《超临界萃取》课件

超临界萃取超临界萃取是一种分离技术，利用超临界流体作为萃取剂，将目标物质从混合物中分离出来。什么是超临界萃取?超临界流体萃取超临界流体萃取(SFE)是一种利用超临界流体作为溶剂提取物质的技术。超临界流体是指物质处于临界温度和临界压力以上的状态。独特的溶剂性质超临界流体兼具气体和液体的特性，具有高渗透性和溶解能力，可有效提取目标物质。广泛应用超临界萃取广泛应用于食品、医药、化工、环境等领域，可提取天然产物、分离纯化物质。超临界萃取的特点高效性超临界萃取效率高，能够快速分离目标物质。选择性超临界萃取可选择性提取特定物质，避免杂质干扰。环保性超临界萃取使用环保溶剂，减少环境污染。安全性超临界萃取操作安全，避免使用易燃易爆溶剂。超临界溶剂的选择溶剂的物理化学性质临界温度和压力，可与被萃取物良好接触，易于分离。安全性溶剂应无毒、无腐蚀性，易于回收，不造成环境污染。相容性溶剂与被萃取物及萃取设备相容，不会发生化学反应或腐蚀。超临界二氧化碳的物理化学性质超临界二氧化碳是一种重要的超临界流体，在萃取、分离和反应等领域具有广泛应用。超临界二氧化碳的物理化学性质决定了其作为溶剂的优缺点，影响着其在不同应用领域的适用性。31临界点超临界二氧化碳的临界温度为31.1°C，临界压力为73.8bar。1.04密度超临界二氧化碳的密度接近于液体，但其粘度和扩散系数更接近于气体。78介电常数超临界二氧化碳的介电常数较低，约为78，使其能够有效地溶解非极性物质。22扩散系数超临界二氧化碳的扩散系数约为22，使其能够快速渗透到固体材料中。超临界二氧化碳的溶剂化能力超临界二氧化碳的溶剂化能力是指它溶解其他物质的能力。它是一种重要的指标，影响着超临界萃取的效率和选择性。超临界二氧化碳的溶剂化能力与它与被萃取物质之间的相互作用力有关，包括范德华力、氢键和偶极-偶极相互作用力。物质溶剂化能力脂类高芳香族化合物中等极性化合物低影响溶剂化能力的因素温度温度升高，溶剂密度降低，溶解度下降。但温度升高也可能提高物质的蒸汽压，增加物质从液相到气相的转移，从而提高溶解度。压力压力增加，溶剂密度增大，溶解度提高。这是超临界萃取中利用压力调节溶解度和选择性的关键因素。溶质性质溶质的极性、沸点、分子量等性质都会影响其在超临界流体中的溶解度。极性溶质在极性溶剂中更易溶解，反之亦然。共溶剂加入少量共溶剂可以改变超临界流体的溶解性能，提高某些物质的溶解度，或增强萃取的选择性。压力对溶剂化能力的影响1增大压力提高密度2增加溶解度溶剂化能力增强3压缩体积分子间距离缩小4提高浓度物质溶解更充分压力对超临界流体的溶解能力有显著影响。随着压力增加，超临界流体的密度增加，分子间距离缩小，从而提高了超临界流体对物质的溶解度和溶剂化能力。温度对溶剂化能力的影响1温度升高超临界流体的密度下降，溶解能力降低。溶质的蒸气压增加，易于挥发。2温度降低超临界流体的密度增加，溶解能力增强。溶质的蒸气压降低，不易挥发。3其他影响因素溶质性质溶质的极性和分子量都会影响溶解度。萃取物组成不同的萃取物会影响溶剂化能力和萃取效率。萃取时间充足的时间可以提高萃取效率，但过长时间会导致溶质降解。混合效果良好的混合可以提高萃取效率，加速溶质的溶解。超临界萃取装置的组成萃取单元萃取单元是超临界萃取装置的核心部分，负责将超临界流体与待萃取物料进行接触并完成萃取过程。分离单元分离单元主要用于将萃取后的超临界流体与萃取物分离，从而获得纯净的萃取物。压缩机压缩机用于将二氧化碳气体压缩成超临界状态，是超临界萃取装置的关键部件之一。控制系统控制系统用于对整个超临界萃取过程进行监控和调节，以保证萃取过程的稳定性和安全性。超临界萃取装置的基本结构超临界萃取装置主要由四个部分组成：加压系统、萃取系统、分离系统和收集系统。加压系统负责将溶剂加压至超临界状态，并将其输送到萃取系统。萃取系统是超临界萃取的核心部分，其中溶剂与被萃取物进行接触并进行萃取。分离系统负责将萃取后的溶剂与被萃取物分离。收集系统负责收集分离后的萃取物。超临界萃取柱的设计11.结构设计萃取柱的结构设计至关重要，要确保其能够承受高压，并为超临界流体提供合适的流动路径。22.材料选择萃取柱的材料需要耐腐蚀、耐高温，并与超临界流体相容，例如不锈钢、哈氏合金等。33.尺寸选择萃取柱的尺寸取决于处理量和萃取效率，需要根据具体应用进行优化设计。44.填料设计填料的选择和填充方式对萃取效率有重大影响，需根据萃取物特性进行选择。超临界萃取柱的填装1固定相的选择根据被提取物性质选择合适的固定相。2填装方式均匀填装，防止空隙和死体积。3填装密度适宜的填装密度，保证流体流动和萃取效率。填装密度直接影响萃取效率，密度过高会阻碍流体流动，密度过低会导致萃取效率低下。超临界萃取装置的控制系统温度控制系统温度控制系统保证萃取过程的温度稳定，影响萃取效率和产物质量。精确控制温度，优化萃取条件，提高目标物质的提取率。压力控制系统压力控制系统调节超临界流体的密度，影响萃取能力。通过精确控制压力，优化萃取条件，提高目标物质的纯度和收率。流量控制系统流量控制系统调节超临界流体的流速，影响萃取时间和效率。精确控制流量，优化萃取条件，减少萃取时间，提高生产效率。安全控制系统安全控制系统确保设备安全运行，防止意外事故发生。安全控制系统包括压力传感器、温度传感器、流量传感器和安全阀等装置。超临界萃取的流程原料预处理根据原料性质进行预处理，例如粉碎、干燥等，以提高萃取效率。超临界萃取将超临界流体与原料接触，溶解目标物质，并与其他成分分离。分离回收通过降低压力或温度，使超临界流体恢复到气态，分离目标物质。产品精制对分离出的目标物质进行进一步精制，去除杂质，获得高纯度的产品。超临界萃取的优势高纯度提取物超临界萃取能够获得高纯度的提取物，减少后续纯化步骤。环保超临界萃取使用二氧化碳等环保溶剂，减少环境污染。安全超临界萃取过程不使用高温和有害溶剂，确保提取物的安全。高效超临界萃取操作简便，效率高，缩短提取时间。超临界萃取的环境友好性无溶剂残留萃取后，CO₂变成气体，不会残留在产物中。可重复利用CO₂可回收循环使用，减少对环境的污染。减少有害物质传统萃取法使用有机溶剂，存在毒性，而超临界萃取则避免了使用这些溶剂。超临界萃取的能耗优势低温操作超临界萃取通常在较低的温度下进行，降低了加热所需的能量，节约能源。与传统方法相比，例如蒸馏，超临界萃取所需的能量更少。可重复使用超临界流体可以回收并重复使用，减少了溶剂的消耗，降低了整体能耗。在超临界萃取中，二氧化碳等溶剂可以被回收并再次使用，从而减少了对新鲜溶剂的需求。超临界萃取的选择性11.萃取目标物的选择性通过调节操作条件，如压力、温度和溶剂种类，可选择性地提取目标物。22.萃取过程的控制性超临界萃取过程可以精确控制，从而确保获得高纯度和高回收率的提取物。33.萃取过程的温和性超临界萃取是一种温和的提取方法，不会对提取物造成热降解或化学改变。44.萃取过程的可持续性超临界萃取是一种绿色环保的技术，使用二氧化碳作为溶剂，减少了对环境的影响。超临界萃取在食品领域的应用咖啡脱咖啡因使用超临界二氧化碳萃取咖啡豆中的咖啡因，保留咖啡的香味和风味。啤酒花提取超临界二氧化碳提取啤酒花中的苦味物质和香味物质，用于酿造啤酒。植物油提取从植物种子中提取油脂，例如大豆油、葵花籽油等，保持油脂的营养成分。超临界萃取在化妆品领域的应用天然活性成分提取利用超临界萃取技术可以有效提取天然植物中的活性成分，如维生素、抗氧化剂等，用于化妆品。高纯度油脂提取超临界萃取可以提取高纯度的植物油脂，如玫瑰精油，使化妆品更有效，更安全。增强产品功效利用超临界萃取技术提取的天然活性成分可以改善皮肤的弹性和光泽，延缓衰老。超临界萃取在精细化工领域的应用香料和香精超临界萃取可以有效地提取天然香料和香精，例如花香、果香和树脂香。染料和颜料超临界萃取可用于提取天然染料和颜料，如植物染料和矿物颜料，生产高品质的染料和颜料。医药中间体超临界萃取可用于提取和纯化医药中间体，例如植物提取物和生物活性物质。农药和杀虫剂超临界萃取可以用于提取和纯化天然农药和杀虫剂，如植物提取物和生物农药。超临界萃取在环境修复领域的应用土壤修复超临界萃取可用于从受污染土壤中提取重金属、有机污染物等水体修复可去除水中溶解的油类、农药等有机污染物大气污染治理超临界萃取可去除空气中挥发性有机物、烟尘等污染物超临界萃取技术的发展趋势仪器设备超临界萃取设备不断改进，例如使用更耐用的材料和更精确的控制系统，以提高效率和安全性。绿色化学超临界萃取技术符合绿色化学理念，使用无毒、无污染的溶剂，减少环境污染。过程模拟使用计算机模拟优化超临界萃取过程，提高萃取效率，降低成本。多学科交叉超临界萃取技术与其他学科交叉融合，例如纳米技术、生物技术等，开发新型应用。超临界萃取在未来的应用前景11.更广泛的应用超临界萃取技术将继续扩展到更多领域，包括医药、农业、食品、化妆品等。22.效率提升不