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1、一、超临界流体萃取一、超临界流体萃取超临界流体萃取（supercritical fluid extraction）简称SCFE，是利用超临界状态的流体具有强溶解能力而对物质进行提取分离的技术。由于SCFE技术具有一系列优点，现已应用于化工，石油，食品，医药和香料等领域中。第1页/共18页二、超临界流体萃取的基本原理二、超临界流体萃取的基本原理 超临界流体萃取是利用固体或液体物料中的特定成分，能选择性地溶解于SCF的特性来进行混合物萃取分离的技术。分离原理是根据各组分的溶剂萃取特性（即组分与SCF溶剂间的作用力）和蒸馏特性（即组分挥发性）的不同而进行分离的。当温度和压力变化时，SCF的溶解能力会
2、发生很大的变化。这样，可以选择使溶质具有较高溶解度的温度和压力的条件进行萃取，然后通过改变温度和压力，使溶解的溶质溶解度大幅度的降低，而使溶质从流体溶剂中分离出来。第2页/共18页三、超临界流体及其特性三、超临界流体及其特性1、超临界流体的概念 流体处于其临界温度Tc和临界压力Pc之上的状态，是一种非气非液状态，处于这种状态的流体，称为超临界流体，简称SCF常用的超临界流体有CO、NH3、C2H6等。第3页/共18页表表1 SCFE常用流体的临界参量常用流体的临界参量流体流体临界温度临界温度Te（C）临界压力临界压力Pe（Mpa）临界密度（临界密度（kg/m）CO31.17.37468NH31
3、32.411.28235C2H632.24.88203C2H49.25.04217C3H896.64.25217C3H691.84.62232C6H6288.94.89302C6H5CH3318.54.11300H2O374.221.76322第4页/共18页2、超临界流体的特性（1）超临界流体的传质性质表明它更有利于传质。由表2可知：A、SCF的较大密度使其具有较大的溶解能力。B、SCF的黏度远小于液体的黏度，而更接近与气体的气体的黏度，这使SCF具有较好的传质性能，流动性也好的多。C、在SCF中的扩散系数比在液体中大得多，也使SCF中的传质好得多。表表2 流体的有关传质性质的比较流体的有关
4、传质性质的比较比较项目比较项目气体气体超临界流体超临界流体液体液体密度0.6-2200-900600-1600黏度10-3020-100100-10000扩散系数5-2000.01-10.0004-0.002第5页/共18页（2）超临界流体在距临界点较近的范围内，流体的密度对温度和压力的变化较为敏感。对此范围的超临界流体改变其温度和压力，可明显的改变溶质在流体溶剂中的溶解度。利用这一点可以进行选择性的萃取和萃取后混合物的分离。第6页/共18页3、超临界CO2的特性目前，在SCFE的研究和工业应用中，采用的SCF溶剂绝大部分是CO2，因为CO2作为SCF溶剂有一系列的优点：1、临界密度大。CO2
5、的临界密度高达468kg/m，溶解能力强。2、临界温度低。CO2的Tc仅为31.1，可在较低的温度下操作，对保护食品原料的热敏成分很有利。3、临界压力不高。CO2的Pc为7.37MPa，与H2O和NH3比较不高，在实验室和工厂中较易达到。4、无毒安全。CO2无臭无毒，不污染环境。化学惰性，不易参予化学反应。CO2不燃烧，在生产上使用安全。5、来源广，价格低廉。第7页/共18页四、超临界流体萃取的方法分类及条四、超临界流体萃取的方法分类及条件选择件选择1、超临界流体萃取的基本流程分类a、变压分离萃取：是应用最方便的一种流程，从萃取器引出的溶有溶质的SCF经节流阀降压，溶质溶解度显著下降，并在分离
6、器中分离，从下部取出，溶剂由压缩机压缩，送回萃取器循环利用。b、变温分离萃取：从萃取器引出的溶有溶质的SCF不经节流阀降压，而是经过一个换热器改变温度，使溶解度下降。析出的溶质在分离器中分出，溶剂再循环利用。c、吸附分离萃取：在分离器中放置只吸附萃取物的吸附剂，脱掉溶质的溶剂返回萃取槽循环利用。这种流程适用于除去物料中可溶性杂质。第8页/共18页2、超临界流体萃取的条件选择A、操作条件的选择（1）压力：压力增大，SCF的密度增大。但-p非线性关系。当压力增至一定程度，溶解能力增加缓慢。而太大的压力会增加设备投资费用和操作技术难度。（2）温度：温度不仅影响SCF的密度，也影响溶质的挥发度和扩散系
7、数。压力高时，升温对SCF密度降低较少，但溶质的蒸汽压和扩散系数却大大提高，从而使溶解能力增大。压力较低而接近临界点时，升温会使SCF的密度急剧下降，即使溶质的挥发度和扩散系数有提高，溶解能力仍要下降。因此温度的选择与压力有关。第9页/共18页B、夹带剂的使用：是加入超临界流体系统能明显改善系统相行为的少量试剂。夹带剂应与被萃取物的溶质有强的亲和力，具有良好的溶解性能，其挥发度介于SCF和待萃取溶质之间。夹带剂的作用：（1）大幅度增加原本在SCF中较难溶的溶质的溶解度，不但提高SCFE的效率，也扩大了SCFE技术的应用范围。例如：a、在SC-CO2中添加14%的丙酮作夹带剂，可使甘油酯的溶解度
8、提高22倍。b、在SC-CO2中加入9%CH3OH，可使胆固醇的溶解度提高100倍。（2）可以降低超临界流体的操作压力，减少在操作中超临界流体用量，降低投资费和操作费。常用夹带剂还有：甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、己烷、三氯甲烷等第10页/共18页五、超临界流体萃取在食品工业中的五、超临界流体萃取在食品工业中的应用应用1、油脂的萃取：包括大豆、花生、向日葵、鱼、米糠、谷胚、可可粉、棉籽等20多种原料油脂的萃取。2、胆固醇的萃取：包括从牛肉、乳脂肪、蛋黄和鱼等原料中萃取胆固醇。3、油脂的精炼：包括大豆油、棕榈油、花生油等的脱臭，橄榄油的脱酸，大豆磷脂的脱油，植物油的氢化，大豆残渣中生育酚的萃取等。4、
9、油脂的分馏：用SCFE方法对乳脂肪、向日葵油、米糠油、鱼油和脂肪酸酯等进行分馏。5、风味物质的萃取：对洋葱、苹果、柑橘、酒、乳酪等中的风味物质的萃取。6、其他萃取：橘汁的脱苦，咖啡和茶中脱去咖啡因等等。第11页/共18页各类植物油脂的工艺参数各类植物油脂的工艺参数第12页/共18页 六六、超临界流体萃取在米糠油加工中的超临界流体萃取在米糠油加工中的应用应用米糠富含蛋白质、脂肪、多种维生素和矿物质，此外还含有15%左右的脂肪，且其油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸含量达80%左右，这些不饱和脂肪酸是人体营养所必需的脂肪酸，特别是亚油酸对人体有很多重要的生理功能。米糠油主要成分米糠油主要成分第13页/共1
10、8页 萃取压力对米糠油萃取量的影响萃取压力对米糠油萃取量的影响 萃取压力是影响萃取率的主要因素之一，在萃取温度40 二氧化碳的流量为 60Kg/h的条件下，在2040MPa的萃取压力下，对米糠油进行萃取实验，其结果如图所示：第14页/共18页 二氧化碳流量对米糠油萃取量的影响二氧化碳流量对米糠油萃取量的影响 超临界二氧化碳的流体流量是影响萃取率的主要因素之一 在萃取压力为30MPa，萃取温度为40 的条件下，在55-65Kg/h的流量下，对米糠进行萃取实验，其结果如图所示第15页/共18页 萃取温度对米糠油萃取量的影响萃取温度对米糠油萃取量的影响 超临界流体萃取温度是影响萃取率的主要因素之一 在萃取压力为30MPa，二氧化碳流量为60Kg/h 的条件下，在4248 的萃取温度下，对米糠油进行萃取实验，结果如图所示：第16页/共18页 萃取时间对米糠油萃取量的影响萃取时间对米糠油萃取量的影响 通过萃取压力对米糠油萃取量的影响实验、二氧化碳流量对米糠油萃取量的影响实验和萃取温度对米糠油萃取量的影响实验结果可知，米糠油的萃取量随着时间的增加而增加，但随着时间的延长，萃取量的增加幅度逐渐变缓。第17页/共18页谢谢您的观看！第18页/共18页