普通溶剂的溶解能力。; 超临界流体随密度增加而溶解度增加的原因是密度增加，分之间的相互作用加强，当与溶质分子间作用力相似时，即产生大量溶解。 利用超临界流体在不同的密度下溶解度的不同（即微小的压力或温度波动可以引起溶解度的较大变化），控制对溶质的溶解和释放，从而实现对溶质的萃取与分离。 ;第三节 超临界CO2溶剂特征 一、超临界CO2相图 ;超临界流体的溶解性能;二、超临界CO2萃取操作的范围及条件 根据超临界CO2相图： 1 ≤ Tr ≤ 1.4，1 Pr 5 的区域为超临界CO2的工作区。 1 ≤ Tr ≤ 1.4时，等温线在一定密度范围内趋于平稳（0.5-1.5)。即微小压力变化将大大改变溶剂CO2的密度。 压力一定（ 1 Pr 5 ），提高温度可大大降低溶剂的密度。 因此，只要通过或温度来改变，就可以改变其对物质的溶解能力，从而控制对溶质的溶解和释放。; 例： 超临界流体CO2温度T=37℃（临界温度Tc=31.06℃）时， 压力从7.2MPa上升到10.3Mpa（Pc=7.39MPa） 密度增加2.8倍 溶质的溶解度↑ 达到萃取目的； 降低压力或升高温度 密度降低 溶质的溶解度↓ 产物解析出来。 ;第四节 超临界流体萃取以及拖带剂的作用 一、超临界流体的选择性 对同一天然产品用不同方法或不同萃取剂提取得到的制品，其组份是不同的。 水蒸汽蒸馏法所获得的制品组分仅为香精油部分（易挥发）(1)，若用良好的非极性有机溶剂萃取，除了少许高聚物外几乎所有物质(2)都能被萃取出来。在产物与溶剂分离时，由于溶剂的挥发，导致了部分易挥发成分的损失(3)。 ; 溶剂CO2的萃取能力与操作参数（压力和温度）有关。在30MPa和60℃(ρ830g/l)下可获得的组分类似于用良好的非极性有机