超临界流体萃取的优点二氧化碳萃取法的优点有哪些

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超临界流体萃取原理及其特点
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二氧化碳超临界流体应用于提取芳香挥发油,具有防止氧化热解及提高品质的突出优点。例如紫苏中特有的香味成分紫苏醛、紫丁香花中的独特香味成分,均不稳定,易受热分解,用水蒸气蒸馏法提取时会受到破坏,香味大减,采用二氧化碳超临界流体提取所得芳香挥发油气味和原料相同,明显优于其他方法。此外,二氧化碳超临界流体提取法与传统方法相比,还具有提取时间短、挥发油的收率高等特点。在橘皮油、柠檬油、桂花油、香兰素的提取上,应用此法提取均获得较好效果。
但该法由于其工艺技术要求高,设备费用投资大,在我国工业化程度还不高,目前还限于中小规模生产和实验室研究高附加值单方的应用,中药复方成分复杂,提取难度大,用得较少。
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网络视频多媒体课堂超临界流体萃取法综述&&生科院095王利云&&【摘要】本文对超临界流体萃取法的原理、过程、应用及展望做了综述&&【关键词】超临界流体;萃取技术;应用1引言&&超临界流体指处于临界温度和临界压力以上的流体。在临界温度、临界压力以上,无论压力多高,流体都不能液化,但流体的密度随压力增高而增加[1]。超临界流体萃取(supercriticalfluidextraction,简称SFE)是一种正处于开发阶段的化工分离过程。它是利用超临界条件下的液体作为萃取剂,从液体或固体中萃取出特定成分,以达到某种分离目的的技术[2]。超临界流体萃取又称为气体萃取(gasextraction)或稠密气体萃取(dense-gasextraction),因为在实际应用中,作为溶剂的气体必须处于高压或**度下,以具有足够大的萃取能力。作为一个分离过程,超临界流体萃取介于精馏和液体萃取之间[3]。&&2SFE的技术原理及过程&&2.1SFE技术原理&&超临界流体是处于临界温度和临界压力下的物质状态,在其临界点附近的范围内,由于非常大的流体密度变化,流体兼有了气、液体双重特性,以临界流体状态形式存在,气体冷凝及液体蒸发在临界状态下不发生,流体的扩散系数与气体状态接近,具有较快的传质速率;流体的密度与液体状态接近,单位流体的溶解能力较大,超临界流体的特性使其成为理想的萃取溶剂。溶质在SCF中的溶解度,随压力和温度的变化而明显变化,最敏感区域为临界点附近区域,在此区域内,温度和压力的微小变化导致流体密度极大的改变,溶质的溶解度也有较大的改变,由此可达到选择性分离的目的[4]。选择超临界流体萃取剂,优先选择的是萃取能力强、容易达到临界条件的SCF萃取剂,并应考虑其毒性、腐蚀性及是否易燃易爆物等因素。&&2.2超临界CO2流体萃取过程&&超临界流体萃取主要由萃取釜和分离釜组成,并适当配合压缩装置和热交换设备所构成。以充分利用CO2流体溶解度差别为主要控制指标,针对不同原料、不同分离目标而采用不同的工艺流程,可采用高温法、等压法和吸附法。等温法萃取过程的特点是萃取釜和分离釜等温,而萃取压力高于分离压力,利用高压下CO2对溶质的溶解度大大高于低压下的溶解度这一特点,将CO2选择性溶解的目标析出[5]。等压法的特点是萃取釜和分离釜等压,利用两者温度的差别来达到分离的目的。吸附法中萃取和分离处于相同温度和压力下,利用特定吸附剂将CO2流体中分离目标组分选择性吸附除去。由于很多物质很难通过吸附剂来收集,吸附法使用不多。&&3SFE技术的应用及实例&&SFE技术可用于分离、提纯、浓缩、干燥、灭菌以及聚合反应等过程的研究和实际生产中,其应用范围已包括有机化工、石油、医药、食品、环保等领域[6],以及分析化学、织物染色、制浆造纸、涂料、精细陶瓷、木材加工防腐等领域。&&3.1在化工方面的应用及实例&&在化学工业中,SFE技术已在石油化工、煤化工、精细化工领域中应用。SFE技术已用于分离精制石蜡族、芳香族等的同素物;己内酞胺、己二酸、DMT(二甲基色胺)等水溶液脱水、回收有机物,分离醇水共沸物;从油渣中脱除沥青和重金属,分离纯油;萃取煤中的石蜡、煤焦油等;废油回收利用;三次采油;天然色素、精油等精细化工产品的生产过程等方面以及粘合剂结晶脱除、化工设备清洗等过程。渣油SFE脱沥青是SFE技术在石油化工中应用的一个实例。渣油脱沥青,将渣油中有用的原料与沥青(或沥青调和组分)分离,得到催化裂化及生产润滑油的原料。利用SFE技术实现沥青质的分离和溶剂回收是有效的方法。SFE精密分离技术是以SFE技术为基础发展起来的,结合精馏技术,形成了新的分离纯化技术,依据此技术思路设计的包含残E分馏塔的渣油精密分离装置可以有效地应用于渣油的分离中。&&3.2在医药工业方面的应用及实例&&SFE技术已在从动植物中提取有效药用成分;药用成分分析;粗药品的浓缩精制;生化药品的提纯、干燥、造粒、制缓释丸[7];新型药物的开发研究等医药工业过程中应用[8]。SFE技术在医药工业中的一个成功应用实例是应用于中药的开发研究及产业化中,与传统中药开发工艺相比较,SFE技术应用了SCF的超临界特性,在中药有效成分的提取方面具有独特明显的技术优势[9]。&&3.3在食品工业方面的应用及实例&&在食品加工工业中,SFE技术已用于咖啡因的脱除;树脂的净化;脱胆固醇蛋黄磷醋的生产;食用油的脱臭;动物油脂的提取;色素、香料的生产等过程中。SFE技术还可用于提取啤酒花有效成分、酶制剂工业、食品分析等方面[10]。在食品工业中,SFE技术用于鱼油的分离是该技术的一个成功应用实例。从鱼肉中分离鱼油,传统的分离方法有高温降解和有机溶剂残留问题。用二氧化碳作为SCF,利用SFF技术萃取鱼油是有效的分离方法[11]。&&3.4在环境保护方面的应用及实例&&在三废处理及环境监测等环保领域中,SFE技术具有良好应用前景。SFE技术可直接用于三废处理中;在环境监测中,其较高萃取效率有利于提取环境样品中量少污染物。治理污染是环境保护的一个重要方面,防治废渣污染,应根据废渣组成不同采用不同方法,用SFE技术可以有效地清除废渣中有害的有机汞和无机汞,这是SFE技术在环境保护方面应用的一个成功实例[12]。&&4存在的问题及展望&&4.1超临界流体萃取过程的基础理论研究&&由于预处理材料结构的复杂性和易变性(由于季节、种类、作物等),且由于萃取操作可应用于种类繁多的化合物(不同分子量、极性、连接结构等),高压条件下实验数据的测定又比较困难,以致于虽然已经开发了一些工业应用,但对于具体的萃取过程和机理还远远没有进行详尽的研究。因此,应对现有的实验测试技术进行改进,以丰富和完善各种体系在超临界条件下的相平衡及传热、传质数据,并建立描述超临界流体萃取过程的热力学和动力学模型,从而为超临界流体萃取过程的设计和优化提供理论依据。&&4.2超临界流体萃取过程的强化研究&&就机理而言,超临界流体萃取过程是一类传质分离过程。因此,一些传统分离技术的某些强化措施有可能用于超临界流体萃取过程。例如,一些研究者利用超声波、微波和电场等来强化超临界流体萃取过程的研究已取得一定的进展。目前,有关超临界流体萃取过程的研究主要集中在得率上,其强化研究少有报道,这方面尚有许多工作要做。&&4.3与其它分离技术的藕合&&由于欲萃取物质的各类繁多,性质迥异,只采用单一的分离单元操作通常不能满足产品纯度要求,因此可考虑将超临界流体萃取技术与其他分离技术(如精馏、膜分离等)藕合起来,以形成更为高效的复合分离技术。&&4.4降低成本投资&&由于超临界CO2萃取与传统的常压萃取工艺相比,需要更高的成本投资。因此需寻求更经济的萃取方法,这对于研究者来说是很难的,但却是很有必要的。&&5结语&&SFE技术虽然兴起仅仅20多年,但其应用领域与前景是非常引人注意的,涉及许多工业部门,许多研究结果如从石油渣油中脱沥青、从鲜花和香料中提取香精、从动植物油中提取不饱和脂肪酸等,已进入实用化阶段。在食品工业、中草药有效成分的提取以及治理环境中有害有机物污染等研究工作正蓬勃开展。与此同时,超临界流体萃取装置的研究也不断取得新的进展。特别是工业化生产装置的经济运行,使得超临界流体萃取技术引起了国内外的普遍重视。SFE技术将逐渐成为重要的化工分离、提纯技术。&&参考文献&&[1]陈维扭超临界流体萃取的原理和应用.北京北学工业出版社,1998&&[2]刘茉娥,陈欢林.新型分离技术基础[M].浙江:浙江大学出版社,1999.&&[3]宋照斌,郭清泉,宋启煌.超临界C02萃取与低碳经济[J].广东化工,):1-2.&&[4]刘勇第.活性碳的超临界二氧化碳再生(博士学位论文)[D].上海:华东理工大学,1999.&&[5]孟令辉.国外超临界水氧化法在有机危险废物处理的应用[J].化工环保,):16-18.&&[6]汪朝晖,徐**,时钧.超临界流体技术在医药工业中的应用(1)药用成分提取及药品分析.化工进展,-35,60.&&[7]汪朝晖,徐**.超临界流体技术在医药工业中的应用(2)生物药物的提纯,干燥与造粒.化工进展,-57.&&[8]李天祥,王静康超临界CO2,流体萃取技术在天然物提取上的研究进展天津大学学报,):417-424.&&[9]郑常明,黄雪菊.超临界流体萃取技术及应用.医药工程设计杂志,):1一4&&[10]励建荣,夏明.超临界流体萃取技术研究进展.食品与发酵工业,):79一83.&&[11]衷美兰,温辉梁,傅升.超临界流体革取在油脂工业的应用现状.根油食品科技,):36一38.&&[12]朱自强.超临界流体萃取中的相平衡进展.高校化学工程学报,):1一10
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