文档介绍：超临界流体萃取技术
超临界流体萃取(Superitical Fluid Extraction,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。它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。
什么是超临界:任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。超临界流体(SCF)是指在临界温度(Tc)和临界压力(Pv)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。
超临界萃取的原理:超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下,超临界流体具有很好的流动性和渗透性,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,所以在超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。
相
密度(g/ml)
扩散系数(cm2/s)
粘度(g/)
气体(G)
10-3
10-1
10-4
超临界流(SCF)
~
10-3~10-4
10-4~10-3
液体(L)
1
10-5
10-2
这种流体(SCF)兼有气液两重性的特点,它既有与气体相当的高渗透能力和低的粘度,又兼有与液体相近的密度和对许多物质优良的溶解能力。
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。其中二氧化碳因其临界温度低(Tc=℃),接近室温;临界压力小(Pv=),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。
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、