第六章溶剂萃取法选读.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 一 超临界流体萃取 概念：利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料(液体或固体)接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离。 所谓超临界流体(SCF)即处于临界温度、临界压力以上的流体。 在临界温度、压力以上，无论压力多高，气体都不能液化但流体的密度随压力增高而增加。 特点：密度接近液体 萃取能力强 粘度接近气体 传质性能好 1. 超临界流体的含义 超临界流体（SCF）是指在临界温度和临界压力以上的流体。高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，以至于无法分辨，故称之为SCF。 超临界流体萃取 超临界流体具有选择性溶解物质的能力，并随着临界条件（T，P）而变化。超临界流体可从混合物中有选择地溶解其中的某些组分，然后通过减压，升温或吸附将其分离析出。 2. 基本原理 超临界萃取剂的临界温度越接近操作温度，则溶解度越大。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。 超临界流体的选择性 超临界流体（ＳＣＦ）的选取： 溶质在某溶剂中的溶解度与溶剂的密度呈正相关，SCF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。 可作为SCF的物质很多，如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、甲醇、氨和水等。 超临界二氧化碳萃取 常用萃取剂 极性萃取剂：乙醇、甲醇、水（难） 非极性萃取剂：二氧化碳（易） 二氧化碳因其临界温度低（Ｔc＝31.3℃),接近室温；临界压力小(Ｐv＝7.15MPa)，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解能力。且无色、无味、无毒、不易燃、化学惰性、低膨胀性、价廉、易制得高纯气体等特点，现在应用最为广泛。 超临界二氧化碳萃取 超临界二氧化碳临界点：Tc=31.26℃、Pc=7.2MPa 优点： 缺点： 临界条件温和 设备投资大 产品分离简单 无毒、无害 不燃 无腐蚀性 价格便宜 二氧化碳超临界萃取的溶解作用： 在超临界状态下，CO2对不同溶质的溶解能力差别很大，这与溶质的极性、沸点和分子量密切相关。 一般来说有以下规律：亲脂性、低沸点成分可在104KPa以下萃取，如挥发油、烃、酯、内酯、醚、 环氧化合物等；像天然植物和果实中的香气成分，如桉树脑、麝香草酚、酒花中的低沸点酯类等； 化合物的极性基团( 如-OH、-COOH等)愈多，则愈难萃取。 强极性物质如糖、氨基酸的萃取压力则要在4×104KPa以上； 化合物的分子量愈大，愈难萃取。分子量在200～400范围内的组分容易萃取，有些低分子量、易挥发成分甚至可直接用CO2液体提取；高分子量物质(如蛋白质、树胶和蜡等)则很难萃取。 超临界CO2萃取的特点 ： 1、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，完整保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发渡、 易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。2、由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留溶媒，同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，100%的纯天然，符合当今“绿色环保”、“回归自然”的高品位追求。3、控制工艺参数可以分离得到不同的产物，可用来萃取多种产品，而且原料中的重金属、无机物、尘土等都不会被CO2溶解带出。 4、蒸馏和萃取合二为一，可以同时完成蒸馏和萃取两个过程，尤其适用于分离难分离的物质，如有机混合物、同系物的分离精制等 。 5、能耗少；热水、冷水全都是闭路循环，无 废水、废渣排放。CO2也是闭路循环，仅在排料时带出少许，不会污染环境。由于能耗少、用人少、物料消耗少，所以运行费用非常低。 因此，CO2特别适合天然产物有效成分的提取。对于天然物料的萃取，其产品真正称得上是100%纯天然的“绿色产品”。 ? 工作流程示意 大型超临界流体萃取装置 超临界流体的应用 超临界流体(supercritical fluid, SCF)对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油脂等具有特殊的溶解作用，因此可用于这类物质的萃取分离。 咖啡因萃取 植物油：胚芽油、玉米油、γ-亚麻酸 天然香料：杏仁油、柠檬油 尼古丁 超临界流体萃取的应用 医药工业 化学工业 食品工业 化妆品香料 中草药提取 酶，纤维素精制 金属