超临界萃取机的设计文献综述

 2021-09-28 20:00:09

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萃取又称溶剂萃取或液液萃取(以区别于固液萃取,即浸取),亦称抽提(通用于石油炼制工业),是一种用液态的萃取剂处理与之不互溶的双组分或多组分溶液,实现组分分离的传质分离过程,是一种广泛应用的单元操作。常见的萃取机有超声波萃取机,微波萃取机,离心萃取机,萃取机利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。超临界流体萃取是指以超临界流体(见p-V-T关系)为溶剂,从固体或液体中萃取可溶组分的分离操作。最早将超临界CO2萃取技术应用于大规模生产的是美国通用食品公司,之后法、英、德等国也很快将该技术应用于大规模生产中。90年代初,中国开始了超临界萃取技术的产业化工作,发展速度很快。实现了超临界流体萃取技术从理论研究、中小水平向大规模产业化的转变,使中国在该领域的研究、应用已同国际接轨,在某些方面达到了国际领先水平。目前,超临界流体萃取已被广泛应用于从石油渣油中回收油品、从咖啡中提取咖啡因、从啤酒花中提取有效成分等工业中。超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术,简称SFE(supercriticalfluidextraction)。在较低温度下,不断增加气体的压力时,气体会转化成液体,当压力增高时,液体的体积增大,对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度(Tc)和临界压力(Pc),高于临界温度和临界压力,物质不会成为液体或气体,这一点就是临界点。在临界点以上的范围内,物质状态处于气体和液体之间,这个范围之内的流体成为超临界流体(SF)。超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度,具有良好的溶剂特性,可作为溶剂进行萃取、分离单体。

超临界流体萃取是近代化工分离中出现的高新技术,SFE将传统的蒸馏和有机溶剂萃取结合一体,利用超临界CO2优良的溶剂力,将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。SFE使用超临界CO2对物料进行萃取。CO2是安全、无毒、廉价的液体,超临界CO2具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力,表面张力为零,能迅速渗透进固体物质之中,提取其精华,具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。

超临界流体萃取分离技术是利用超临界流体的溶解能力与其密度密切相关,通过改变压力或温度使超临界流体的密度大幅改变。在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和相对分子质量大小不同的成分萃取出来。

超临界流体(SupercriticalFluid,SF)是处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上,介于气体和液体之间的流体。超临界流体具有气体和液体的双重特性。SF的密度和液体相近,粘度与气体相近,但扩散系数约比液体大100倍。由于溶解过程包含分子间的相互作用和扩散作用,因而SF对许多物质有很强的溶解能力。这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。而超临界流体萃取,就是利用超临界流体的这一强溶解能力特性,从动、植物中提取各种有效成份,再通过减压将其释放出来的过程。

超临界流体对物质进行溶解和分离的过程就叫超临界流体萃取。可作为SF的物质很多,如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨等,其中多选用CO2(临界温度接近室温,且无色、无毒、无味、不易然、化学惰性、价廉、易制成高纯度气体)。

用超临界萃取方法提取天然产物时,一般用CO2作萃取剂。这是因为:

a)临界温度和临界压力低(Tc=31.1℃,Pc=7.38MPa),操作条件温和,对有效成分的破坏少,因此特别适合于处理高沸点热敏性物质,如香精、香料、油脂、维生素等;

b)CO2可看作是与水相似的无毒、廉价的有机溶剂;

c)CO2在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不污染环境,且可避免产品的氧化:

d)CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金属,并且无有害溶剂的残留;

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