超临界二氧化碳萃取
超临界co2萃取法的原理

超临界co2萃取法的原理宝子们,今天咱们来唠唠超临界CO₂萃取法这个超酷的东西。
咱先得知道啥是超临界状态哈。
想象一下,二氧化碳这小气体,平时呢,要么是气态,像咱们呼出的气一样飘来飘去;要么是固态,就像干冰那样冷飕飕的。
但是呢,在特定的温度和压力下,它就进入了一种超级特别的状态,这就是超临界状态啦。
这个时候的二氧化碳啊,它既有气体的扩散性,就像个调皮的小精灵可以到处钻,又有液体的溶解性,就像个小海绵一样能溶解好多东西呢。
那超临界CO₂萃取法就是利用这个处于超临界状态的二氧化碳来干活儿的。
比如说,咱们想从植物里面提取一些有用的东西,像香香的精油之类的。
超临界CO₂就像个超级小特工一样,它被送到装有植物原料的容器里。
这个超临界的二氧化碳啊,它就开始在植物原料的小世界里穿梭,看到那些我们想要的精油分子就一把抱住。
为啥它能抱住呢?因为在这个超临界状态下,它的溶解性可厉害了,那些精油分子就像被它的魅力吸引住一样,纷纷和它混在一起。
而且哦,超临界CO₂萃取法还有个很棒的地方呢。
它对环境可友好啦。
不像有些传统的萃取方法,可能会用到一些有机溶剂,那些有机溶剂有时候就像个小捣蛋鬼,用完了不好处理,还可能对环境有污染。
但是超临界CO₂就不一样啦,二氧化碳本身就是大气里就有的东西,用完了之后呢,只要稍微改变一下温度或者压力,它就又能变回气态或者液态,就可以轻松地和萃取出来的东西分开啦。
再说说这个超临界CO₂萃取法的精准度。
它就像个有超能力的小镊子,可以很精准地把我们想要的东西提取出来。
比如说植物里可能有很多种成分,但是我们只想要其中的一种精油,超临界CO₂就能够在众多的成分里,准确地找到那个精油分子,然后把它们带走。
这就好比在一个大杂烩里,只挑出自己最喜欢吃的那道菜一样厉害呢。
还有哦,超临界CO₂萃取法得到的提取物质量可高啦。
因为它在萃取的过程中不会对那些有用的成分造成太多破坏。
就像我们小心翼翼地从一个宝盒里拿出宝贝一样,不会把宝贝给弄伤了。
二氧化碳超临界萃取原理

二氧化碳超临界萃取原理
超临界萃取是一种高效的二氧化碳 (CO2) 提取方法,广泛应
用于食品、药物、化妆品和生物燃料等领域。
该方法的原理基于二氧化碳在超临界状态下的特殊性质。
超临界状态指的是二氧化碳在高压高温条件下达到了液-气临
界相点以上的状态。
在这种状态下,二氧化碳同时具备气体和液体的性质,具有较高的密度和低的粘度。
这种性质使得二氧化碳可以作为一种理想的溶剂,在超临界条件下用于提取物质。
超临界萃取的过程如下:首先,将待提取物质与二氧化碳进行混合,在高压高温下形成超临界混合物。
然后,通过控制温度和压力,调整二氧化碳的密度和溶解度,使其具有选定溶解度的能力。
接着,将超临界混合物通过特定的萃取器或反应器,使待提取物质溶解到超临界二氧化碳中。
最后,通过降压和调节温度,将溶解的物质从超临界二氧化碳中迅速释放出来,获得所需的提取物质。
超临界萃取的优点在于其操作简单、清洁环保,无需添加大量化学溶剂并能高效提取目标物质。
此外,超临界萃取还能够在较低温度下进行,减少了热敏性物质的降解风险。
此外,CO2是一种非常常见和廉价的物质,易于获取和处理。
综上所述,超临界萃取是一种基于二氧化碳的高效提取方法,利用超临界二氧化碳的特殊性质,能够在较低温度下高效提取目标物质,并且具有操作简单、环保等优点。
超临界二氧化碳萃取在食品工业中的应用

超临界二氧化碳萃取在食品工业中的应用超临界二氧化碳(Supercritical carbon dioxide, SC-CO2)萃取技术是一种在食品工业中广泛应用的新型技术。
它利用高温高压下的超临界二氧化碳作为溶剂,对食品原料进行提取和分离,以提取出有用的成分。
本文将探讨超临界二氧化碳萃取技术在食品工业中的应用。
超临界二氧化碳萃取技术在食品工业中的一个重要应用是咖啡因的提取。
咖啡因是咖啡和茶中的重要成分,但过多的摄入会对人体健康造成一定的影响。
因此,食品工业需要对咖啡因进行提取和分离。
传统的提取方法通常使用有机溶剂,如乙醇和丙酮,但这些溶剂在提取过程中可能残留在食品中,对人体健康不利。
而超临界二氧化碳萃取技术具有溶剂残留少、操作简便等优点,被广泛应用于咖啡因的提取。
通过调节超临界二氧化碳的温度和压力,可以实现咖啡因的高效提取和分离,同时不会对咖啡因的化学性质造成破坏。
超临界二氧化碳萃取技术还可以应用于天然色素的提取。
天然色素是食品中的一类重要添加剂,可以为食品增添色彩,提升食品的吸引力。
传统的天然色素提取方法通常使用有机溶剂,但这些有机溶剂对环境有一定的污染,并且在提取过程中可能会破坏天然色素的结构和性质。
而超临界二氧化碳萃取技术可以在较低的温度和压力下实现对天然色素的高效提取,而且提取出的天然色素更加纯净,对食品的色泽稳定性较好。
超临界二氧化碳萃取技术还可以应用于植物油的提取。
植物油是食品加工中常用的原料,传统的植物油提取方法通常使用有机溶剂,但这些溶剂在提取过程中容易残留在植物油中,对人体健康不利。
而超临界二氧化碳萃取技术可以在较低的温度和压力下实现对植物油的高效提取,同时不会对植物油的品质和营养成分造成破坏,提取出的植物油更加纯净和健康。
超临界二氧化碳萃取技术还可以应用于食品中有害物质的去除。
食品中可能存在一些有害物质,如农药残留、重金属等。
传统的去除方法通常使用有机溶剂或热处理,但这些方法存在操作复杂、效果不佳等问题。
超临界co2萃取法

超临界co2萃取法超临界co2萃取法:超临界CO2流体萃取(SFE)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影响而进行的。
技术原理:在超临界状态下,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本析出,从而达到分离提纯的目的,所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
技术特点:1、超临界萃取可以在接近室温(35~40℃)及CO2气体笼罩下进行提取,有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。
因此,在萃取物中保持着药用植物的有效成分,而且能把高沸点、低挥发性、易热解的物质在远低于其沸点温度下萃取出来;2、使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留的溶剂物质,从而防止了提取过程中对人体有害物的存在和对环境的污染,保证了100%的纯天然性;3、萃取和分离合二为一,当饱和的溶解物的CO2流体进入分离器时,由于压力的下降或温度的变化,使得CO2与萃取物迅速成为两相(气液分离)而立即分开,不仅萃取的效率高而且能耗较少,提高了生产效率也降低了费用成本;4、CO2是一种不活泼的气体,萃取过程中不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒、安全性非常好;5、CO2气体价格便宜,纯度高,容易制取,且在生产中可以重复循环使用,从而有效地降低了成本;6、压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数,通过改变温度和压力达到萃取的目的,压力固定通过改变温度也同样可以将物质分离开来;反之,将温度固定,通过降低压力使萃取物分离,因此工艺简单容易掌握,而且萃取的速度快。
技术应用:超临界CO2萃取的特点决定了其应用范围十分广阔。
如在医药工业中,可用于中草药有效成份的提取,热敏性生物制品药物的精制,及脂质类混合物的分离;在食品工业中,啤酒花的提取,色素的提取等;在香料工业中,天然及合成香料的精制;化学工业中混合物的分离等。
超临界二氧化碳萃取

超临界二氧化碳萃取在化学工业中,有许多化学物质具有易溶于水、热稳定性高和无毒等优点,因此广泛地用于各种物质的提纯。
目前常用的提纯方法有蒸馏法、分馏法、精馏法和加热蒸发法等,这些提纯方法都存在一定的缺陷:超临界流体萃取在有机合成反应中,当反应物系的总压力大于1帕,并且气液比(反应物与溶剂的体积之比)不小于10 ∶1时,常可采用超临界流体作萃取剂进行反应。
目前,已有很多萃取工艺采用超临界流体,如分段接触逆流色谱法、分子筛吸附色谱法、二氧化碳萃取等,这些超临界流体萃取技术都是以碳酸酯或碳酸酯衍生物为主要基质,经化学处理制备而成的混合物。
由于超临界流体对人体和环境安全,对热敏感性低,传质速度快,以及化学组成与反应体系极其相似等特点,使它成为较理想的反应萃取剂,尤其是近年来超临界二氧化碳萃取技术发展迅速,并被广泛地应用于医药、农药、化妆品、食品和冶金等领域。
原理为当超临界流体通过扩散管进入萃取塔时,超临界二氧化碳的临界温度比液态二氧化碳的临界温度要低得多,在萃取塔内与来自料液的分散相接触后,就形成两相共存的局面。
其中分散相为高度分散的液滴或固态微粒,其组成和性质均与被萃取物相似,它们彼此间相互碰撞,由于与分散相有相同的密度和热力学函数,又不溶于分散相,所以能够进入分散相的小液滴的小范围内形成界面层;而萃取相是由二氧化碳分子形成的非均相物,当二氧化碳分子从扩散管进入超临界二氧化碳后,直接溶解在有机相中。
当二氧化碳分子与萃取相中的化合物接触时,由于这些化合物的不饱和双键与二氧化碳的碳碳双键有相同的键能,所以就像在水溶液中那样,通过C-C键的形成与断裂来完成这些化合物的分离与富集,即利用超临界二氧化碳溶剂中所含有的碳原子与各种化合物中的碳原子能形成稳定的C-C化学键的特点,将萃取相从有机相中分离出来。
这种超临界二氧化碳萃取法在生物制药工业、食品工业、化妆品、香料、生化和轻工等方面都得到了广泛的应用,显示了强大的生命力。
二氧化碳超临界流体萃取技术

二氧化碳超临界流体萃取技术1. 什么是二氧化碳超临界流体萃取?想象一下,你在厨房里做一道美味的菜,食材新鲜,调料得当,但有一样东西让你的味道更上一层楼,那就是萃取!二氧化碳超临界流体萃取技术,就是一个在化学和食品领域里发挥魔力的“厨艺秘诀”。
好吧,简单来说,它就是利用超临界状态的二氧化碳来提取植物中的精华,比如油、香味或者其他活性成分。
它听起来复杂,但实际上,它就像是在做一道高级的浓汤,把好东西从食材中提取出来。
1.1 超临界流体是什么?超临界流体,这个名字听上去就像科幻电影里的怪物,但其实它是个很乖的家伙。
我们知道,液体和气体有各自的特点,但当物质在高温和高压的环境下,它们就会变得很奇妙,成为“超临界流体”。
在这个状态下,二氧化碳既可以像气体一样流动,又可以像液体一样溶解东西,简直是“水火不容”的完美结合。
就像在派对上,气氛一高涨,大家都融入了一起,开心得不得了。
1.2 为什么选择二氧化碳?有人可能会问,为什么要用二氧化碳呢?其实,二氧化碳是个环保小天使,它的来源广泛,成本也相对低。
而且,提取出来的成分没有残留,有些就像小孩子的作业,干干净净,放心使用。
再说,它提取的产品往往质量更高,口感更好,香味更浓,谁不喜欢呢?2. 二氧化碳超临界流体萃取的过程接下来,咱们聊聊这个神奇的过程。
首先,我们得准备好要萃取的材料,像是香草、咖啡豆或者草药,这些都是“主角”。
然后,把这些材料放进一个密闭的容器里,就像给他们一个舒适的小窝。
接着,我们就开始给这个小窝加压、加热,让二氧化碳变成超临界状态。
这个过程就像是在给材料做个“深层按摩”,把他们里面的精华一股脑地释放出来。
2.1 这个过程的好处说到好处,那可真是不胜枚举。
首先,这个方法非常高效,能够在短时间内提取出大量的成分,节省了时间和成本。
其次,超临界流体的低毒性,让这个萃取过程更安全,更健康。
谁都不想吃到有害物质吧?而且,由于它不使用溶剂,所以最终的产品味道更加纯正,简直就是“无污染”的代名词。
超临界二氧化碳萃取 相关标准

超临界二氧化碳萃取相关标准超临界二氧化碳萃取相关标准超临界二氧化碳萃取是一种绿色、高效的分离技术,已经在多个领域得到了广泛应用。
在这篇文章中,我们将深入探讨超临界二氧化碳萃取的相关标准,以及这些标准对该技术的应用和发展所起到的重要作用。
一、超临界二氧化碳萃取的基本原理超临界二氧化碳萃取是一种利用超临界状态下的二氧化碳对物质进行提取和分离的技术。
在高压和适当温度下,二氧化碳可以达到超临界状态,此时既具有气体的扩散性,又有液体的溶解力,因此可以高效地萃取目标物质。
与传统的有机溶剂相比,超临界二氧化碳具有无毒、无残留、易回收利用等优点,因此备受关注。
二、超临界二氧化碳萃取的相关标准1. 工艺参数标准:包括工艺温度、压力、流速等参数的要求,这些参数对超临界二氧化碳萃取的效果和成本都有重要影响,是保证萃取效果和生产稳定的关键。
2. 萃取物质标准:不同的物质对超临界二氧化碳的萃取条件要求不同,因此对于不同的萃取物质需要有相应的标准来指导操作。
3. 设备标准:超临界二氧化碳萃取设备的设计和制造需要符合一定的标准,以保证设备的安全性、稳定性和效率。
4. 产品质量标准:对于超临界二氧化碳萃取得到的产品,需要有相应的质量标准来保证产品的品质和安全性。
三、超临界二氧化碳萃取标准的重要性超临界二氧化碳萃取标准的制定和执行对于推动该技术的发展和应用具有重要意义。
标准的存在可以保证超临界二氧化碳萃取的安全性和可行性,避免了因为操作不当而造成的安全事故和环境污染。
标准化可以提高超临界二氧化碳萃取的生产效率和产品质量,促进了技术的推广和产业化应用。
标准的建立可以促进超临界二氧化碳萃取技术的国际交流和合作,为技术的不断创新和进步提供了基础和保障。
四、个人观点和理解作为超临界二氧化碳萃取的写手,我对相关标准的制定和执行十分重视。
在这个快速发展的领域,标准化的严格执行和不断完善可以提高技术的可信度和可持续发展性。
通过与专业的技术团队合作,并结合相关行业的实际需求,我们有信心为超临界二氧化碳萃取相关标准的制定和实施贡献自己的力量。
超临界二氧化碳萃取

超临界二氧化碳萃取简介超临界二氧化碳萃取是一种常用于分离和提取有机物质的方法。
它利用超临界状态下的二氧化碳的特殊性质,实现了高效、环保的物质分离和提取过程。
本文将介绍超临界二氧化碳萃取的原理、应用领域以及优势。
原理超临界二氧化碳指的是二氧化碳在临界温度(31.1℃)和临界压力(7.38MPa)以上的状态。
在这种状态下,二氧化碳既有液态的密度和溶解力,又具备气态的扩散性和低表面张力。
这使得超临界二氧化碳具有一定的溶解性,能够溶解非极性或低极性溶质。
同时,超临界二氧化碳的温度和压力可调控,这使得它在分离和提取过程中具备很大的灵活性。
超临界二氧化碳萃取的原理是基于溶质在超临界二氧化碳中的溶解度随温度和压力的改变而变化。
通过调节超临界二氧化碳的温度和压力,可以控制溶质的溶解度,实现对溶质的分离和提取。
当温度和压力降低时,溶质会从超临界二氧化碳中析出,实现分离。
而当温度和压力升高时,溶质在超临界二氧化碳中的溶解度增大,实现提取。
应用领域超临界二氧化碳萃取在许多领域都有广泛的应用,包括食品、药物、化妆品、香料等。
在食品工业中,超临界二氧化碳萃取被用于提取天然色素、香料和食用油。
由于超临界二氧化碳具有良好的可控性和温和的条件,使得提取的产品具有较高的纯度和良好的品质。
在药物工业中,超临界二氧化碳萃取被用于提取草药中的有效成分。
相比传统的有机溶剂提取方法,超临界二氧化碳萃取无毒、无残留,不会对药物的活性产生影响,且对环境友好,因此被广泛应用。
在化妆品工业中,超临界二氧化碳萃取被用于提取植物精华和天然香料。
相比传统的提取方法,超临界二氧化碳萃取能够提取更多维生素和抗氧化剂,使得产品具有更好的保湿和护肤效果。
优势与传统的有机溶剂提取方法相比,超临界二氧化碳萃取具有以下优势:1.环保:超临界二氧化碳是一种天然无毒、无污染的溶剂,使用超临界二氧化碳进行萃取不会对环境产生负面影响。
2.节能:超临界二氧化碳是一种可再生的溶剂,可以循环使用,减少能源消耗。
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超臨界二氧化碳萃取實驗ㄧ、目的:了解超臨界二氧化碳萃取原理,並經由實驗探討溫度及壓力對超臨界二氧化碳萃取功效之影響。
二、原理:單一物質通常具有大家所熟悉的氣、固、液三相,當未達臨界點(critical point)前常可藉由溫度與壓力的增減使物質產生液相與氣相之間的轉變,且相與相之間會有明顯的界面存在。
但是一旦壓力到達或超過其臨界壓力(critical pressure, P c)且溫度到達或超過其臨界溫度(critical temperature, T c)時,此液氣兩相的界面不復存在,整個系統呈現一均勻狀態即此物質之超臨界流體(Super Critical Fluid, SCF)狀態(圖一)。
圖一:一般純物質之平衡相圖在超臨界狀態下,物質的一些基本性質與特性會有所改變。
一般而言,超臨界流體的物理性質是介於氣、液相之間的,例如其黏度接近氣體而密度則接近液體。
因密度高,可輸送較氣體更多的超臨界流體,因黏度低,輸送時所需的功率則較液體為低。
又其擴散係數(diffusion coefficient)高於液體10至100倍以上,亦即質量傳遞阻力(mass transfer resistance)遠較液體為小,此外超臨界流體有如氣體幾乎無表面張力,因此很容易滲入多孔性組織中,在質量傳遞上遠較液體為快。
除物理性質外,在化學性質上亦與氣、液態時有所不同。
例如二氧化碳在氣體狀態下不具萃取能力,但當進入超臨界狀態後,二氧化碳變成親有機性因而具有溶解有機物的能力,且因其密度接近液體因而具有很好的媒合能力(solvating power),使得超臨界流體容易進入萃取物中將溶質帶出而成為一個相當優良的溶劑,具有絕佳的萃取效果。
當一溶質分子處於超臨界流體中,若此分子與溶劑間之引力大於溶劑與溶劑間之引力時,該分子會被周圍的溶劑分子所包圍,稱之為群聚效應(clustering effect);群聚現象目前已被認為是超臨界流體增加溶解能力的主要原因之一。
超臨界流體的溶解能力與其密度有直接的關係,而其密度則隨著溫度或壓力的改變一般流體之壓力-密度平衡相圖;其中壓力是以還原壓力P r(P r=P/P c, reduced pressure),溫度是以還原溫度T r(T r=T/T c, reduced temperature),密度則是以還原密度ρr(ρr=ρ/ρc, reduced density)來表示,其中P c、T c及ρc分別代表此物質在其臨界點之臨界壓力、臨界溫度以及臨界密度。
一般超臨界流體萃取的操作溫度約在1~1.4 T r之間,壓力則在1~6 P r之範圍內;亦即圖中的SCF的陰影部份。
由圖中可知在此範圍只要溫度或壓力稍為加以改變,還原密度ρr就會有很明顯的變化亦即超臨界流體的溶解能力也會有很明顯的變化。
因此此陰影部份也是超臨界流體最常使用的操作區域。
表一則為CO2的密度與溫度、壓力的關係數據表。
超臨界流體經常應用在萃取、層析、反應、清洗、染色、分離與造粒等各方面。
較常見的超臨界流體有二氧化碳、二氧化硫、乙烯、已烷、丙烷、丁烷、庚烷、六氟化硫及氨等,他們的臨界壓力、臨界溫度以及臨界密度各不相同。
而其中又以二氧化碳(CO2)為目前最常使用的超臨界流體,因為CO2具有以下的特點:1.臨界溫度(304.4 K)與臨界壓力(72.9 bar)皆不算高,可以在節省操作成本及能源的條件下輕易就可達其超臨界狀態。
2.臨界溫度低使得操作溫度可以維持在相對低溫的範圍,可減少對熱敏感物質的破壞。
3.超臨界二氧化碳對許多較低極性之有機物質具有良好的溶解能力,且其溶解能力可以很方便的經由壓力和溫度的改變,或者添加少量的修飾劑(modifier or co-solvent)來調整。
4.二氧化碳(CO2)無毒性、無腐蝕性、不可燃、化學安定性佳,可降低製程之工安危險性。
5.二氧化碳來源取得容易(一般為合成氨廠和天然氣井副產物的回收或者是液化空氣時之產物之一)且具高度揮發性,在常壓下為氣體,萃取後只須降壓即可有效將CO2與產物分離,可省去一般溶劑萃取後冗長的溶劑分離步驟。
由於上述的優點,超臨界二氧化碳除了被用來作天然物藥物以及食品的萃取及精製之外,在其他領域;如半導體、化學、化工以及材料,均有越來越多的應用且被認為是符合環境保護的綠色製程。
超臨界CO2流體萃取的過程中,雖然可以藉由調整溫度及壓力(亦即調整SCF CO2的密度)來改變它對溶質的溶解能力,但是溶劑對溶質有高溶解度的基本規則是「極性溶於極性,非極性溶於非極性」,由於CO2本身為非極性的分子,因此對低極性(親脂性)溶質會表現出較高的親和力;而對於一些極性較大的分子─帶有極性基團(如–OH、–COOH等)的化合物,它的溶解能力及萃取效率就會降低,此時可藉由添加少量極性有機溶劑當做修飾劑(modifier;又稱共溶劑:co-solvent)來增加對極性溶質的溶解度,以提高極性溶質的萃取效率。
溶解度及萃取效率的改善主要是藉著修飾劑分子群聚於溶劑分子周圍而提高他們在超臨界二氧化碳流體中的溶解度。
此等修飾劑有許多種類,須視萃取之系統及目標溶質來做適當的選取,其中又以甲醇及乙醇最為普遍。
超臨界流體萃取方式主要可區分為三種:1.靜態萃取方式:主要步驟是將超臨界溶劑加壓封入萃取槽後做靜置萃取一段時間,待系統達平衡後再打開閥門將萃取物沖出並同時與溶劑分離。
2.動態萃取方式:主要步驟是於萃取槽的入口加裝一背壓控制器以保持程序中萃取槽的壓力,並控制超臨界流體以一定的流速流經萃取槽,不斷的以新鮮的超臨界流體進行連續萃取。
3.靜態--動態萃取方式:主要步驟為先做一段時間的靜態萃取,而後進行動態萃取。
如此一來,萃取效率會比靜態萃取高且流體的消耗量會比動態萃取的方式少。
本實驗將採取此方式。
一般以超臨界流體進行萃取時,必須清楚知道我們的目標成分是什麼以及其定量方法(如應用HPLC, GC等等),再以少量樣品作萃取條件的篩選,復以篩選得到的條件做大量樣品的萃取操作。
本實驗因無法做特定成分之分析定量檢測,因此只探討溫度與壓力對萃出物總量的關係。
圖二、為一般流體之壓力-密度平衡相圖;其中壓力是以還原壓力P r(P r=P/P c, reduced pressure),溫度是以還原溫度T r(T r=T/T c, reduced temperature),密度則是以還原密度ρr(ρr=ρ/ρc, reduced density)來表示,其中P c、T c及ρc分別代表此物質在其臨界點之臨界壓力、臨界溫度以及臨界密度。
其中的SCF區域為一般超臨界操作的區域,NCL區域則代表近臨界液體狀態(Near Critical Liquid)。
**計算T r時必須以絕對溫度來計算。
表一、為CO2的密度與溫度、壓力的關係數據表。
三、實驗裝置:本實驗所用的設備為美國Applied Separations 公司所製造的超臨界萃取裝置(SFE),使用壓力最高可達10000 psi(680 bar or atm)溫度則可達250℃。
此萃取系統主要可分成以下幾個大部分﹕(1)CO2加壓pump裝置;此為利用壓縮空氣作動之氣動pump,使CO2的壓力達到所需之萃取壓力。
在CO2進入加壓pump之前,須先經過冷卻以確保CO2維持在液態以避免pump運轉不順,因此另外有一套低溫循環水槽與此連結。
壓力設定及顯示均在一壓力調控箱(pump module)上,系統之總電源開關則在此箱的右下角。
(2)Oven 萃取裝置;本實驗將使用兩支50ml之萃取槽分別置於oven內,再利用oven的加溫控溫功能,可使萃取槽內之樣品以及CO2達到萃取所需的溫度。
Oven內有一根thermal couple是用來貼附在萃取槽表面以顯示萃取槽的溫度,此溫度與oven的溫度在加熱階段並不一致。
溫度的設定與調整(包括萃出物收集模組)均在oven下方的溫度調控箱進行。
面向oven其左面下方有兩個入口閥(inlet valves),上方有兩個洩壓閥(vent valves),右面上方則有兩個出口閥(outlet valves)均是用來控制CO2的進出萃取槽。
(3)萃取物收集裝置;此裝置位於oven右面兩個出口閥的下方,具有兩個微調閥(Micro-Metering Valves),用來在萃取完畢後將萃出物與CO2分離收集之用,主要利用微調閥的流量控制將萃取室內的高壓流體降壓排出於一個收集瓶中,由於壓力大幅降低使得CO2由超臨界狀態回復到氣態,萃出物在氣態CO2中的溶解度大幅度下降而析出來達到分離的效果。
由於氣體降壓膨脹會造成冷卻降溫效應,因此微調閥有加熱溫控裝置以避免因降溫效應而造成管路結凍阻塞,此加熱溫控裝置亦位於在oven下方的溫度調控箱。
請注意:微調閥最多只能闗至刻度極限處不可超過紅線處,再往下闗將造成微調閥之損壞!(4)修飾劑pump;在壓力調控箱(pump module)上另有一個修飾劑pump用來將修飾劑加壓打入萃取槽以修飾超臨界CO2的極性,此pump在使用前須先將管線前端及pump內的空氣排出以避免空轉造成損傷,惟本實驗並不會使用到此修飾劑pump。
圖三和圖四為此裝置的示意圖,圖五則為一般超臨界萃取的流程示意圖。
圖三、為此裝置的示意圖。
圖四、為此裝置的萃取槽與烘箱的示意圖。
圖五、為一般超臨界萃取的流程示意圖。
四、實驗步驟本實驗藉由靜態–動態萃取方式在不同溫度(50、70 ℃)與壓力(300、400 bar)下利用SCF CO2萃取市售咖啡粉末,使同學了解超臨界萃取之操作並探討壓力與溫度對萃出物數量的影響。
A組作50℃兩個壓力,B組作70℃兩個壓力,兩組數據共用,結果報告分開各自寫。
實驗步驟如下:1.先確認CO2進氣閥(INLET)、出氣閥(OUTLET)、洩壓閥(VENT)、出氣微調閥(METERING V ALVES)(上述四閥順時針旋轉為關閉,逆時針為開啟)、壓力調控閥(AIR PRESSURE REGULATOR,逆時針旋轉為關閉,順時針為加壓),均處於關閉狀態。
**鋼瓶內必須為液態CO2,故CO2出口閥必須連接一細長管抵達鋼瓶底部。
2.打開系統之總電源開關(MAIN POWER位置),並打開壓力調控箱(AIRPRESSURE REGULATOR所在機組)、烘箱(V ALVE、OVEN-HEATER)、以及循環水槽(COOLER、POWER)的電源開關。
(空壓機電源老師在實驗前應該會先打開)。
**循環水槽之水溫設定5℃以確保加壓前之CO2仍為液態。
3.設定烘箱(50,或70 ℃為萃取溫度)及收集器溫度(150 ℃)。
**收集器溫度約"萃取溫度+100℃"。
4.打開CO2鋼瓶開關,以壓力調控閥(AIR PRESSURE REGULATOR)調整二氧化碳壓力值,建議先設定為實驗壓力的一半(150 bar,或200 bar)[因為當烘箱溫度上升時,壓力會再上升],直到到達設定溫度才調至目標壓力(300bar,或400bar)。