超临界CO_2萃取不同强化方法的比较与动力学模型

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超临界CO_2选择性驱油机理的分子动力学模拟研究

超临界CO_2选择性驱油机理的分子动力学模拟研究超临界二氧化碳（scCO2）驱油作为石油化工领域中的新兴技术,具有较强的潜在技术优势,正日益受到国内外研究学者的重视,对此人们做出了大量探索性工作,为缓解石油资源短缺危机带来新的曙光。

然而,在CO2驱替原油过程中CO2与油藏各组分间的作用机理复杂,限制了驱油理论及应用研究工作的不断深入。

本文以CO2为主要研究对象,采用分子动力学模拟方法,构建CO2/原油组分/二氧化硅表面等多种模型,针对驱替过程中出现的CO2对原油的溶解及剥离现象,研究CO2对不同原油组分溶解剥离的差异规律,对CO2选择性剥离原油的机理与规律展开深入研究。

首先,对不同温度下CO2剥离烷烃模拟结果的分析表明,CO2剥离原油存在最佳温度范围,并着重分析了303 K、343 K及383 K温度下的体系。

303 K时CO2对膜的剥离方式以整体剥离为主,343 K时以逐层溶解为主,当温度升高至383 K时,有大量烷烃吸附残留在岩石表面。

特别在343 K时原油剥离效率最高,并以最短的时间达到体系平衡。

CO2对原油流动性的影响是不可忽视的,通过对弯曲度及扩散系数的分析,表明处于343 K下的体系具有更高的降粘效果。

基于以上分析,我们利用CO2对混相油膜的剥离行为进行了MD模拟,探究了CO2的选择性溶解剥离行为对油藏润湿性影响的现象机制。

超临界CO_(2)萃取精制辣椒来源天然胡萝卜素的方法

超临界CO_(2)萃取精制辣椒来源天然胡萝卜素的方法
刘益红;金子恒;文雁君;李林正;潘天义;刘洋;谌雪姣;刘静静
【期刊名称】《中国食品添加剂》
【年(卷),期】2024(35)3
【摘要】对辣椒来源天然胡萝卜素超临界CO_(2)萃取精制工艺条件进行研究。

以低含量的辣椒来源天然胡萝卜素为原料,通过正交试验研究辣椒来源天然胡萝卜素的超临界CO_(2)萃取精制方法。

结果表明,最佳萃取条件为萃取温度55℃,分离温度40℃,萃取流量22.5 L/h,萃取釜压力30 MPa,分离压力为4 MPa,萃取时间3.0 h。

在此条件下,可得到含量大于30%的天然胡萝卜素产品,产品回收率达到91%以上。

此法具有产品回收率高、工艺绿色环保、操作简单的特点,为辣椒来源天然胡萝卜素的生产提供了参考依据。

【总页数】6页(P35-40)
【作者】刘益红;金子恒;文雁君;李林正;潘天义;刘洋;谌雪姣;刘静静
【作者单位】河南中大恒源生物科技股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TS202.1
【相关文献】
1.超临界二氧化碳萃取技术在辣椒红色素精制工艺中的应用
2.高纯天然辣椒红素和β-胡萝卜素的RP-HPLC制备方法研究
3.关于超临界CO2萃取分离、精制天然色
素的技术开发4.辣椒籽精油超临界CO_(2)萃取工艺优化及挥发性香气成分分析5.基于超临界CO_(2)低温流体萃取的鸡内金去腥存效方法研究
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超临界CO2萃取法

浅谈超临界CO2萃取法前言——何谓超临界？温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercritical fluid)。

物质在超临界流体中的溶解度，受压力和温度的影响很大。

在超临界状态下，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，就可以达到分离提纯的目的。

当然我们会考虑到这样的问题，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，那么我们怎么有效分离呢？但事实上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，所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。

萃取界的新秀——超临界CO2萃取技术超临界CO2是指处于临界温度与临界压力（称为临界点）以上状态的一种可压缩的高密度流体，，其分子间力很小，类似于气体，而密度却很大，接近于液体，因此具有介于气体和液体之间的气液两重性质，溶解性高，流动性较高，比普通液体溶剂传质速率高，具有较好的渗透性。

超临界CO2的这些特殊物理化学性质决定了超临界CO2萃取技术具有一系列的重要特点。

超临界CO2萃取法是一种新型的分离方法，具有提取效率高、无溶剂残留毒性、天然活性成分和热敏性成分不易被分解破坏，能最大限度地保持提取物的天然特征，可实现选择性分离，等诸多优点。

是萃取界的新秀，受到广泛青睐，尤其广泛运用在天然物质的萃取当中！下图是超临界萃取的流程图：超临界CO2 萃取装置：该装置主要由萃取釜、分离釜、精镏柱、CO2高压泵、副泵、制冷系统、CO2贮罐、换热系统、净化系统、流量计、温度、压力控制（保护）系统等组成。

基本流程：CO2→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路；CO2→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→精镏柱→回路；CO2→萃取釜→精镏柱→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路；CO 2→萃取釜→分离Ⅰ→精镏柱→分离Ⅱ→回路。

超临界CO2萃取技术的应用在制药业，中药的提取一直以来有很大的提升空间，因为一般的药物提取可能导致中药中有效成分的逸散和氧化，例如我们常可用有机化学中用到的一些蒸馏、分离和一般的有机物相似相溶性原理萃取工作就可以达到萃取的目的。

超临界二氧化碳流体萃取

超临界二氧化碳流体萃取简介：随着科学技术的发展，超临界流体技术作为一种共性技术，正逐渐渗透到有关材料、生物技术、环境污染控制等高新技术领域，被认为是一种“绿色、可持续发展技术”，而超临界二氧化碳萃取技术是自超临界流体技术研究开发以来应用最成熟的技术，也是各领域中实验研究最广泛的技术。

二氧化碳是最适合于超临界萃取的流体之一，以应用于食品、医药、石油、环保等行业。

(一). 超临界流体的定义任何一种物质都存在三种相态-气相、液相、固相。

三相成平衡态共存的点叫三相点。

液、气两相成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压力。

不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。

当流体的温度和压力处于它的临界温度和临界压力以上时，则称该流体处于超临界状态。

此时，向该状态气体稍稍加压，气体不会液化，只是超临界流体的密度显著增大，几乎可与液体相比拟，具有类似液体的性质，同时还保留气体的性能，但表现出若干特殊性质，这种超临界状态也称为物质的第四态。

（二). 超临界二氧化碳流体萃取的基本原理超临界流体萃取分离过程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。

当气体处于超临界状态时, 成为性质介于液体和气体之间的单一相态, 具有和液体相近的密度, 粘度虽高于气体但明显低于液体, 扩散系数为液体的10～100倍; 因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力, 能够将物料中某些成分提取出来。

在超临界状态下，CO2流体兼有气液两相的双重特点，既具有与气体相当的高扩散系数和低粘度，又具有与液体相近的密度和物质良好的溶解能力。

超临界二氧化碳流体的物理化学性质与在非临界状态的液体和气体有很大的不同。

由于密度是溶解能力、黏度大小是流体的阻力、扩散系数是传质速率高低的主要参数。

因而超临界二氧化碳流体的特殊性质决定了超临界二氧化碳流体萃取技术的一系列重要特点。

超临界二氧化碳流体的黏度是液体的百分之一，自扩散系数是液体的一百倍，因而具有良好的传质特性，可大大缩短相平衡所需时间，是高效传质的理想介质；具有毕业提快得多的溶解溶质的速率，有比气体大得多的对固体物质的溶解和携带能力；具有不同寻常的巨大压缩性，在临界点附近，压力和温度的微小变化会引起二氧化碳的密度发生很大的变化，所以可通过简单的变化二氧化碳的温度和压力来调节它的溶解能力，提高萃取的选择性；可通过降低体系的压力来分离二氧化碳和所溶解的产品，省去消除溶剂的工序。

青果脂肪酸成分的超临界co_2萃取及其测定

青果脂肪酸成分的超临界co_2萃取及其测定
超临界CO_2萃取是一种在农业加工领域中应用较广泛的新兴技术，它能够从农产品中有效提取活性物质。

研究表明，CO_2萃取可以有效提取出青果脂肪酸中的特性成分，并准确测定其浓度。

首先，在实验中，将青果脂肪酸以溶剂萃取的方式从青果中分离出来。

然后，将得到的组分通过超临界CO_2萃取装置进行萃取。

超临界CO_2萃取的原理是利用CO_2分子的质量和体积与常温常压下的气体有很大的区别，从而使CO_2迅速进入植物油中，并将油中的特性成分萃取出来，从而准确测定青果脂肪酸中的特性成分。

此外，超临界CO_2萃取技术具有良好的选择性和灵敏度，能够提取出活性成分，同时还可以减少污染。

超临界CO_2萃取不需要大量碳氢化合物和有机溶剂，而且没有危险的有毒物质残留，因此它是一种高度可操作的萃取技术。

因此，超临界CO_2萃取技术可用于提取和测定青果脂肪酸中的特性成分，这项技术具有准确度高、选择性好、操作安全、污染小等优点，可以在农业园艺产品加工中得到广泛应用。

超临界萃取技术及其应用

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(3)助溶剂对溶解力的影响
向超临界CO2流体中加入一定量的水、甲醇、乙酸、醋酸乙酯等物质或者是它们的混合物，可以增加溶解力，从而改变对所萃取物质的选择性。如在超临界CO2流体中加入总体积50~60％的甲醇后，即可以从浓度为1~3％的发酵液中苹取L一脯氨酸，收率可达50％以上。但在使用助溶剂的时候，要注意助溶剂的分离和残留。
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用超临界C02从酒花中萃取有效物质制成罐装浸膏可以大大减少酒花的体积，延长贮存期长达5年，有利地促进了啤酒工业向大型化和自动化方向发展。自80年代以来，德国、美国、英国等国家均已建成年处理酒花 5000吨的大型超临界C02萃取工业装置，其：一酸收率可达90％以上。整个工艺是半连续的，有若干台萃取器供切换使用，基本上是等温变压过程。目a6，我国新疆正在从国外引进这一技术建设小型工业装置。以下是NOVA超临界C02萃取工艺的小型装置的较详细的工艺流程图，基本上代表了整个工艺的全貌，在实际工业应用中有关设备的尺寸和形式有所变化。
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处于超临界状态的C02即具有选择溶解其它物质的能力。通过调整适当的温度和压力可选择性地萃取物质。然后再经减压、升温或吸附，使溶解在超临界CO2中的被萃取物与CO2分离，从而达到分离和提纯的目的。
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二、超临界C02及其萃取技术的主要特点
1.CO2的物质特点：与通常采用的超临界流体物质，如N2、N20、CH4、C2H4、等相比，CO2 有如下特点：
10Leabharlann 3、超临界C02的萃取特性
(1)溶解特性超临界C02是一种非极性流体，符合相似相溶的原理。其溶解力随物质极性的减弱而增大，随物质分子量的增大而减弱。一般地表现为，对分子量小，极性弱的物质易溶解，对分子量较大，极性较强的物质难溶解，对分子量高，强极性的物质，如氨基酸、蛋白质、糖和无机盐等则不溶解。在实际应用中，有时根据需要向超临界C02中加入助溶剂，来调整其溶解力。

超临界CO2萃取技术

超临界CO2 萃取技术与其他技术联用
大蒜可行滞气、暖脾胃、消症积、解毒杀虫的作用，近代研究表明大蒜亦有抗菌消炎、降血脂、抑制血小板聚集、减少冠状动脉粥样硬化、抗癌防癌等作用
临床所用大蒜注射液的生产工艺中集成了超临界CO2 萃取、分子蒸馏和膜分离技术。采用超临界CO 2 萃取大蒜有效成分,用分子蒸馏进行分离纯化, 用膜分离过滤除菌。该工艺简单,有效成分不被破坏, 生产的大蒜注射液各项指标符合药典注射剂项下的各项规定。充分显示了高新提取分离技术工艺集成应用于中药开发的优势。
局限性
涉及高压系统, 大规模使用时其工艺过程和技术的要求高,设备费用也大
超临界CO2萃取技术の应用
目前，国内外采用CO2超临界萃取技术可利用的资源有：紫杉、黄芪、人参叶、大麻、香獐、青蒿草、银杏叶、川贝草、桉叶、玫瑰花、樟树叶、茉莉花、花椒、八角、桂花、生姜、大蒜、辣椒、桔柚皮、啤酒花、芒草、香茅草、鼠尾草、迷迭香、丁子香、豆蔻、沙棘、麦、玉米、米糠、鱼、烟草、茶叶、煤、废油等。
3．萃取温度低, CO2的临界温度为31.265℃ ,临界压力为 7.18MPa, 可以有效地防止热敏性成分的氧化和逸散，完整保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发渡、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。
4. 临界CO2 流体常态下是气体, 无毒, 与萃取成分分离后, 完全没有溶剂的残留, 有效地避免了传统提取条件下溶剂毒性的残留。同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染, 100%的纯天然。
超临界CO2 萃取技术与其他技术联用
青蒿素是我国唯一得到国际承认的抗疟新药。青蒿素结构中有一过氧基团, 传统的溶剂提取法由于经过长时间的提取和浓缩, 易使青蒿素破坏损失, 且要浓缩大量的有机溶剂,易燃易爆, 提取周期长, 成本高。

超临界CO 2流体萃取过程的强化

压力
0.40 0.38
除虫菊酯浓度/mg.L-1
0.36 0.34 0.32 0.30 0.28 0.26 0.24 8 10 12 14 16 压力/MPa 18 20
温度
0.37 0.36 0.35 0.34 0.33 0.32 0.31 0.30 0.29 0.28 28
除虫菊酯浓度/mg.L-1
超声波/夹带剂影响
在超声波作用下，一方面对颗粒外部的流体造成湍动作用，破坏了物料表面的滞流膜层，减小了外扩散阻力，促进颗粒外部的传质过程；另一方面，质点的振动作用可有效地波及到颗粒内部，通过对颗粒内表面进行“冲刷”，“更新” 表面，对微孔内的溶剂形成“微搅拌”，促进了溶剂向植物组织内渗透、扩散、溶解的过程，强化内扩散。同时，质点在冲击内表面时，声能的传递可能使依附在内表面的待分离组分活化，降低过程的能垒，加快组分的溶解，从而强化传质。在夹带剂的作用下，虽然除虫菊花物料可在夹带剂水预浸渍下使颗粒细胞膨胀，但其对减小扩散阻力作用并无超声场作用下明显，且夹带剂作用无法有效得提取出存在于细胞内结合态的除虫菊酯。因此超声波对萃取的强化作用更显著。
0.75g ／ cm3 ，可使操作压力从 38.3MPa 降至 13.4MPa ，因此可大大降低对容器材料的耐高压要求，从而降低生产成本，减小危险性。臧志清等研究认为，以水为灾带刑，对辣椒素萃取的夹带剂效应显著；以丙酮为夹带剂，对红色素萃取的夹带剂效应显著，有利于色素的萃取。采用夹带剂时萃取可在 19—20MPa 操作，比纯 CO2 流体萃取所需压力低，而且经济，操作也方便。朱仁发等通过综述夹带剂在烟草的超临界流体萃取中的应用指出夹带剂的应用可大大拓宽超临界萃取烟草中有效成分的应用范围，特别是当被萃取组分在超临界溶剂中的溶解度很小时，夹带剂的应用则显得非常有效。另外， sethuraman ， LiuJunchenga，Choi Young Hae，于思平等通过研究也认为将合适的夹带剂加人纯的超临界 CO2 流体中，可以显著强化萃取过程，提高萃取能力。

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文章篇号：１６７３．９０７８（２０１３）８．１９２１．１９２５
ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎｄＤｙｎａｍｉｃＭｏｄｅｌｓ０ｆＳｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＣＯ２ＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＥｎｈａｎｃｅｄｂｙＤｉｆｅｒｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
（１．河南科技大学食品与生物工程学院，河南洛阳４７１００３）（２．华南理工大学轻工与食品学院，广东广州５１０６４０）
摘要：为了改善单纯超临界ＣＯ２萃取在应用范围和萃取效率方面存在的不足，试验以人参中人参皂苷为萃取对象，研究了夹带剂强化超临界ＣＯ２萃取（ｓｃＥ）、超声联合夹带剂强化超临界ＣＯ２萃Ｊ￣（ＵＳＣＥ）、超临界ＣＯ２反相微乳强化萃￣Ｘ（ＳＣＲＭＥ）和超声强化超临界ＣＯ２反相微乳萃ＪＲ（ＵＳＣＲＭＥ）四种不同强化方法对超临界ＣＯ２萃取的影响，并由微分质量衡算模型，建立了ｓｃ萃取人参皂苷的动力学模型。试验结果表明，在各自优化的工艺条件下，ＳＣＥ、ＵＳＣＥ、ＳＣＲＭＥ、ＵＳＣＲＭＥ萃取的皂苷产率分别达０．２６％、０．４５％、０．７６％和１．１５％，萃取速率顺序为与萃取产率相同，所建萃取动力学模型与各试验数据的拟合度均超过９９．５％，其中以ＵＳＣＲＭＥ的模型模拟得出的和ｋ值最大，分别为１．２１３％和０．６５９，是ＳＣＥ的３．９５倍和１．３２倍，说明在超临界ＣＯ２萃取过程中同时引入超声和反相微乳技术能提高对极Ｉ｝生物质的萃取产率和萃取速率。关键词：超临界ＣＯ２萃取；超声；反相微乳；夹带剂；模型
ＬＵＯＤｅｎｇ－ｌｉｎ，ＸＵＢａｏ．ｃｈｅｎｇ，ＱＩＵＴａｉ－ｑｉｕ，ＬＩＵＪｉａｎ．ｘｕｅ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｏｄａｎｄＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙｎｇａ４７１０２３，Ｃｈｉｎａ）（２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｇｈｔＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＦｏｏｄＳｃｉｎｃｅｅ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｉｖｎｅｓｒｉｙｔｏｆＴｅｃｎｏｈｌｏｙ，ｇＧｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｃｉｎｈａ）
现代食品科技
ＭｏｄｅｒｎＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
２０１３，Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．８
超临界ｃ０２萃取不同强化方法的比较与动力学模型
罗登林 ’ ，徐宝成 ’ ，丘泰球，刘建学 ’
ｓｕｐｅｒｃｒｉｉｔｃａｌＣＯ２ｅｘｔｒａｃｉｔｏｎｗｉｈｔｍｏｄｉｆｉｅｒ（ＳＣＥ），ｓｕｐｅｒｃｒｉｉｔｃａｌＣＯ２ｅｘｔｒａｃｉｔｏｎｗｉｈｔｕｌｔｒａｓｏｕｎｄｃｏｍｂｎｅｉｄｍｏｄｉｉｔｅｒ（ＵＳＣＥ），ｓｕｐｅｍｒｉｉｔｃｌａＣＯ２ｒｅｖｅｒｓｅｍｉｅｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｔｒａｃｉｔｏｎ（ＳＣＲＭＥ）ａｎｄｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃｌＣａＯ２ｒｅｖｅｒｓｅｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｗｉｈｕｔｌｔｒａｓｏｕｎｄ（ＵＳＣＲＭＥ）ｗｅｒｅａｐｐｌｉｄｔｅｏ
ｅｘｔｒａｃｔｇｉｎｓｅｎｏｓｉｄｅｓｆｒｏｍｇｉｎｓｅｎｇ．Ｔｈｅｉｒｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｋｉｎｅｉｔｃｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｂｕｉｌｔｂａｓｄｅｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｈｅｔｏｒｙｎｄａｐｉｒｎｃｉｐｌｅｏｆｍａｓｓｂａｌｎｃａｅ．ＴｈｅｒｅｓｌｔｕｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｈｅｔｅｘｔｒａｃｉｔｏｎｙｉｅｌｄｓｏｆｇｉｎｓｅｎｓｉｄｅｓｂｙＳＣＥ，ＵＳＣＥ，ＳＣＲＭＥｎｄａＵＳＣＲＭＥｗｅｅｒ０．２６％，０．４５％，Ｏ．７６％ａｎｄ１．１５％，ｅｓｒｐｅｃｉｔｖｅｌｙ．ｈｅＴｅｘｔｒａｃｉｔｏｎｒａｔｅｓｏｆｇｉｎｓｅｎｓｉｄｅｓｂｙｆｏｒｕｍｅｈｏｔｓｄｓｈｏｗｅｄｓｉｍｉｌａｒｏｒｄｒｅｔｏｈｅｔｅｘｔｒａｃｉｔｏｎｙｉｅｌｄ．Ｔｈｅｉｆｔｔｉｎｇｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｎｄａｈｅｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｔｅቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｎｄｔｈｅｓｃｏｐｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｉｃｉｎｃｅｙｏｆｓｕｐ￣ｃｒｉｔｉｃｌａＣＯ２ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｆｏｕｒｅｎｈａｎｃｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇ