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1、超临界萃取超临界萃取本讲稿第一页，共十二页引课引课n n超临界流体萃取超临界流体萃取(Superitical Fluid Extraction(Superitical Fluid Extraction，以，以，以，以下简称下简称下简称下简称SFE)SFE)是一项发展很快、应用很广的实用性新技术。传统的提取物质中有效成份的方法，如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，其工艺复杂、产品纯度不高，而且易残留有害物质。超临界流体萃取是利用流体在超临界状态时具有密度大、粘度小、扩散系数大等优良的传质特性而成功开发的。它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。本讲稿第二页，共十二页什么是超临界
2、：n n任何一种物质都存在三种相态-气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。超临界流体(SCF)是指在临界温度（Tc）和临界压力(Pv)以上的流体。高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。本讲稿第三页，共十二页本讲稿第四页，共十二页三相点和临界点本节首页本节首页退出本章退出本章临界点：液、气两相呈平衡状态的点。临界温度：在临界点时的温度。临界压力：在临界点时的压力。本讲稿第五页，共十二页n n超临界萃取的原理：超临界萃取的原理：超临界流体萃取分离
3、过程的原理是利用超临界流体超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，超临界流体具有很好的流动性和渗透性，影响而进行的。在超临界状态下，超临界流体具有很好的流动性和渗透性，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单
4、一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以在超临界流体萃取过程是由萃取本析出，从而达到分离提纯的目的，所以在超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。和分离组合而成的。相相 密度密度(g/ml)(g/ml)扩散系数扩散系数(cm2/s)(cm2/s)粘度粘度(g/cm.s)(g/cm.s)气体气体(G)(G)10-3 10-3 10-1 10-1 10-4 1
5、0-4 超临界流超临界流(SCF)(SCF)0.30.30.9 0.9 10-310-310-4 10-4 10-410-410-3 10-3 液体液体(L)(L)1 1 10-5 10-5 10-2 10-2 这种流体(SCF)兼有气液两重性的特点，它既有与气体相当的高渗透能力和低的粘度，又兼有与液体相近的密度和对许多物质优良的溶解能力。本讲稿第六页，共十二页流体名称流体名称流体名称流体名称分子式分子式分子式分子式临界压力临界压力临界压力临界压力(bar)(bar)(bar)(bar)临界温度临界温度临界温度临界温度()()()()临界密度临界密度临界密度临界密度(g/cm(g/cm(g/c
6、m(g/cm3 3 3 3)二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳COCOCOCO2 2 2 272.972.972.972.931.231.231.231.20.4330.4330.4330.433水水水水H H H H2 2 2 2O O O O217.6217.6217.6217.6374.2374.2374.2374.20.3320.3320.3320.332氨氨氨氨NHNHNHNH3 3 3 3112.5112.5112.5112.5132.4132.4132.4132.40.2350.2350.2350.235乙烷乙烷乙烷乙烷C C C C2 2 2 2H H H H6 6 6 648.
7、148.148.148.132.232.232.232.20.2030.2030.2030.203氧化二氮氧化二氮氧化二氮氧化二氮N N N N2 2 2 2O O O O71.771.771.771.736.536.536.536.50.4500.4500.4500.450常见的几种超临界流体的性质常见的几种超临界流体的性质本讲稿第七页，共十二页超临界萃取的原则流程超临界萃取的原则流程流程主要分为两部分：在超临界状态下，溶剂气体与原料接触进行萃取获得萃取相；将萃取相进行分离，脱除溶质，再生溶剂。改变压力或温度的超临界萃取流程改变压力或温度的超临界萃取流程加热器原料萃取相溶剂萃取产物萃余相萃取
8、器分离器减压阀压缩机原料萃取相溶剂萃取产物萃余相萃取器分离器阀门泵冷却器 改变压力和温度的超临界萃取流程本讲稿第八页，共十二页图图2-26 2-26 超临界流体萃取的三种基本流程超临界流体萃取的三种基本流程（a a）等温法）等温法 T T1 1T T2 2 p p1 1p p2 2 1 1萃取釜；萃取釜；2 2减压阀；减压阀；3 3分离釜；分离釜；4 4压缩机压缩机（b b）等压法）等压法 T T1 1T T2 2 p p1 1p p2 2 1 1萃取釜；萃取釜；2 2加热器；加热器；3 3分离釜；分离釜；4 4高压泵；高压泵；5 5冷却器冷却器（c c）吸附法）吸附法 T T1 1T T2
9、2 p p1 1p p2 2 1 1萃取釜；萃取釜；2 2吸附剂；吸附剂；3 3分离釜；分离釜；4 4高压泵高压泵超临界萃取三种经典流程超临界萃取三种经典流程本讲稿第九页，共十二页超临界萃取的特点及工业应用超临界萃取的特点及工业应用特点：n n1.超临界萃取通常在较低的温度下进行n n2.超临界萃取具有液体溶剂相同的溶解能力n n3.具有萃取和精馏双重特性n n4.超临界萃取一般选用化学稳定，无毒无害的物质作为萃取剂。n n5.萃取工艺流程简单。本讲稿第十页，共十二页工业化应用：n n1.利用超临界萃取提取天然产物的有效成分n n例如：用SFE从咖啡、茶中脱咖啡因；啤酒花萃取；从植物中萃取风味物质；从各种动植物中萃取各种脂肪酸、提取色素；从奶油和鸡蛋中去除胆固醇等。n n2.稀水溶液中有机物的分离n n3.在生化中的利用本讲稿第十一页，共十二页For example-For example-脱咖啡因脱咖啡因n n超临界流体萃取技术得到最早大规模的工业化应用的是超临界流体萃取技术得到最早大规模的工业化应用的是天然咖啡豆的脱咖啡因。天然咖啡豆的脱咖啡因。用SF-CO2法从咖啡豆中脱出咖啡因工艺流程 本讲稿第十二页，共十二页