超临界萃取技术分析.ppt

* 主讲内容： 一、超临界萃取技术 二、气相色谱 一、超临界流体萃取技术 1.发展现状 2.基本原理 3.工艺流程 4.影响因素 5.应用前景 1.发展现状： 最早将超临界CO2萃取技术应用于大规模生产的是美国通用食品公司，之后法、英、德等国也很快将该技术应用于大规模生产中。90年代初，中国开始了超临界萃取技术的产业化工作，发展速度很快。实现了超临界流体萃取技术从理论研究、中小水平向大规模产业化的转变，使中国在该领域的研究、应用已同国际接轨，在某些方面达到了国际领先水平。目前，超临界流体萃取已被广泛应用于从石油渣油中回收油品、从咖啡中提取咖啡因、从啤酒花中提取有效成分等工业中。 2.基本原理： 超临界萃取的基本原理是在高于临界温度和临界压力的条件下，用超临界流体溶解出所需的化学成分，然后降低流体溶液的压力或升高流体溶液的温度，使溶解于超临界流体中的溶质因其密度下降溶解度降低而析出， 从而实现特定溶质的萃取。超临界流体是处于临界温度和临界压力以上的高密度流体。既不是气体，也不是液体，性质介于气体和液体之间，特点是具有优异的溶剂性质。流体处于超临界状态时，其密度接近于液体密度，并且随流体压力和温度的改变发生十分明显的变化，而溶质在超临界流体中的溶解度随超临界流体密度的增大而增大。超临界萃取正是利用超临界流体的这一性质而进行。 超临界流体（Supercritical Fluid，SF）是处于临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上，介于气体和液体之间的流体。超临界流体具有气体和液体的双重特性。SF的密度和液体相近，粘度与气体相近，但扩散系数约比液体大100倍。由于溶解过程包含分子间的相互作用和扩散作用，因而SF对许多物质有很强的溶解能力。这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。超临界流体对物质进行溶解和分离的过程就叫超临界流体萃取。  CO2作萃取剂的优点; a) 临界温度和临界压力低(Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)，操作条件温和，对有效成分的破坏少，因此特别适合于处理高沸点热敏性物质，如香精、香料、油脂、维生素等； b)CO2可看作是与水相似的无毒、廉价的有机溶剂； c)CO2在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不污染环境，且可避免产品的氧化： d)CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金量，并且无有害溶剂的残留； e)在超临界CO2萃取时，被萃取的物质通过降低压力，或升高温度即可析出，不必经过反复萃取操作，所以超临界CO2萃取流程简单。  夹带剂： 在超临界状态下，CO2具有选择性溶解。SFE-CO2对低分子、低极性、亲脂性、低沸点的成分如挥发油、烃、酯、内酯、醚，环氧化合物等表现出优异的溶解性，像天然植物与果实的香气成分。对具有极性集团(-OH，-COOH等)的化合物，极性集团愈多，就愈难萃取，故多元醇，多元酸及多羟基的芳香物质均难溶于超临界二氧化碳。对于分子量高的化合物，分子量越高，越难萃取，分子量超过500的高分子化合物也几乎不溶。而对于分子量较大和极性集团较多的中草药的有效成分的萃取，就需向有效成分和超临界二氧化碳组成的二元体系中加入第三组分，来改变原来有效成分的溶解度，在超临界液体萃取的研究中，通常将具有改变溶质溶解度的第三组分称为夹带剂(也有许多文献称夹带剂为亚临界组分)。一般地说，具有很好溶解性能的溶剂，也往往是很好的夹带剂，如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。 SFE技术基本工艺流程： 原料经除杂、粉碎或轧片等一系列预处理后装入萃取器中。系统冲入超临界流体并加压。物料在SCF作用下，可溶成分进入SCF相。流出萃取器的SCF相经减压、凋温或吸附作用，可选择性地从SCF相分离出萃取物的各组分，SCF再经调温和压缩回到萃取器循环使用。SC—CO2萃取工艺流程由萃取和分离两大部分组成。在特定的温度和压力下，使原料同SC—CO2 流体充分接触，达到平衡后，再通过温度和压力的变化，使萃取物同溶剂SC—CO2分离，SC-CO2循环使用。整个工艺过程可以是连续的、半连续的或间歇的。 将需要萃取的植物粉碎，称取约300—700g装入萃取器⑹中，用CO2反复冲洗设备以排除空气。操作时先打开阀⑿及气瓶阀门进气，再启动高压阀⑷升压，当压力升到预定压力时再调节减压阀⑼，调整好分离器⑺内的分离压力，然后打开放空阀⑽接转子流量计测流量通过调节各个阀门，使萃取压力、分离压力及萃取过程中通过CO2流量均稳定在所需操作条件，半闭阀门⑽，打开阀门⑾进行全循环流程操作，萃取过程中从放油阀⑻把萃取液提出。 3.工艺流程： 4.影响因素： a.萃取压力的影响 萃取压力是SFE最重要的参数之一，萃取温度一定时，压力增大，流体密度增大，溶剂强度增强，溶剂的溶解度