最新天然产物化学第10章超临界流体萃取教学课件.ppt





《最新天然产物化学第10章超临界流体萃取教学课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《最新天然产物化学第10章超临界流体萃取教学课件.ppt(54页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、天然产物化学第天然产物化学第1010章超临章超临界流体萃取界流体萃取物质有三种状态:物质有三种状态:气态、液态、固态气态、液态、固态物质的第四态:物质的第四态:超临界状态超临界状态流体状态流体状态一、概述超临界流体的这些特殊性质,使其成为良好的超临界流体的这些特殊性质,使其成为良好的分离介质和反应介质分离介质和反应介质,根据这些特性发展起来的超,根据这些特性发展起来的超临界流体技术在分离、提取、反应、材料等领域得临界流体技术在分离、提取、反应、材料等领域得到了越来越广泛的开拓利用。到了越来越广泛的开拓利用。试剂试剂临界温度(临界温度()临界压力(临界压力(MPa)CO231.067.38甲烷甲
2、烷-83.04.6丙烷丙烷97.04.26二氯二氟二氯二氟甲烷甲烷111.73.99甲醇甲醇240.57.99乙醚乙醚193.63.68纯物质都具有超临界状态,具有普遍性纯物质都具有超临界状态,具有普遍性超临界流体萃取超临界流体萃取(SupercriticalFluidExtraction,SFE)超临界流体萃取是利用超临界流体作萃取超临界流体萃取是利用超临界流体作萃取剂,从液体或固体中萃取出某些成分并进行分剂,从液体或固体中萃取出某些成分并进行分离的技术。离的技术。二、超临界流体萃取基本原理(一)超临界流体萃取的基本原理(一)超临界流体萃取的基本原理 当气体处于超临界状态时,成为性质介于液体
3、和气体之间的流体状态,对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力,能够将物料中某些成分提取出来。并且超临界流体的密度和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加,极性增大,利用程序升压可将不同极性的成分进行分部提取。提取完成后,改变体系温度或压力,使超临界流体变成普通气体逸散出去,物料中已提取的成分就可以完全或基本上完全析出,达到提取和分离的目的。一一股股来来讲讲,超超临临界界流流体体的的密密度度越越大大,其其溶溶解解度度就就越越大大,反反之之亦亦然然。也也就就是是说说,超超临临界界流流体体中中物物质质的的溶溶解解度度在在恒恒温温下下随随压压力力P(PPc时时)升升高高而而增增大大,而而在在恒恒压压下下,
4、其其溶溶解解度度随随温温度度(TTc时时)增增高高而而下下降降,这这一一特特性性有有利利于于从从物物质质中中萃萃取取某某些些易易溶溶解解的的成成分分,而而超超临临界界流流体体的的高高流流动动性性和和扩扩散散能能力力,则则有有助助于于所所溶溶解解的的各各成成分分之之间间的的分分离离,并并能能加加速速溶溶解解平平衡衡,提提高高萃萃取取效效率。率。(二)超临界流体的选择原则(二)超临界流体的选择原则 用作萃取剂的超临界流体应具备以下条件用作萃取剂的超临界流体应具备以下条件:化学性质稳定化学性质稳定,对设备没有腐蚀性,不与萃取物反应;,对设备没有腐蚀性,不与萃取物反应;临界温度应接近常温或操作温度临界
5、温度应接近常温或操作温度,不宜太高或太低,不宜太高或太低,最好在室温附近或操作温度附近;最好在室温附近或操作温度附近;操作温度应低于被萃取溶质的分解或变质温度操作温度应低于被萃取溶质的分解或变质温度;临界压力低临界压力低,以节省动力费用;,以节省动力费用;对被萃取物的选择性高对被萃取物的选择性高(容易得到纯产品);(容易得到纯产品);纯度高,溶解性能好纯度高,溶解性能好,以减少溶剂循还用量;,以减少溶剂循还用量;货源充足,价格便宜货源充足,价格便宜,如果用于食品和医药工业,还,如果用于食品和医药工业,还应考虑选择无毒的气体。应考虑选择无毒的气体。超临界流体,通常有二氧化碳、氮气、氧化超临界流体
6、,通常有二氧化碳、氮气、氧化二氮、乙烯、乙烷、丙烷、甲醇、氨和水、三二氮、乙烯、乙烷、丙烷、甲醇、氨和水、三氟甲烷等。超临界流体萃取的工业化过程所选氟甲烷等。超临界流体萃取的工业化过程所选用的流体绝大多数是超临界二氧化碳。用的流体绝大多数是超临界二氧化碳。超临界超临界CO2萃取的优点:萃取的优点:1、萃取能力强,萃取率高萃取能力强,萃取率高;2、萃取操作温度低(萃取操作温度低(3070),能较完好地保存),能较完好地保存样品样品有有效效成成分不被破坏,不发生次生化,特别适合那些对热敏感性强、分不被破坏,不发生次生化,特别适合那些对热敏感性强、容易氧化分解破坏的成分的萃取。容易氧化分解破坏的成分
7、的萃取。3、CO2的临界压力适中,目前工业水平易达到(的临界压力适中,目前工业水平易达到(萃取操作参萃取操作参数容易控制数容易控制),有效成分及产品质量稳定,有效成分及产品质量稳定;4、CO2的临界密度是常用超临界溶剂中最高的(合成氟化物的临界密度是常用超临界溶剂中最高的(合成氟化物除外),即溶解能力较好;除外),即溶解能力较好;165、CO2无无毒毒、无无味味、不不燃燃、不不腐腐蚀蚀、价价廉廉,易易于于精精制制、易于回收,无污染;易于回收,无污染;7、检测、分离方便,能与、检测、分离方便,能与GC、IR、MS、GS/MS等现代等现代分析手段结合起来,能高效快速地进行分析。分析手段结合起来,能
8、高效快速地进行分析。超临界超临界CO2萃取的局限萃取的局限:(1)对对油油溶溶性性成成分分溶溶解解能能力力较较强强而而对对水水溶溶性性成成分分溶溶解能力较低;解能力较低;(2)设设备备造造价价较较高高而而导导致致产产品品成成本本中中的的设设备备折折旧旧费费比例过大;比例过大;(3)更换产品时清洗设备较困难。)更换产品时清洗设备较困难。17三、超临界萃取的工艺流程及设备超超临临界界萃萃取取的的工工艺艺流流程程是是根根据据不不同同的的萃萃取取对对象象和为完成不同的工作任务而设置的。和为完成不同的工作任务而设置的。超临界萃取的基本流程的主要部分是:超临界萃取的基本流程的主要部分是:萃取段萃取段(由原
9、料转移至二氧化碳流体)(由原料转移至二氧化碳流体)解析段解析段(溶质和二氧化碳分离及不同溶质间的分离)(溶质和二氧化碳分离及不同溶质间的分离)超临界流体萃取的基本流程分分离离釜釜 萃萃取取釜釜CO2热交换器热交换器压缩机压缩机高压泵高压泵 过滤器过滤器 热热交交换换器器 (1 1)萃取萃取 原料装入原料装入萃取釜萃取釜,超超临临界界C0C02 2从釜底进入从釜底进入,与被萃取物料充分与被萃取物料充分接触接触,选择性溶解出选择性溶解出被被萃取物萃取物。(2 2)分离)分离 含含被被萃取物的萃取物的C0C02 2经经减压减压阀降阀降到到临界压力以下临界压力以下进入进入分离釜分离釜,被被萃取物萃取物
10、在在C0C02 2中的中的溶解度溶解度随着随着压力的下降而压力的下降而急急剧剧下降下降,因而在因而在分离釜分离釜中中析出析出,定期从底部放定期从底部放出出,C0C02 2加压后加压后循循环环使用使用。20实验室实验室超临界超临界C02萃取萃取过程过程21多级降压解析流程(精馏)多级降压解析流程(精馏)在在超超临临界界二二氧氧化化碳碳萃萃取取过过程程中中,被被萃萃取取出出来来的的特特质质绝绝大大部部分分是是混混合合成成分分,有有时时需需要要对对其其进进一一步步分分离离精精制制以以富富集集其其中中的的一些成分。一些成分。利利用用多多级级降降压压解解析析工工艺艺一一次次达达到到目目的的而而不不需需在
11、在萃萃取取完完成成后后另另外外对对萃萃取取出出的的混混合合物再次进行分离。物再次进行分离。22超超临临界界CO2萃取柑橘香精油的萃取柑橘香精油的设备设备流程示意流程示意图图1.CO2储罐 2.高压泵 3.萃取釜 4,5,6.阀门 7,8,9.分离釜 10.回流阀北京超流体萃取技术研究所 超临界流体萃取超临界流体萃取的设备的设备德国德国UHDE公司公司萃取釜萃取釜容积容积500L美国美国SupercriticalProcessingInc美晨集团股份有限公司美晨集团股份有限公司(广州轻工研究所)(广州轻工研究所)南通市华安超临界萃取有限公司南通市华安超临界萃取有限公司萃取釜萃取釜容积容积500m
12、l北京天安嘉华超临界科技发展有限公司北京天安嘉华超临界科技发展有限公司云南亚太致兴生物工程研究所云南亚太致兴生物工程研究所四、超临界流体萃取的影响因素 影响超临界流体萃取效果的因素有:影响超临界流体萃取效果的因素有:1)萃取条件萃取条件,包括压力、温度、时间、溶,包括压力、温度、时间、溶剂及流量等;剂及流量等;2)原料的性质原料的性质,如颗粒大小、水分含量、,如颗粒大小、水分含量、组分的极性等;组分的极性等;3)萃取剂的种类萃取剂的种类。1.1.萃取萃取压压力的影响力的影响一一般般SCFSCF溶溶解解能能力力随随压压力力的的增增加加而而增增加加,在在临临界界点点附附近近溶溶解解度度随随压压力力
13、的的增增加加特特别别快快。萃萃取取温温度度一一定定时时,压压力力增增加加,液液体体的的密密度度增增大大,在在临临界界压压力力附附近近,压压力力的的微微小小变变化化会会引引起密起密度的急度的急剧剧改改变变,而密度的增加将引起溶解度的提高。,而密度的增加将引起溶解度的提高。3233对对于不同的物于不同的物质质,其萃取,其萃取压压力有很大的不同。力有很大的不同。例例如如,对对于于碳碳氢氢化化合合物物和和酯酯等等弱弱极极性性物物质质,萃萃取取可可在在较较低低压压力力下下进进行行,一一般般压压力力为为710MPa;对对于于含含有有OH,COOH基基这这类类强强极极性性基基因因的的物物质质以以及及苯苯环环
14、直直接接与与OH,COOH基基团团相相连连的的物物质质,萃萃取取压压力力一一般般20MPa,而而对对于于强强极极性性的的配配糖糖体体以以及及氨氨基基酸酸类类物物质质,萃萃取取压压力力一一般般要要求求50MPa以以上。上。CO2超临界流体中苧烯(I)和缬草烷酮(II)的溶解度等温线萃取压力影响超临界相密度压力对萃取效果的影响还与溶质的性质有关 2.2.萃取温度的影响萃取温度的影响 萃萃取取温温度度是是超超临临界界二二氧氧化化碳碳萃萃取取过过程程的的另另一一个个重重要要因因素素,温温度度对对提提高高超超临临界界流流体体溶溶解解度度的的影影响响存存在在有有利利和和不不利两种利两种趋势趋势。一一方方面
15、面,温温度度升升高高,超超临临界界流流体体密密度度降降低低,其其溶溶解解能力相能力相应应下降,下降,导导致萃取数量的减少;致萃取数量的减少;另另一一方方面面,温温度度升升高高使使被被萃萃取取溶溶质质的的挥挥发发性性增增加加,这这样样就就增增加加了了被被萃萃取取物物在在超超临临界界气气相相中中的的浓浓度度,从从而使萃取数量增大。而使萃取数量增大。而而且且温温度度对对溶溶解解度度的的影影响响还还与与压压力力有有密密切切的的关关系系:在在压压力力相相对对较较低低时时,温温度度升升高高溶溶解解度度降降低低;而而在在压压力相力相对较对较高高时时,温度升高二氧化碳的溶解能力提高。,温度升高二氧化碳的溶解能
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 最新 天然 产物 化学 10 临界 流体 萃取 教学 课件

限制150内