超临界流体萃取（SCFE）.ppt

超临界萃取技术的主要内容 超临界流体萃取的基本原理和方法 超临界流体的萃取选择性 超临界流体萃取的过程系统及操作特性 超临界流体萃取在食品工业中的应用 第一节 超临界流体萃取的基本原理和方法 一、超临界CO2流体萃取技术的基本概念 （一）超临界CO2流体萃取技术的基本概念 1、定义：超临界流体萃取是一种新型的萃取分离技术。 该技术是利用流体在临界点附近某一区域内，它与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且它对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的一项技术。 2、超临界流体 是指热力学状态处于临界点C、P(Pc、Tc)之上的流体，临界点是气、液界面刚刚消失的状态点。 超临界流体具有十分独特的物理化学性质，它的密度接近于液体，粘度接近于气体，而扩散系数大、粘度小、介电常数大等特点，使其分离效果较好，是很好的溶剂。 （二）超临界流体CO2萃取技术的发展 在1879年，有过报道关于超临界流体对液体和固体物质具有显著溶解能力这种物理现象， 20世纪50年代，美国从理论上提出SCFE用于萃取分离的可能性 60年代以后，原西德对这一领域首次做了许多基础和应用性的研究。 1978年1月在西德Essen举行了首次SCFE技术研讨会，可称为现代SCFE技术开发的里程碑， 主要包括：分离过程基本原理及相平衡理论、测试手段、基础数据及其应用范围、设备结构和设计方法等。 近20年来，SCFE技术迅速发展，并被用于化工、石油、食品、医药等工业的热敏性、高沸点物质的分离。 超临界流体萃取技术之所以如此迅速发展，主要是由于： ①各国尤其是发达国家的政府对食品、药物等的溶剂残留、污染制定了严格的控制法规； ②消费者日益担心食品生产中化学物质的过多使用； ③传统加工技术不能满足高纯优质产品的要求； ④传统加工技术能耗大。 二、超临界流体萃取的基本原理和方法 （一）超临界流体萃取的基本概念 临界温度（Tc）：物质处于无论多高压力下均不能被液化的最低温度。 临界压力 (Pc)：与Tc相对应的压力称为临界压力。 超临界区域：在压温图中，高于临界温度和临界压力的区域称为超临界区。 超临界流体：如果流体被加热或被压缩至高于临界点时，则该流体即为超临界流体 超临界点时的流体密度称为超临界密度 (ρc)，其倒数称为超临界比容(Vc)。 (二)超临界流体萃取的性质 超临界流体的P－V－T性质 超临界流体的传递性质 超临界流体的溶解能力 超临界流体的萃取选择性 1、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。 超临界流体的P－V－T性质 图中表示了以CO2为例的P一T相图。T为三相点。 2、超临界流体的传递性质 由于超临界流体的自扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体萃取相比，可以很快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程的实现。 3、超临界流体的溶解能力 超临界流体的溶解能力，与密度有很大关系，在临界区附近，操作压力和温度的微小变化，会引起流体密度的大幅度变化，因而也将影响其溶解能力。 4、 超临界流体的萃取选择性 1、超临界技术对萃取剂的要求：提高萃取剂选择性的基本原则是 ①按相似相溶原则，选用的超临界流体与被萃取物质的化学性质越相似，溶解能力就越大。 ②从操作角度看，使用超临界流体为萃取剂时的操作温度越接近临界温度，溶解能力也越大。 2、选择萃取剂的主要因素 本身为惰性，且对人体和原料应完全无害； 具有适当的临界压力，以减少压缩费用，具有低的沸点； 对所提取的物质要有较高的溶解度。 3、超临界CO2作为萃取剂与常规的有机溶剂相比的优点： 因为无毒无害、不易燃易爆； 低粘度、低表面张力、低沸点、合理临界特性等。 4、超临界CO2作为萃取剂的具体特点 分子量大于500道尔顿的物质具有一定的溶解度。 中、低分子量的卤化碳、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。 极性基团 (如羧基、羟基、氮)的增加通常会降低有机物的溶解性。 脂肪酸及其甘油三酯具有低的溶解性。然而。单酯化作用可增强脂肪酸的溶解性。 同系物中溶解度髓分子量的增加而降低。 生物碱、类胡萝卜素、氨基酸、水果酸和大多数无机盐是不溶的。 5、共沸物作用 作用： 可以大大地增加其溶解性和选择性。 降低所需要的操作温度和压力。增加产量，缩短加工时间。 提