正文描述:《院选课——超临界论文 :sc—co2流体技术基本原理及其应用前景》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、SC—CO2流体技术基本原理及其应用前景摘要:文章介绍了超临界流体的有关概念及基本原理,重点介绍了超临界流体的应用以及分析在未来的应用前景。关键词:超临界流体,超临界萃取超临界流体技术自上世纪70年代开始崭露头角,随后便以其环保、高效等显著优势轻松超越传统技术,迅速渗透到制药工业、食品工业、化学反应工程、环境工程等诸多领域,并成为这些领域发展的主导之一。1超临界流体的基本原理临界状态是物质的气、液两态能平衡共存的一个边缘状态,在该状态下,液体和它的饱和蒸气密度相同,因而它们的分界面消失,这种状态只能在一定温度和压强下实现,此时的温度和压强分别称为“临界温度”和“临界压强”。物质在临界温
2、度以上,它只能处于气体状态,不能用压缩体积的方法来使它液化,所以临界温度是物质以液态形式出现的最高温度;临界压强是液体在临界温度时的饱和蒸气压。超临界流体是指物质处于其临界温度和临界压强以上而形成的一种特殊状态的流体,其多种物理化学性质介于气体和液体之间,并兼具两者的优点。如具有液体一样的密度、溶解能力和传热系数,具有气体一样的低粘度和高扩散系数。现研究较多的超临界流体包括:二氧化碳、水、氨、甲醇、乙醇、氙、戊烷、乙烷、乙烯等。超临界流体的密度对温度和压强的变化很敏感,而溶解能力在一定压强范围内与其密度成比例关系,通过对温度和压强的调控而改变物质的溶解度;特别是在临界状态附近,超临界流体具
3、有高度可压缩性,温度和压强的微小变化往往会导致溶质的溶解度发生几个数量级的突变。超临界流体正是利用了这一特性进行物质的分离,而且过程中无相变,因此能耗较低。虽然超临界流体的溶剂效应普遍存在,但由于受到溶剂来源、价格、安全性等一些因素的限制,真正具有应用价值的超临界流体介质并不是很多,其中二氧化碳以其温和的临界条件、无毒、阻燃、价廉易得、溶解能力强等优点而特别适合于不稳定天然产物和生理活性物质的分离精制。2超临界流体在的应用2.1在制药工业中的应用大部分药物制品(包括片剂、气溶胶、胶囊、悬浮液和栓剂等)中包含有颗粒形态的药物,特别是结晶态。药物颗粒的各种性质对药物的输送系统和治疗作用有十分重
4、要的影响。对于口服类药物来说,缩小药物的颗粒尺度将会提高或改变药物的治疗作用、提高药物中有效成分的生物利用率、降低治疗中药物的使用剂量,甚至改变药物输送系统,因此缩小药物的颗粒尺度是提高药物利用率的可行方法。超临界流体颗粒制备技术包括3类:超临界溶液快速膨胀(RESS)/超临界抗溶剂(SAS)和气体饱和溶液的颗粒技术(PGSS)。RESS过程首先将目的物溶解在超临界流体中,然后快速降压,使目的物快速成核,从而得到高度分散的材料。SAS过程利用超临界流体对极性液体溶剂的溶胀作用,使体积快速膨胀,降低溶解能力,从而形成沉淀或者结晶。PGSS过程是将一种超临界流体溶解到另一种液态物质、溶液或悬浮
5、液中,然后通过快速卸压来制备固体颗粒或液滴[1]。目前已通过RESS过程制备了多种药物颗粒。例如,使用超临界二氧化碳制备了软磷脂、水杨酸Reverchon、α-维生素E和胆固醇等颗粒。SAS过程已应用到有机和无机的药物、精细化工产品以及生物制品等领域中,成功制备了数十种药物颗粒。PGSS过程也制备了很多药物颗粒,例如使用超临界二氧化碳制备了色甘酸钠、Nifedipine和RhDNase等药物颗粒。2.2在食品工业中的应用超临界CO2萃取技术在食品工业中的应用较广,包括啤酒花有效成分萃取、咖啡豆或茶叶脱咖啡因、烟草脱尼古丁、天然色素提取及动植物油脂提取等方面[2~5]。超临界流体萃取技术最早
6、大规模工业应用的是脱除天然咖啡豆中的咖啡因。超临界CO2萃取解决了传统溶剂萃取法的产品纯度低、工艺复杂、提取率低、溶剂易残留等缺点,具有对咖啡因选择性高、溶解性大、无毒、不易燃、廉价易得的优点,可将咖啡因的质量分数从2%降低到002%。该技术也适用于茶叶中咖啡因的脱除。啤酒酿造中使用超临界CO2萃取的啤酒花有效成分与直接使用颗粒酒花相比,避免有害有机溶剂的残留、污染等问题,酸的萃取率可达95%以上,节省10%左右的酒花,发酵过程提前1~2d。所得的萃取物中酚类物质含量较低、蛋白沉淀少,可得到泡沫、风味和稳定性较好的啤酒。超临界CO2萃取与有机溶剂脱除烟草中的尼古丁相比,不产生橡胶状物
7、质,既可脱除95%的尼古丁,使加工后的烟草外观基本不起变化;又可用来膨化烟丝制造淡味香烟,使烟丝膨胀75%、降低抽烟量。在提取天然食用色素方面,超临界CO2萃取技术凭借良好的渗透和溶解能力,可迅速从固体或粘稠的半固体原料中提取有效成分,产品易与溶剂分离,无溶剂残留。CO2安全无毒、廉价易得,改变萃取温度、压力和夹带剂,就可以选择性地提取所需要的物质,如可用于辣椒红色素、玉米黄色素、番茄红素、红曲色素、叶绿素、紫草素的提取
显示全部收起