超临界流体萃取技术
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1.超临界流体萃取的简介超临界流体萃取(Supercritical fluidextraction,简称SFE)是用超临界条件下的流体作为萃取剂,由液体或固体中萃取出所需成分(或有害成分)的一种分离方法。
超临界流体(Supercritical fluid,简称SCF)是指操作温度超过临界温度和压力超过监界压力状态的流体。
在此状态下的流体,具有接近于液体的密度和类似于液体的溶解能力,同时还具有类似于气体的高扩散性、低粘度、低表面张力等特性。
因此SCF具有良好的溶剂特性,很多固体或液体物质都能被其溶解。
常用的SCF有二氧化碳、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和氨等.其中以二氧化碳最为常用。
由于SCF在溶解能力、传递能力和溶剂回收等方面具有特殊的优点.而且所用溶剂多为无毒气体.避免了常用有机溶剂的污染问题。
早在100多年前,人们就观察到临界流体的特殊溶解性能,但在相当长时间内局限于实验室研究及石油化工方面的小型应用。
直到20世纪70年代以后才真正进入发展高潮。
1978年召开了首届专题讨论会,1979年首台工业装置投入运行,标志着超临界萃取技术开始进入工业应用。
超临界萃取之所以受到青睐,是由于它与传统额液-液萃取或浸取相比,有以下优点:①萃取率高;②产品质量高;③萃取剂易于回收;④选择性好。
1.超临界萃取的基本原理1.1.超临界流体特性所谓超临界流体(SCF),是指一类压强高于临界压强Pc,温度高于临界温度Tc,的流体,这种流体既不是液体,也不是气体,是一类特殊的流体。
超临界流体的物性较为特殊。
表1将超临界流体的这些物性与气体、液体的表1超临界流体的物性及与普通流体物性的比较相应值作了比较。
从表中可以看出:①超临界流体的密度接近于液体密度,而比气体密度高得多。
另一方面.超临界流体是可压缩的,但其压缩性比气体小得多;②超临界流体的扩散系数与气体的扩散系数相比要小得多,但比液体的扩散系数又高得多;③超临界流体的粘度接近于气体的粘度,而比液体粘度低得多。
超临界流体萃取一、超临界流体萃取的原理和流程超临界流体萃取技术(supercritical fluid extraction, SFE)是20世纪80年月兴起的一种以超临界流体作为流淌相的新型分别提取技术。
超临界流体(SCF )是温度与压力均在其临界点之上的流体,性质介于气体和液体之间,有与液体相临近的密度,与气体相临近的黏度及高的蔓延系数,故具有很高的溶解能力及好的流淌、传递性能。
超临界流体的表面张力几乎为零,因此具有较高的蔓延性能,可以和样品充分混合、接触,最大限度地发挥其溶解能力。
在萃取分别过程中,溶解样品在气相和液相之间经过延续的多次的分配交换,从而达到分别的目的。
可以作为超临界流体的溶剂有、、、和水等,其中是首选的萃取剂,超临界作为萃取剂有以下特点:①临界压力适中,临界温度31.6℃,分别过程可在临近室温条件下举行,相宜分别热敏性和易氧化的产物;②密度大,溶解性能强;③价廉,无毒,惰性,易精制,极易从萃取产物中分别。
超临界CO2的极性小,相宜非极性或极性较小物质的提取,为了提取极性化合物,需要在超临界CO2中加入一定量的极性成分—夹带剂,以转变超临界流体的极性,目前常用的夹带剂有、和水等。
超临界流体萃取的原理是:按照相像相溶原理,在高于临界温度和临界压力的条件下,利用超临界流体的特性,从样品中萃取目标物,当复原到常压和常温时,溶解在CO2流体中的成分立刻以溶于汲取液的液体状态与气态CO2分开,从而达到萃取目的。
超临界流体萃取流程暗示图见图8-25, 1,2,3,4,5为超临界流体提供系统(10,2提供改性剂);7为萃取器;8,5,9为萃取物收集系统。
转变压力和温度,可以转变超临界流体的溶解能力,针对被萃取溶质的极性和分子大小,可以得到适当溶解能力的超临界流体,建立挑选性比较高的萃取办法。
二、超临界流体萃取的应用超临界流体萃取技术因为其独特的优点,使其在医药、食品、化妆品及香料、环境、化学工业等各领域得到了广泛的应用。
超临界流体萃取的原理和应用一、超临界流体萃取的原理超临界流体萃取是一种利用超临界流体对物质进行分离和提取的技术。
所谓超临界流体,是指在高于其临界温度和临界压力条件下的流体状态。
在这种状态下,超临界流体既具有气体的低粘度和高扩散性,又具有液体的高溶解力和可控性。
超临界流体萃取的基本原理是通过调节温度和压力,使超临界流体的密度和溶解力发生变化,从而实现对目标物质的选择性提取。
超临界流体萃取的主要原理包括溶解度变化原理、扩散速率变化原理和传质机理变化原理。
1. 溶解度变化原理超临界流体的溶解力随温度和压力的变化而变化。
通过调节温度和压力,可以使溶解度增大或减小,从而实现对目标物质的选择性提取。
当温度和压力适当增大时,超临界流体的溶解力会增大,有助于提高目标物质的萃取效率。
2. 扩散速率变化原理超临界流体的扩散速率比常规溶剂要快得多。
基于扩散速率变化原理,超临界流体可以更快地进入被提取物质的内部,提高物质的提取速率。
此外,超临界流体的扩散速率还受到温度和压力的影响,可以通过调节参数来控制提取速率。
3. 传质机理变化原理超临界流体的传质机理与常规溶剂有所不同。
超临界流体通过质量传递和热传递来实现物质的提取和分离。
传质机理的变化使得超临界流体的提取效率更高,同时还可以减少对环境的影响。
二、超临界流体萃取的应用超临界流体萃取技术在许多领域都有广泛的应用,主要包括化学、食品、药物和环境等。
1. 化学领域超临界流体萃取技术在化学合成、催化反应、分析测试等方面有着重要的应用。
超临界流体可以作为溶剂或反应介质,用于提取和分离化学物质,提高反应速率和选择性,减少催化剂的使用量。
2. 食品领域超临界流体萃取技术可以用于提取天然食品成分,如咖啡因、花青素、香料等。
相比传统的有机溶剂提取方法,超临界流体萃取技术具有高效、环保、无残留等优点,被广泛应用于食品加工和营养保健等领域。
3. 药物领域超临界流体萃取技术在药物研发、制备和分析中有着重要的应用。