萃取超临界流体萃取

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1、第四章超临界流体萃取主要内容一、超临界流体的概述二、超临界流体的萃取原理三、超临界CO2的溶剂特征四、超临界CO2萃取以及拖带剂的作用五、超临界CO2萃取流程及在生物、食品工业中的应用2一、超临界流体的概述1、基本概念流体：液体和气体两者都富有流动性,又有相似的运动规律，故合称流体。临界状态：是指物质的气、液两态能平衡共存的一个边缘状态，在这种状态下，液体的密度和它的饱和蒸汽密度相同，因而它们的分界面消失，这种状态只能在一定温度和压强下实现，此时的温度和压强分别称为“临界温度”和“临界压强”。超临界流体（SCF）：是指物质处于其临界温度和临界

2、压强以上而形成的一种特殊状态的流体。34超临界流体萃取(SupercriticalFluidExtraction，以下简称SFE)是一项发展很快、应用很广的实用性新技术。传统的提取物质中有效成份的方法，如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，其工艺复杂、产品纯度不高，而且易残留有害物质。超临界流体萃取是利用流体在超临界状态时具有密度大、粘度小、扩散系数大等优良的传质特性而成功开发的萃取方法。它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。52、超临界流体研究的发展1822年，Cagniard首次报道物质的临界现象。1879年，Hanny

3、andHogarth发现了超临界流体对固体有溶解能力，如碘化钾能溶于超临界乙醇，为超临界流体的应用提供了依据。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。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。63、超临界流体(SCF)的性质物理特征密度（g/cm3）粘度（g/cm/s）扩散系数（cm2/s）气体（0.6-2）*10-3（1-4）*10-40.1-0.4液体0.6-1.6（0.2-3）*1

4、0-2（0.2-2)*10-5SCF0.2-0.9（1-9）*10-4（0.2-0.7)*10-3SCF传递特性与气体，液体的特征比较74、超临界流体的主要特性密度类似液体，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；压力和温度的变化均可改变相变；粘度，扩散系数接近于气体，具有很强传递性能和运动速度；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。8二、超临界流体的萃取（SupercriticalFluidExtraction,SFE）原理超临界萃取是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术。与传统的溶剂萃取、超声

5、波萃取等技术相比，超临界流体萃取法具有萃取效率高、速度快、成本低、溶剂用量少和没有溶剂残余等优点。特别是常用的超临界流体在常压下多为气体，易同萃取溶质完全分离，使样品得到充分的浓缩而不干扰下一步的分析，易于联机应用等优点。9原理：利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系（利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的）在临界点附近（即工作区里），P上升或T下降则溶剂的密度大幅度增加，对溶质溶解度大幅度的增加，有利于溶质的萃取；而P下降或T上升，则溶剂的密度大幅度减小，对溶质的溶解度将大幅度减小，有利于溶质的分离和溶剂的回收。10说明：①并非所

6、有超临界流体溶剂在同T、P下具有相同的溶解度。②溶质在超临界流体中的溶解度，与其密度有关。溶剂流体密度的大幅度增加导致溶剂对溶质的作用力大幅度增加从而形成了溶解物质的能力，P越大，溶解度越大，P越小，溶解度越小。11超临界萃取的特点基本解决了溶剂对环境的污染:CO2为流体，无毒。萃取时间短:15~45min萃取更彻底可进行热敏样品及痕量样品萃取萃取费用低12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

7、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。13二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。14二、萃取溶剂CO2的性质SC-CO2溶剂的优点：①无毒、无腐蚀性、不能燃烧，纯度高且价格低廉。②粘度低，SC-CO2的粘度是通常有机溶剂粘度的几十分之一。③适合于处理某些热敏性生物制品和天然物产品。15④适合于得

8、到萃取物的目的，也适合于获得萃取物后残留溶剂的分离。⑤有利环境保护:利用二氧化碳作为流体,解决了有机溶剂对环境的污染,也有利于保护实验室工作人员的健康。⑥扩散系数大