超临界流体萃取分离技术共40页文档
超临界流体萃取技术
超临界流体萃取技术概述超临界流体萃取技术是一种利用超临界流体作为溶剂的分离技术。
超临界流体是介于气体和液体之间的一种物质状态，在超临界状态下具有较高的溶解能力和扩散性能，因此被广泛应用于化工、制药、食品等领域的分离与提纯过程中。
本文将介绍超临界流体的基本概念、特点以及在萃取过程中的应用。
同时，还将探讨超临界流体萃取技术的优点和局限性，并结合实际案例进行分析。
超临界流体的基本概念超临界流体指的是在临界点之上的高压高温条件下，流体达到临界状态。
在超临界状态下，物质的密度和粘度等性质与传统液体和气体有明显差异，具有较高的溶解能力和扩散性能。
常用的超临界流体包括二氧化碳、水蒸汽、乙烯等。
与传统的有机溶剂相比，超临界流体作为溶剂具有以下优点：•高溶解能力：超临界流体的溶解能力比传统有机溶剂高，可以溶解更多的物质。
•可控性强：通过调节温度和压力等条件，可以控制溶解度和提取速度。
•萃取效率高：超临界流体在溶解物质后，可以通过调节温度或者减压来实现溶剂的快速脱失，从而提高萃取效率。
•环保可持续：超临界流体一般是可再生的，可以循环利用。
超临界流体萃取技术的应用超临界流体萃取技术在许多领域都得到了广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：化工领域超临界流体萃取技术在化工领域用于分离和纯化特定化合物，常见的应用包括：•油脂提取：利用超临界流体（常用的是二氧化碳）可以高效地从植物油中提取脂肪酸、甘油等有机成分，用于制备食用油或者化妆品等产品。
相比传统的溶剂提取方法，超临界流体提取技术更加环保，不会产生有机溶剂残留。
•天然色素提取：超临界流体提取技术也可以应用于从天然植物中提取色素，用于食品、化妆品和纺织品等行业。
•聚合物分离：超临界流体还可以用于聚合物的分离和纯化，提高聚合物的纯度和质量。
制药领域在制药领域，超临界流体萃取技术被广泛应用于药物分离、纯化和微粒制备等方面，常见的应用包括：•天然药物提取：超临界流体提取技术可以高效地从天然植物中提取药物成分，用于药物生产和研发。
超临界流体萃取技术
临界温度应接近常温或操作温度，不宜太高或太低；
操作温度应低于被萃取溶质的分解变质温度；
临界压力低，以节省动力费用；
对被萃取物的选择性高（容易得到纯产品）；
货源充足，价格便宜，如果用于食品和医药工业，还应考虑选择无毒的气体。
6.超临界CO2作为萃取剂的具体特点:P181 ※ 分子量大于500道尔顿的物质具有一定的溶解度。 ※ 中、低分子量卤化碳、醛、酮、酯、醇、醚是非常易溶的。 ※ 低分子量。非极性的脂族烃 (20碳以下)及小分子的芳烃化合物是可溶的。 ※分子量很低的极性有机物 (如羧酸)是可溶的。酰胺、脲、氨基甲酸乙酯、偶氮染料的溶解性较差。
超临界流体萃取分离过程是利用其溶解能力与密度的关系，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。
01
在超临界状态下，流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和分子质量大小的不同成分萃取出来。然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则自动完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，并将萃取分离的两个过程合为一体。
超临界流体的选择性P180
01
超临界萃取剂的临界温度越接近操作温度，则溶解度越大。
02
临界温度相同的萃取剂，与被萃取溶质化学性质越相似，溶解能力越大。因此应该选取与被萃取溶质相近的超临界流体作为萃取剂。
03
5.超临界流体的选择原则
用作萃取剂的超临界流体应具备以下条件:
化学性质稳定，对设备没有腐蚀性，不与萃取物反应；
7.共沸物作用
超临界流体的P－V－T性质 稍高于临界点温度的区域，压力稍有变化，即引起密度的很大变化，这时，超临界流体密度已接近于该物质的液体密度，而此时的状态仍为气态，因此，超临界流体具有高的扩散性，与液体溶剂萃取相比，其过程阻力大大降低。
超临界流体萃取技术
在食品分析方面的应用： 7 在食品分析方面的应用 ： 1988年,国际上推出 了第一台商品化的超临界流体萃取(SFE)仪, 早期 主要用于食品分析,如食用香料,脂肪油脂,维生素 等,采用超临界技术分析,能节省时间,节约化学试 剂,排除溶剂干扰,减少人身伤害。紫外(UV)和常 压化学解离质谱法(APCIMS) 的填充柱超临界流 体色谱法(PS-FC),是鉴别和定量测定β-兴奋剂的 通用方法,对于牛肝样品的β-兴奋剂,该法显示出 良好的回收率和较低的交量(RSD <15%) ,此法还 可用于双氯醇胺和柳丁氨醇的测定。对于农药 残留的测定,特别是水中碳硫化合物的测定,超临 界萃取法比较迅速 。对于中药有效成分的分析, 超临界萃取也有应用。
啤酒花有效成分的提取： 2 啤酒花有效成分的提取：1982 年,西德 HEG 公司建造的工业规模超临界萃取啤 酒花生产线投入生产。用有机溶剂萃取 的啤酒花萃取液,色泽暗绿,成分复杂,且残 留有机溶剂。如采用CO2 超临界萃取,萃 取液颜色为橄榄绿色,不仅萃取率高,芳香 成分也不被氧化,而且可避免萃取农药。
一、超临界流体萃取的原理
超临界流体(SCF)是指处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc) 以上，其物理性质介于气体与液体之间的流体。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。溶质在某溶剂中的溶 解度与溶剂的密度呈正相关，溶质在SCF中的溶解度也 与此类似。因此，通过改变压力和温度，改变SCF的密 度，便能溶解许多不同类型的物质，达到选择性地提 取各种类型化合物的目的。
植物油脂的萃取： 3 植物油脂的萃取：油茶是我国重要的木本 食用油料,我国传统的茶油制取一般采用压 榨法和浸出法,前者残油率高,后者味差色深。 如用超临界CO2 萃取,所得油的颜色、外观, 理化指标均优于溶剂法,且提取率高,杂质少, 水分低,无需精炼。与此相类似的还有利用 超临界萃取豆油、菜籽油、米糠油、棕榈 油、茶籽油、玉米胚芽油、杏仁油、紫苏 油、花生油、山苍子油。另外,采用超临界 萃取技术提取微生物油脂也是近年来研究 的热点,如孢霉菌丝体油脂提取的研究已取 得进展。
超临界流体萃取中的分离与提纯技术研究
超临界流体萃取中的分离与提纯技术研究超临界流体萃取是一种利用超临界流体将目标物质分离和提纯的技术。
它具有高效、环保、温和等特点，被广泛应用于食品、药物、化工等领域。
本文将从超临界流体的概念、分离机理、萃取过程和应用等方面进行探讨和分析。
一、超临界流体的概念超临界流体是指在临界点以上一定温度和压力下，物质不再呈现气态或液态，而出现类似气体和液体的物质态。
超临界流体具有介于气体和液体之间的性质，其密度、粘度、扩散系数等物理化学特性处于气态和液态之间，具有渗透性和传输性，是一种优秀的萃取剂。
二、分离机理超临界流体萃取的分离机理主要是基于物质在超临界条件下的溶解度差异。
当目标物质与超临界流体相互作用时，物质自发向流体中转移，同时流体中的某些成分也可能对物质产生亲合力。
物质在超临界流体中的溶解度受温度、压力、流体密度和极性等因素的影响，并呈现非线性变化规律。
因此，可以通过调节反应条件，如温度、压力和萃取流体组成等来实现对目标物质的高效、选择性分离。
三、萃取过程超临界流体萃取过程分为单级和多级萃取两种方式。
单级萃取是指将物质与超临界流体在萃取釜中进行反应，将产生的萃取液直接收集，然后蒸馏或其他方法进行目标物质的回收和提纯。
多级萃取是在单级萃取的基础上，通过多级色谱、溅射等方式进行进一步的分离和纯化，达到提高分离效率和纯度的目的。
四、应用超临界流体萃取技术广泛应用于食品、药物、化工等领域中，例如提取咖啡因、香料、色素、植物提取物、药物等。
与传统的萃取方式相比，超临界流体萃取具有高效、环保、温和等优点，能够在保持目标物质活性的同时对多种成分进行分离，减少操作步骤和化学污染物的排放，促进了工业生产的可持续发展。
总之，超临界流体萃取技术是一种优秀的分离和提纯方法，具有广泛的应用前景。
随着科学技术的发展和研究领域的拓宽，超临界流体萃取技术将会越来越成熟和完善，为人类的生产和生活带来更多福利。
超临界流体萃取分离技术
超临界流体萃取的特点
• SCF 具有高度选择性，可分离高沸点混合物。操作 温度低，适于分离热不稳定的物质。 • SCF 的萃取能力随流体密度增加而提高，当保持密 度不变时，在一定范围内随萃取时间延长而增加。 • 萃取物可以通过降低 SCF 密度予以分离，常用手段 是恒温降压或恒压升温，可调幅度很大. • 此技术可同时完成蒸馏和萃取二个过程，可分馏难 分离的有机混合物，特别是对于同系物的分馏精制 更具特色.
超临界流体萃取技术
主要内容：
• • • • • 超临界流体萃取技术的发展 超临界流体萃取的基本原理 超临界流体萃取的特点 超临界流体萃取的典型流程 超临界流体萃取的应用
1
超临界流体萃取临界压力和临界温 度以上的流体具有特异增加的溶解能力而发展出来的 化工分离新技术
香料,色素 啤酒花 香料 茶叶 药品脱溶剂 咖啡 香料
萃取釜容积/L
65003 500 1 1000 2
200 1 200 2 300 1 4000 4 200 1 100 1
1200 1 25kt/a 100 4
1985 1986 1987
1988
3
超临界流体萃取技术的发展
9
超临界流体的性质
超临界流体性质
SCF不同于一般的气体 ,也有别于一般液体 ,它本身 具有许多特性，表 4 给出了超临界流体和常温常压下 气体和液体的部分物性数据。
表 4 超临界流体性质对比
10
超临界流体的性质
SCF不同于一般的气体,也有别于一般液体, 本身具有许多特性： ◆ 密度类似液体，压力的细微变化可导致其密度的显 著变动 ◆ 粘度接近气体 ◆ 扩散系数比气体小，但比液体高一个数量级 ◆ 压力或温度的改变均可导致相变.
第九章-超临界流体萃取技术
－47.7
92
4.67
0.23
－0.5
152.0
3.80
0.228
36.5
196.6
3.37
0.232
69.0
234.2
2.97
0.234
64.7
240.5
7.99
0.272
78.2
243.4
6.38
0.276
82.5
235.3
4.76
0.27
80.1
288.9
4.89
0.302
110.6
318
4.11
二、超临界流体的性质
（一）传递特性
❖ 作为传递性质，必须对热和质量传递提供推动力。临界流体 显示出在传递性质上的独特性，产生了特异的传递性能。
❖ 超临界流体是一种低黏度、高扩散系数易流动的相，所以能 又快又深地渗透到包含有被萃取物质的固相中去，使扩散传 递更加容易。同时，超临界流体能溶于液相，降低液相的粘 度和表面张力，提高平衡液相的扩散系数，从而有利于传质。
❖ 超临界流体萃取实际上是介于精馏和液体萃取之间的一种分 离过程，在大气压附近精馏时，把常压下的气相当作萃取剂； 当气相变成冷凝液体时，分离过程即称为液液萃取。
❖ 在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接 触，使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和 分子量大小不同的成分萃取出来。然后借助减压、 升温等方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物 质则自动完全或基本析出，从而达到分离提纯的目 的，并将萃取分离两过程合为一体，这就是超临界 流体萃取分离的基本原理。
❖ 由于SCF的传质性能好，因此SFE与通常的液体 萃取相比，达到平衡的时间短，分离效率高， 产品质量好。
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不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
超临界萃取三种经典流程
花萃取；从植物中萃取风味物质；从各种 它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。
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超临界萃取三来种。经典当流程然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可
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超临界萃取
引课
超临界流体萃取(Superitical Fluid Extraction，
以下简称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。
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，所以在超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合 而成的。 超临界流体萃取(Superitical Fluid Extraction，以下简称SFE)是一项发展很快、应用很广的实用性新技术。
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25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
超临界流体萃取分离技术
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽Байду номын сангаас夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
分离工程 II--10 超临界流体萃取分离技术共55页文档
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
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