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    超臨界萃取技術原理

    文章出處: 人氣:- 發表時間:2017/8/8 15:59:39

    一、超臨界萃取的技術原理

        利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關系,即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態下,將超臨界流體與待分離的物質接觸,使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。當然,對應各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的,但可以控制條件得到最佳比例的混合成分,然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體,被萃取物質則完全或基本析出,從而達到分離提純的目的,所以超臨界CO2流體萃取過程是由萃取和分離過程組合而成的。

    超臨界CO2是指處于臨界溫度與臨界壓力(稱為臨界點)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,并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,并可大幅度節能。 

        超臨界CO2的物理化學性質與在非臨界狀態的液體和氣體有很大的不同。由于密度是溶解能力、粘度是流體阻力、擴散系數是傳質速率高低的主要參數,因此超臨界CO2的特殊性質決定了超臨界CO2萃取技術具有一系列的重要特點。超臨界CO2的粘度是液體的百分之一,自擴散系數是液體的100倍,因而具有良好的傳質特性,可大大縮短相平衡所需時間,是高效傳質的理想介質;具有比液體快得多的溶解溶質的速率,有比氣體大得多的對固體物質的溶解和攜帶能力;具有不同尋常的巨大壓縮性,在臨界點附件,壓力和溫度的微小變化會引起CO2的密度發生很大的變化,所以可通過簡單的變化體系的溫度或壓力來調節CO2的溶解能力,提高萃取的選擇性;通過降低體系的壓力來分離CO2和所溶解的產品,省去消除溶劑的工序。 

        在傳統的分離方法中,溶劑萃取是利用溶劑和各溶質間的親和性(表現在溶解度)的差異來實現分離的;蒸餾是利用溶液中各組分的揮發度(蒸汽壓)的不同來實現分離的。而超臨界CO2萃取則是通過調節CO2的壓力和溫度來控制溶解度和蒸汽壓這2個參數進行分離的,故超臨界CO2萃取綜合了溶劑萃取和蒸餾的2種功能和特點,進而決定了超臨界CO2萃取具有傳統普通流體萃取方法所不具有的優勢:通過調節壓力和溫度而方便地改變溶劑的性質,控制其選擇性;適當地選擇提取條件和溶劑,能在接近常溫下操作,對熱敏性物質可適用;因粘度小、擴散系數大,提取速度較快;溶質和溶劑的分離徹底而且容易。


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