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超臨界萃取技術原理

文章出處: 人氣:- 发表时间:2017/8/8 15:59:39

一、超臨界萃取的技術原理

    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,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,所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。

超臨界CO2是指處于臨界溫度與臨界壓力(稱爲臨界點)以上狀態的一種可壓縮的高密度流體,是通常所說的氣、液、固三態以外的第四態,其分子間力很小,類似于氣體,而密度卻很大,接近于液體,因此具有介于氣體和液體之間的氣液兩重性質,同時具有液體較高的溶解性和氣體較高的流動性,比普通液體溶劑傳質速率高,並且擴散系數介于液體和氣體之間,具有較好的滲透性,而且沒有相際效應,因此有助于提高萃取效率,並可大幅度節能。 

    超临界CO2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、粘度是流体阻力、扩散系数是传质速率高低的主要参数,因此超临界CO2的特殊性质决定了超临界CO2萃取技术具有一系列的重要特点。超临界CO2的粘度是液体的百分之一,自扩散系数是液体的100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;具有比液体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,在临界点附件,压力和温度的微小变化会引起CO2的密度发生很大的变化,所以可通过简单的变化体系的温度或压力来调节CO2的溶解能力,提高萃取的选择性;通过降低体系的压力来分离CO2和所溶解的产品,省去消除溶剂的工序。 

    在传统的分离方法中,溶剂萃取是利用溶剂和各溶质间的亲和性(表现在溶解度)的差异来实现分离的;蒸馏是利用溶液中各组分的挥发度(蒸汽压)的不同来实现分离的。而超临界CO2萃取则是通过调节CO2的压力和温度来控制溶解度和蒸汽压这2个参数进行分离的,故超临界CO2萃取综合了溶剂萃取和蒸馏的2种功能和特点,进而决定了超临界CO2萃取具有传统普通流体萃取方法所不具有的优势:通过调节压力和温度而方便地改变溶剂的性质,控制其选择性;适当地选择提取条件和溶剂,能在接近常温下操作,对热敏性物质可适用;因粘度小、扩散系数大,提取速度较快;溶质和溶剂的分离彻底而且容易。


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