生物工程下游技术第6章-超临界萃取

超临界流体萃取重点：什么是超临界流体为什么超临界流体可以作为萃取剂超临界流体萃取的特点及适用范围一．概述何谓超临界流体？一．概述是物质介于气体和液体之间的一种特殊的聚集状态。临界温度（Tc）：当其气体的温度超过Tc后，不管施加多大的压力都不能使其变为液体→是气体能够液化的最高温度；临界压力（pc）是指在临界温度下，气液平衡时的压力。任何纯净化合物都存在“超临界”状态的过渡态：何谓超临界流体？二．超临界流体萃取的理论基础•利用超临界流体(SupercriticalFluid，SCF)：温度和压力略超过或靠近超临界温度(Tc)和临界压力(pc)、介于气体和液体之间的流体，作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和纯化的目的。1.基本原理•临界萃取的实际操作区域为图中虚线以上部分，大致在对比压力pt＞1，对比温度Tt为0.9与1.2之间。在这一区域里，超临界流体具有极大的可压缩性。•溶剂密度可从气体般的密度(ρt＝0.1)递增至液体般的密度(ρt＝2.0)。•由图可见，在1.0＜Tt＜1.2时，微小的压力变化将大大改变超临界流体的密度1.基本原理•1）超临界流体条件下的溶解度•溶质在一种溶剂中的溶解度取决于二种分子之间的作用力，这种溶剂一溶质之间的相互作用随着分子的靠近而强烈地增加，也就是随着流体相密度的增加而强烈的增加。可以预料：超临界流体在高的或类液体密度状态下是“好”的溶剂，而在低的或类气体密度状态下是“不好”的溶剂。2.超临界流体的性质•传递性质值的范围在气体和液体之间：在超临界流体中的扩散系数比在液相中要高出10-l00倍．但是黏度就比其小10-100倍。•超临界流体是一种低强度、高扩散系数、易流动的相，使扩散传递更加容易。超临界流体的热传导性大大超过了浓缩气体的热传导性，与液体基本上在同一数量级。2.超临界流体的性质2）超临界流体的传递性质三、超临界CO2萃取１、SC—C02萃取剂的特点CO2无毒，无腐蚀性，不可燃烧，纯度高且价格低。有优良的传质性能，扩散系数大；粘度低，与其他超临界流体溶剂相比，CO2具有相对较低的临界压力和临界温度，适于处理热敏性生物制品和天然物产品。2、SC—C02萃取分离作用天然产品中通常含有许多不同的化学成分；对同一天然产品用不同方法或不同萃取剂提取得到的制品，其组分是不同的。逐步增加溶剂C02的溶解能力，可以获得各种质量不同的萃取产物。三、超临界CO2萃取3、拖带剂的作用：添加拖带剂即辅助溶剂，可增加物质的溶解度和萃取选择性。如在C02中添加约14％的丙酮后，甘油酯的溶解度增加22倍。纯C02几乎不能从咖啡豆中萃取咖啡因，但在加水的SC—C02中，因为生成了具有极性的H2CO3，在一定的条件下，能选择性地溶解萃取极性的咖啡因。三、超临界CO2萃取二氧化碳气瓶贮罐夹带剂罐萃取釜解析釜解析釜分离柱箱冷计量流泵压高泵压高四、超临界流体萃取的流程五．超临界流体萃取的优缺点•①同时具有液相萃取和精馏的特点。萃取过程是由两种因素：被分离物质挥发度之间的差异和它们分子间亲和力的大小不同．•②超临界流体萃取的独特的优点是它的萃取能力取决于流体的密度→易于通过调节温度和压力来加以控制。•③溶剂回收很简便，并能大大节省能源。•④可不在高温下操作产品中无其他物质残留。五．超临界流体萃取的优缺点•超临界流体萃取的主要缺点:•由于高压带来的高昂设备投资和维护费用，所以目前应用面还不宽，但是对于高经济价值的产品以及精馏和液相萃取操作应用不妥的情况，还是应该考虑使用超临界流体萃取工艺。