一篇詳細(xì)解釋!超臨界萃取的概念原理及特征
更新時(shí)間:2023-01-04 | 點(diǎn)擊率:1626
超臨界流體的概念
1.穩(wěn)定的純物質(zhì)的幾種存在狀態(tài)固、液、氣、玻璃態(tài)、橡膠態(tài)臨界狀態(tài):指氣態(tài)和液態(tài)共存的一種邊緣狀態(tài),在此狀態(tài)中,液態(tài)的密度與其飽和蒸氣的密度相同,因此界面消失。
從單一物質(zhì)的典型相態(tài)圖可以看到,如果沿著氣液共存蒸發(fā)和冷凝同時(shí)發(fā)生)的曲線向高溫、高壓的方向移動(dòng),就會(huì)達(dá)到該物質(zhì)的臨界點(diǎn)(臨界溫度和臨界壓力點(diǎn))。此過程中溫度的上升引致熱膨脹,使液相的密度減??;而壓力的上升則將氣相壓縮,使其密度加大。在臨界點(diǎn)上,兩相的密度相等,氣相與液相的分界消失,這時(shí)物質(zhì)就成為超臨界流體。當(dāng)物質(zhì)超過臨界溫度時(shí),不會(huì)發(fā)生冷凝和蒸發(fā)的現(xiàn)象,而只以流動(dòng)的形式存在在臨界區(qū)內(nèi):常態(tài)下的氣體物質(zhì)會(huì)表現(xiàn)出液體一樣的密度和隨壓力增大而顯著增長的溶解能力。
超臨界流體
(1)定義:指處于稍為超過物質(zhì)本身的臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)時(shí)的流體,即在臨界點(diǎn)附近的超臨界流體。
?。?)超臨界流體的主要特性①密度類似液體,因而溶劑化能力很強(qiáng),壓力和溫度微小變化可導(dǎo)致其密度顯著變化②粘度接近于氣體,具有很強(qiáng)傳遞性能和運(yùn)動(dòng)速度③擴(kuò)散系數(shù)比氣體小,但比液體高一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)④SCF的介電常數(shù),極化率和分子行為與氣液兩相均有著明顯的差別;⑤壓力和溫度的變化均可改變相變
?。?)超臨界流體的溶解能力在臨界點(diǎn)附近(即適宜的操作區(qū)域),改變溫度或壓力都會(huì)明顯的改變超臨界流體的密度,也就改變了溶解度。
超臨界流體萃取的基本原理及特征
1.超臨界萃取定義:以超臨界流體為萃取劑,在臨界溫度和臨界壓力附近的條件狀態(tài)下,從液體或固體物料中萃取出待分離的組分。
2.原理:利用超臨界流體的特性,在高密度條件下(低溫、高壓),溶解出所需組分,然后改變條件在低密度條件下將萃取出來的成分與萃取劑分離。
3.超臨界流體萃取的特征
?。?)效率高(2)工藝條件容易控制(3)溶劑不易造成污染(4)適用于熱敏性或易氧化的成分(5)需要高壓設(shè)備
4.超臨界流體的選擇
(1)操作溫度與臨界溫度接近(2)萃取劑與待分離組分的化學(xué)性質(zhì)相似。
超臨界流體的工藝流程
1.等溫變壓法:整個(gè)過程溫度基本不變,壓力變化,如圖所示。此流程易于操作,應(yīng)用最為廣泛,而且適于對(duì)溫度有嚴(yán)格限制的物質(zhì)的萃取過程,但因萃取過程有不斷的加減壓步驟,能耗較高。
2.等壓變溫法:利用超臨界流體在臨界壓力以上一定范圍內(nèi)溶解度隨溫度升高而降低的性質(zhì),在分離釜中將超臨界萃取混合物加熱升溫而分離溶質(zhì)。其特點(diǎn)是過程壓力基本維持不變,氣體壓縮功耗較少,但需要加熱蒸汽和冷卻水。因萃取物品種的不同,分離效果也有較大差異。
3.吸附法:利用活性炭等吸附劑,在分離釜中吸附溶解于超臨界流體中的溶質(zhì)分子,操作過程中體系的壓力、溫度變化都很小。因所用吸附劑需解吸再生,不利于連續(xù)生產(chǎn)。
超臨界流體在食品工業(yè)中的應(yīng)用
1.植物油的提取2.咖啡豆和茶葉中咖啡堿的提取3.處理食品原料,去除粗脂肪4.去除煙草中的尼古丁5.香料的提取。
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