超临界流体萃取的几个概念PPT课件
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五、超临界流体萃取条件的选择
萃取压力：尽可能低，以降低压缩机的动力消耗 萃取温度：应低于待分离成分的分解温度 改性剂：非极性溶质在SCF中的溶解度有限或不溶, 可通过加入一些改性剂或有机配体来增加溶解度。 改性剂一般可以通过两种方式增加溶解度:(1)与溶 质配位降低其极性;(2)使SCF与溶质极性相似以能 够更好地溶解溶质。 萃取时间： 萃取条件的优化：
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三、超临界流体萃取的优点
1.提高SCF的密度，可以将待分离成分溶出，降低SCF密度， 又可使该成分从SCF中析出；同时，SCF保持了气体具有的传 递特征，比液体渗透得更快，能更快到达平衡。因此，超临界 流体萃取效率一般都高于液体溶剂萃取。 2.在接近临界点附近，只要温度和压力有微小变化，SCF的密 度和溶解度都会发生很大变化，比较容易控制工艺条件。 3.SCF容易从分离成分中去除，不会对产品和食品造成污染。 4.选用的SCF性质稳定、无腐蚀性，特别适合具有热敏性或易 氧化性的成分分离纯化。
3
某些常用流体的物理特征
4
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利用CO2 作为萃取剂主要有以下优点:
(1) 可以在35～40℃的条件下进行提取,能够防止热敏性 物质的变质和挥发性物质的逸散。
(2) 在CO2气体笼罩下进行萃取,萃取过程中不发生化学 反应;又由于完全隔绝了空气中的氧,因此,萃取物不会 因氧化或化学变化而变质。
(3) 由于CO2不具备可燃性,且萃取过程中不使用易燃易 爆的有机溶剂,相对安全。
物质状态 密度（g/cm3） 粘度(g/cm/s) 扩散系数(cm2/s )
气态
(0.6-2) ×10-3
(1-3) ×10-4
0.1-0.4
液态wk.baidu.com
0.6-1.6
(0.2-3) ×10-2
(0.2-2) ×10-5
SCF
0.2-0.9
(1-9) ×10-4
(2-7) ×10-4
由以上特性可以看出，超临界流体兼有液体和气体的双重特 性，扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体溶剂相比，可 以更快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程的实现。
超临界流体：指处于超过物质本身临界温度和临界压力状 态时的流体。稳定的纯物质都有固定的临界点。
超临界流体萃取：是利用SCF作为萃取剂，从液体和固体 中萃取出特定成分，以达到某种分离的目的。
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在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容 量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象。
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超临界流体（SCF）的特性
(4) CO2是较容易提纯与分离的气体,因此萃取物几乎无 溶剂残留,也避免了溶剂对人体的毒害和对环境的污染。
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利用CO2 作为萃取剂主要有以下优点:
(5) 萃取和分离合二为一,当饱含溶解物流经分离器时,由于 压力下降使得CO2 与萃取物迅速分离,成为两相,故能耗 较少。
(6) CO2无味、无臭、无毒,价格便宜,纯度高,易得,且能够 循环使用,降低了成本。
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1. 超临界流体的辅助溶剂效应
在超临界液体的萃取加工过程中,如果使用单一组分的纯气 体,比如CO2、二氧化硫、氯氟烃等,往往会遇到物料在超临 界态流体中溶解度太低,选择性不高,溶解度对温度、压力 变化不敏感等问题,使分离操作的能耗增加,时间延长,产品 纯度不高。因此,单一组分作为超临界流体,在实践中表现 出很大的局限性。 所以,在实际操作中,往往在超临界流体中添加辅助溶剂 (entrainer ,又称助溶剂或夹带剂) 以提高溶解度,增加物质 溶解度的选择性。
一、超临界流体萃取的几个概念
物质的临界状态：指物质气态和液态共存的一种边缘状态， 在此状态下，液态的密度与其饱和蒸汽密度相同，因此气 液两态界面消失。此状态只有在临界温度和临界压力下才 能实现，如果气体处于临界温度之上，无论给予多大的压 力，都不能将其液化。
临界点：物质处于临界状态下所在的温度、压力点。
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四、超临界流体的选择
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作为萃取溶剂的超临界流体必须满足以下条件：
1.SCF临界温度要接近工艺中的操作温度（常温） 2.操作温度应低于被萃取物质分解温度或变质温度 3.SCF化学性质要与待萃取成分的化学性质相似 4. SCF化学性质稳定，无毒性和无腐蚀性，不易爆易燃 5.临界温度和临界压力都尽量接近常规条件 6.对于待分离成分要有较高的选择性和较高的溶解度 7.来源广泛，价格便宜，以降低成本 常用的SCF：CO2、SO2、C2H4、C3H8、C4H10、CClF3
(7) 具有杀菌和保鲜的作用。 (8) 可以通过改变压力和调节温度来改变溶解性能,对于萃
取成分有选择性。 (9) 扩散系数大而粘度小,大大节省了萃取时间,萃取效率高。
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超临界流体萃取技术的特点
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二、超临界流体萃取的原理
超临界流体(SCF)是指处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以 上，其物理性质介于气体与液体之间的流体。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。溶质在某溶剂中的溶解度与溶剂的密度呈正相关，溶质在 SCF中的溶解度也与此类似。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。
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压缩机 制冷MVC-760L
萃取釜 二氧化碳循环泵
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大型超临界流体萃取装置
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七、提高萃取效率的方法
提高萃取效率的方法除了适当提高萃取压力、选取合适 萃取温度和增大超临界流体流量之外, 还可以采用加入适 量的夹带剂, 利用高压电场和超声波等措施。 此外, 还有一些强化措施包括搅拌、增加流量或采用移动 床等, 这些措施都是为了达到减少萃取中外扩散阻力的目 的。
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六、超临界流体工艺流程 及萃取设备
超临界萃取装置是由萃取剂供应系统、低温系 统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂 供应系统、循环系统组成的,现代化的生产设 备,一般还有计算机控制系统,对生产过程实现 微机自动监控,以提高系统的安全可靠性,并降 低运行成本。
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SFE的基本流程是： 由钢瓶提供高纯液 体（CO2）经高压泵 系统，流入保持在 一定温度（高于Tc） 下的萃取池。在萃 取池中可溶于SCF的 溶质扩散分配溶解 在SCF中，并随SCF 一起流出萃取池， 经阻尼器减压或升 温后进入收集器， 多余的SCF排空或循 环使用。
五、超临界流体萃取条件的选择
萃取压力：尽可能低，以降低压缩机的动力消耗 萃取温度：应低于待分离成分的分解温度 改性剂：非极性溶质在SCF中的溶解度有限或不溶, 可通过加入一些改性剂或有机配体来增加溶解度。 改性剂一般可以通过两种方式增加溶解度:(1)与溶 质配位降低其极性;(2)使SCF与溶质极性相似以能 够更好地溶解溶质。 萃取时间： 萃取条件的优化：
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三、超临界流体萃取的优点
1.提高SCF的密度，可以将待分离成分溶出，降低SCF密度， 又可使该成分从SCF中析出；同时，SCF保持了气体具有的传 递特征，比液体渗透得更快，能更快到达平衡。因此，超临界 流体萃取效率一般都高于液体溶剂萃取。 2.在接近临界点附近，只要温度和压力有微小变化，SCF的密 度和溶解度都会发生很大变化，比较容易控制工艺条件。 3.SCF容易从分离成分中去除，不会对产品和食品造成污染。 4.选用的SCF性质稳定、无腐蚀性，特别适合具有热敏性或易 氧化性的成分分离纯化。
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某些常用流体的物理特征
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利用CO2 作为萃取剂主要有以下优点:
(1) 可以在35～40℃的条件下进行提取,能够防止热敏性 物质的变质和挥发性物质的逸散。
(2) 在CO2气体笼罩下进行萃取,萃取过程中不发生化学 反应;又由于完全隔绝了空气中的氧,因此,萃取物不会 因氧化或化学变化而变质。
(3) 由于CO2不具备可燃性,且萃取过程中不使用易燃易 爆的有机溶剂,相对安全。
物质状态 密度（g/cm3） 粘度(g/cm/s) 扩散系数(cm2/s )
气态
(0.6-2) ×10-3
(1-3) ×10-4
0.1-0.4
液态wk.baidu.com
0.6-1.6
(0.2-3) ×10-2
(0.2-2) ×10-5
SCF
0.2-0.9
(1-9) ×10-4
(2-7) ×10-4
由以上特性可以看出，超临界流体兼有液体和气体的双重特 性，扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体溶剂相比，可 以更快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程的实现。
超临界流体：指处于超过物质本身临界温度和临界压力状 态时的流体。稳定的纯物质都有固定的临界点。
超临界流体萃取：是利用SCF作为萃取剂，从液体和固体 中萃取出特定成分，以达到某种分离的目的。
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在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容 量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象。
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超临界流体（SCF）的特性
(4) CO2是较容易提纯与分离的气体,因此萃取物几乎无 溶剂残留,也避免了溶剂对人体的毒害和对环境的污染。
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利用CO2 作为萃取剂主要有以下优点:
(5) 萃取和分离合二为一,当饱含溶解物流经分离器时,由于 压力下降使得CO2 与萃取物迅速分离,成为两相,故能耗 较少。
(6) CO2无味、无臭、无毒,价格便宜,纯度高,易得,且能够 循环使用,降低了成本。
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1. 超临界流体的辅助溶剂效应
在超临界液体的萃取加工过程中,如果使用单一组分的纯气 体,比如CO2、二氧化硫、氯氟烃等,往往会遇到物料在超临 界态流体中溶解度太低,选择性不高,溶解度对温度、压力 变化不敏感等问题,使分离操作的能耗增加,时间延长,产品 纯度不高。因此,单一组分作为超临界流体,在实践中表现 出很大的局限性。 所以,在实际操作中,往往在超临界流体中添加辅助溶剂 (entrainer ,又称助溶剂或夹带剂) 以提高溶解度,增加物质 溶解度的选择性。
一、超临界流体萃取的几个概念
物质的临界状态：指物质气态和液态共存的一种边缘状态， 在此状态下，液态的密度与其饱和蒸汽密度相同，因此气 液两态界面消失。此状态只有在临界温度和临界压力下才 能实现，如果气体处于临界温度之上，无论给予多大的压 力，都不能将其液化。
临界点：物质处于临界状态下所在的温度、压力点。
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四、超临界流体的选择
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作为萃取溶剂的超临界流体必须满足以下条件：
1.SCF临界温度要接近工艺中的操作温度（常温） 2.操作温度应低于被萃取物质分解温度或变质温度 3.SCF化学性质要与待萃取成分的化学性质相似 4. SCF化学性质稳定，无毒性和无腐蚀性，不易爆易燃 5.临界温度和临界压力都尽量接近常规条件 6.对于待分离成分要有较高的选择性和较高的溶解度 7.来源广泛，价格便宜，以降低成本 常用的SCF：CO2、SO2、C2H4、C3H8、C4H10、CClF3
(7) 具有杀菌和保鲜的作用。 (8) 可以通过改变压力和调节温度来改变溶解性能,对于萃
取成分有选择性。 (9) 扩散系数大而粘度小,大大节省了萃取时间,萃取效率高。
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超临界流体萃取技术的特点
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二、超临界流体萃取的原理
超临界流体(SCF)是指处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以 上，其物理性质介于气体与液体之间的流体。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。溶质在某溶剂中的溶解度与溶剂的密度呈正相关，溶质在 SCF中的溶解度也与此类似。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。
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压缩机 制冷MVC-760L
萃取釜 二氧化碳循环泵
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大型超临界流体萃取装置
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七、提高萃取效率的方法
提高萃取效率的方法除了适当提高萃取压力、选取合适 萃取温度和增大超临界流体流量之外, 还可以采用加入适 量的夹带剂, 利用高压电场和超声波等措施。 此外, 还有一些强化措施包括搅拌、增加流量或采用移动 床等, 这些措施都是为了达到减少萃取中外扩散阻力的目 的。
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六、超临界流体工艺流程 及萃取设备
超临界萃取装置是由萃取剂供应系统、低温系 统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂 供应系统、循环系统组成的,现代化的生产设 备,一般还有计算机控制系统,对生产过程实现 微机自动监控,以提高系统的安全可靠性,并降 低运行成本。
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SFE的基本流程是： 由钢瓶提供高纯液 体（CO2）经高压泵 系统，流入保持在 一定温度（高于Tc） 下的萃取池。在萃 取池中可溶于SCF的 溶质扩散分配溶解 在SCF中，并随SCF 一起流出萃取池， 经阻尼器减压或升 温后进入收集器， 多余的SCF排空或循 环使用。