第五章 超临界萃取知识讲解
油脂提取物的沸点高而挥发性低,因而 在气相中的浓度极低,但在二氧化碳和乙 烯等物质的超临界流体溶剂中受到高压后, 它们的气相浓度增加了100万倍,甚至有的 增加10亿倍。
以癸酸为例,说明超临界流(气)体 萃取的原理。
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根据物质的“相似相溶”原理,物质之 间的溶解能力主要取决于物质分子之间的 相似性,一是分子结构相似,二是分子间 的作用力相似。而分子结构之间的相似可 归结到作用能相似上。
当气体处于超临界状态时,成为性质介 于液体和气体之间的单一相态,具有和液 体相近的密度,粘度虽高于气体但明显低 于液体,扩散系数为液体的10~100倍。
因此对物料有较好的渗透性和较强的溶 解能力,能够将物料中某些成分提取出来。
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一、超临界流体的萃取原理
超临界流体萃取是在超临界流体的超临 界区域或近临界区域进行。
(2)将在生物产品分离、高分子聚合、 酶催 化反应、 材料制备等方面得到广泛应用。
(3)随着新材料的开发应用,设备耐压问题 将得到解决;随着体系研究的深入,基础数据 逐步完善,设备放大问题也可解决,这将使超 临界萃取技术应用于更多产品分离的工业化生 产中。
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第二节 超临界流体的萃取原理
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六、存在问题及应用前景
1、存在问题
(技术要求高。
(2)不能连续操作,生产能力小。
(3)有关溶解度测定、相平衡关系、状态 方程开发等基础性研究不足。
目前超临界萃取技术的应用仅局限于 高附加值产品。
2、应用前景
(1)超临界流体技术是“绿色工艺”, 为 “绿色工业”提供一个新的思路。
气体
(0.6~2)×10-3
(101.3KPa,15~30℃)
g/(cm•s) (1~3)×10-4
cm2/s 0.1~0.4
超临界流体
(Tc,Pc)
液体
0.2~0.5 0.6~1.6
(1~3)× 10-4 0.7×10-3 (0.2~3)×10-2 (0.2~3)×10-5
(15~30℃)
(1)密度接近液体,因此对溶质有较高的溶解度。 (2)黏度接近气体,扩散系数比液体大100倍,因此 渗透力强,传质速度快。
超临界流体是一种超过临界压力和 临界温度的非凝缩性的高密度的流体, 它的性质介于气体和液体之间,因而具 有优异的溶剂性质。
一般来说,物质的溶解能力和它的 密度成正比关系,超临界流体可以通过 压力和温度的变化大幅度调节流体的密 度,以便有选择地溶解目的物。
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密度
黏度
扩散系数
g/mL
由此推知,真空状态下,溶剂的分子密 度极低,其对溶质的作用能极小,溶质的 溶解度也就极小。
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乙炔密度为0.3g/mL,接近液态密度, 有一定的溶解物质能力,即具有溶解、抽 提癸酸进入气相的能力。
之间的一种特殊的聚集状态。
临界温度(Tc):当其气体的温度超 过Tc后,不管施加多大压力都不能使其
变为液体→是气体能够液化的最高温度;
临界压力(pc):是指在临界温度
下,液化气体所需的压力。
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任何纯净化合物都存在“超临界”状 态的过渡态:
T< Tc 时,液态和固态共存; T > Tc时,只存在一相,即“超临界”
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二、超临界流体的特点 (1)密度类似液体,因而溶剂化能力很 强,压力和温度微小变化可导致其密度 显著变化; (2)压力和温度的变化均可改变相变; (3)粘度和扩散系数接近于气体,具有 很强传递性能和扩散速度; (4)SCF的介电常数、极化率和分子行为 与气液两相均有着明显的差别。
第五章 超临界萃取
基本要求: 掌握超临界流体的萃取原理和超临界
CO2的溶剂特征;了解SC-CO2萃取中拖带剂 的作用,了解SC-CO2萃取流程及在生物、食 品工业中的应用。 重点:
超临界流体的萃取原理;超临界CO2的 相图;SC-CO2萃取流程及在生物、食品工业 中的应用。
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第一节 序言
流体状态
当气体的温度超过Tc ,压力超过pc后,
物质的聚集状态就介于气态和液态之间→ 超临界流体→兼具气体和液体的双重特性:
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黏度较小、扩散和渗透能力都较大(接 近于气体);
密度较大、溶解溶质的能力较大(接近 于液体);
有良好的传质特性及溶解特性,且在临界 点附近这种特性对压力和温度变化非常敏 感→T不变,溶解度随密度(压力)的↑而 ↑,压力不变,T↑,溶解度可能↑或↓。
(2)萃取、分离和溶剂回收都能在很低的 温度下进行,目的物不易发生变性。
(3)产品纯度高,且无污染,适合于高附 加值的产品,尤其是食品、医药等天然物 质的萃取。
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五、超临界流体的研究历史
1822年,Cagniard 首次报道物质的临界现象。 1879年,Hanny 发现了超临界流体对固体有溶解
能力,为超临界流体的应用提供了依据。 1947年,Messmore用SFE除去石油中的沥青。 1970年,Zosel采用SC-CO2萃取技术从咖啡豆提取
咖啡因,超临界流体的发展进入一个新阶段。 1992年,Desimone 首先报道了SC-CO2为溶剂,
超临界聚合反应,得到分子量达27万的聚合物,开 创了超临界CO2高分子合成的先河。
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三、超临界流体的应用
超 临 界 聚 合 反 应
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超临界萃取
SCF
超临界中化学反应
超 细 颗 粒 及 薄 膜 材 料 制 备
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四、超临界流体萃取的特点
(1)虽要求高压,但萃取溶剂是“气体”, 操作中可以方便地改变其压力和温度,还 可改变超临界流体的组成,因此能自由地 改变它对物质的溶解能力。
超临界流体:是指状态超过气液共 存时的最高压力和最高温度下物质特有 的点—临界点后的流体。
超临界流体是一种介于气体和液体 之间的流体,无相之境。
超临界流体萃取:是将超临界流体 作为萃取溶剂的一种萃取技术,兼有蒸 馏和液液萃取的特征,也称为“超临界 气体萃取”。
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一、超临界流体 超临界流体是物质介于气体和液体