生化分离与纯化技术 超临界流体萃取技术简介 超临界流体萃取技术简介.ppt

超临界流体萃取过程的应用实例 超临界萃取装置 中药材 卵磷脂的提取 丹参有效成分的提取 桂花香料 （1）对脂溶性成分溶解能力较强而对水溶性成分溶解能力较低； （2）设备造价较高而导致产品成本中的设备折旧费比例过大； （3）更换产品时清洗设备较困难。 六、超临界CO2流体萃取的局限性 超临界流体萃取的基本流程 分 离 釜 萃 取 釜 CO2 热交换器 压缩机 高压泵 过滤器 热 交 换 器 课堂小结： * * * LOGO 超临界流体萃取技术 气态 液态 固态 物质的第四态：超临界状态 流体状态 新课导入 物质的形态有几种？ 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：物质处于其临界温度和临界压强以上,气液界面消失，体系性质均一，既不是气体也不是液体，呈流体状态，故称为超临界流体 CO2的p－T－ρ图 精馏操作 液相萃取和吸收 超临界萃取和色谱 吸附分离 在临界点附近，压力和温度的变化可引起超临界流体密度急剧变化, 相应地使溶质在超临界流体中的溶解度发生急剧变化，因而可利用压力与温度的改变来实现萃取和分离。 一、超临界流体萃取 （Supercritical Fluid Extraction，SFE） 超临界流体萃取是利用超临界流体作萃取剂，从液体或固体中萃取出某些成分并进行分离的技术。 * 有机物在超临界流体中溶解度的变化： 低于临界压力时，几乎不溶解； 高于临界压力时，溶解度随压力急剧增加。 溶解度等温线 　气体、液体和超临界流体的性质比较 性 质 气体 液体 超临界流体 101.3kPa，15-30oC 15-30oC Tc,Pc 密度（g/mL） （0.6-2）×10-3 0.6-1.6 0.2-0.5 粘度 [g/（cm.s）] （1-3）×10-4 （0.2-3）×10-2 （1-3）×10-4 扩散系数（cm2/s） 0.1-0.4 （0.2-3）×10-5 0.7×10-3 由以上特性可以看出，超临界流体密度接近液体，粘度接近气体，比液体小得多；扩散系数介于气体和液体之间，是气体的几百分之一, 是液体的几百倍。 流体在临界区附近，压力和温度的微小变化，会引起流体的密度大幅度变化，而非挥发性溶质在超临界流体中的溶解度大致上和流体的密度成正比。 超临界流体萃取正是利用了这个特性，以超临界条件下的流体作萃取剂，利用流体在超临界状态下对物质有特殊增加的溶解度,形成了新的分离工艺。 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。它是经典萃取工艺的延伸和扩展。 二、 超临界萃取基本原理 1822年，Cagniard 首次报道物质的临界现象。 1879年，Hanny and Hogarth 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。 1943年，Messmore首次利用压缩气体的溶解力作为分离过程的基础，从此才发展出超临界萃取方法。 50年代，美国将SFE用于工业分离 1963年，德国首次申请SFE分离技术的专利 1970年，Zosel采用sc-CO2萃取技术从咖啡豆提取咖啡因，从此超临界流体的发展进入一个新阶段。 80年代超临界二氧化碳萃取技术更广泛地用于香料的提取。 三、超临界流体的发展 进入90年代后，超临界二氧化碳萃取技术开始运用于从药用植物中提取药用有效成分等。 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。 1 密度类似液体，因而溶剂化能力很强密度越大溶解性能越好 2 粘度接近于气体，具有很好的传递性能和运动速度 3 扩散系数比气体小，但比液体高一到两个数量，有很强的渗透能力 总之，超临界流体具有液体的溶解能力又具有气体的扩散和传质能力。 三、超临界流体的特性 试剂 临界温度（℃） 临界压力（MPa） 临界密度（g/ml） CO2 31.06 7.38 0.448 甲烷 -83.0 4.6 0.16 丙烷 97.0 4.26 0.220 二氯二氟甲烷 111.7 3.99 0.558 甲醇 240.5 7.99 0.272 乙醚 193.6 3.68 0.267 超临界流体的选择 CO2的压温图 超临界流体萃取的工艺流程一般是由萃取（CO2溶解组分）和分离（CO2和组分的分离）两步组成。 包括高压泵及流体系统、萃取系统和收集系统三个部分 四、基本工艺流程 萃 取 器 分离 器 P P 压缩机 膨胀阀 T1 T2 利用不同压力下超临