天然產(chǎn)物超臨界CO2萃取

前言

　　隨著生活水平的提高，天然產(chǎn)物的開發(fā)與利用獲得了高度重視。超臨界cO：萃取技術(shù)以萃取選擇性好、萃取條件緩和、無毒無害、安全性好而備受關(guān)注，目前已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品、香料等行業(yè)天然產(chǎn)物的分離與純化?！　∽詮?0世紀(jì)80年代初國內(nèi)開始超臨界流體技術(shù)研究以來，各界對超臨界流體技術(shù)的研充給予了極大的關(guān)注，研究內(nèi)容涉及超臨界流體萃取、超臨界流體色譜、超臨界條件下的化學(xué)反應(yīng)、超臨界流體細(xì)胞破碎技術(shù)、超臨界流體結(jié)晶技術(shù)等。其中研究和應(yīng)用最多是超臨界CO2萃取技術(shù)，尤其是天然產(chǎn)物的超臨界CO2萃取?！　√烊划a(chǎn)物是大自然賦予人類最重要的資源，人類利用天然產(chǎn)物的歷史與人類發(fā)展歷史同步。早期人類對天然產(chǎn)物是一種低水平和粗放式的利用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)及新方法的涌現(xiàn)，人們對天然產(chǎn)物的研究和認(rèn)識也逐步深入，這些為高效利用天然產(chǎn)物中有效成分提供了基礎(chǔ)。天然產(chǎn)物中有效成分的研究成果已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)藥、食品等人類生活的各個方面，為提高人們的生活水平作出了重要貢獻(xiàn)。天然產(chǎn)物的加工和利用成為一個重要的工業(yè)領(lǐng)域，隨著人們對合成化學(xué)品的危害認(rèn)識逐漸清晰，對天然產(chǎn)物（尤其是高品質(zhì)的天然產(chǎn)物）的需求將會更加迫切，無論從人們的日常生活，或是科學(xué)技術(shù)的需要出發(fā)，天然產(chǎn)物都具有十分重要的作用。通過對天然產(chǎn)物研究，人們可以開發(fā)和利用各種對人類及環(huán)境友好的天然產(chǎn)物，在此基礎(chǔ)上，還可以合成更加安全和綠色的化學(xué)產(chǎn)品。因此，天然產(chǎn)物的研究無論是對人類生活水平的提高還是對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，均具有十分重要和不可取代的作用?！　≈萍s天然產(chǎn)物應(yīng)用的瓶頸是如何利用各種分離方法對天然產(chǎn)物進(jìn)行分離提純，同時采用各種分析技術(shù)對天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行鑒定及研究，進(jìn)而完善和豐富有關(guān)天然產(chǎn)物的各種知識，為開發(fā)各種功能性的高附加值的產(chǎn)品提供理論基礎(chǔ)。由于超臨界CO2萃取技術(shù)具有的獨特優(yōu)點，使之在天然產(chǎn)物的分離萃取中受到特別關(guān)注，天然產(chǎn)物萃取是超臨界CO2萃取技術(shù)研究中最受重視、也是研究最多的領(lǐng)域。　　作者多年從事超臨界流體技術(shù)的研究，為碩士研究生開設(shè)了《超臨界流體技術(shù)原理與應(yīng)用》課程，在此基礎(chǔ)上，形成本書稿?！　”緯卜质?，其中第一、二、三、四、十、十二章由武漢工程大學(xué)程健編寫，第五、六、七、八、九、十一章由中國石油大學(xué)（華東）申文忠、劉以紅編寫。本書不僅包括超臨界CO2萃取技術(shù)的基本原理，基本方法與工藝，還匯集、歸納和分析了國內(nèi)外大量的有關(guān)天然產(chǎn)物超臨界CO2萃取的最新研究成果。我們希望本書的出版起到拋磚引玉的作用，促進(jìn)超臨界流體萃取技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。本書編寫過程中參考了國內(nèi)外專家的有關(guān)專著，我們已經(jīng)在文獻(xiàn)中分別列出，編者在此表示感謝?！　∮捎谧髡咧R水平有限，書中若有不妥之處，懇請讀者匡誤斧正。

內(nèi)容概要

超臨界流體技術(shù)是一種新型化學(xué)工程技術(shù)，其中超臨界流體萃?。ㄓ绕涫浅R界CO2萃取）技術(shù)最受關(guān)注，許多超臨界CO2萃取技術(shù)已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，也是該項技術(shù)研究和應(yīng)用最多的領(lǐng)域。超臨界CO2萃取技術(shù)由于具有萃取溫度低、無溶劑殘留等優(yōu)勢，在天然產(chǎn)物的萃取分離中備受關(guān)注。本書詳細(xì)介紹了超臨界CO2萃取的基本原理、基本方法及裝備；按天然產(chǎn)物的適用領(lǐng)域分為六類，收集、歸納、整理近年來在該領(lǐng)域的最新研究成果，對比不同提取工藝的優(yōu)劣，系統(tǒng)分析了各種典型工藝及其影響因素；對超臨界CO2在其他領(lǐng)域的應(yīng)用與研究進(jìn)行了總結(jié)。    本書可供化學(xué)工程與工藝、食品工程、農(nóng)產(chǎn)品加工工程、制藥工程、精細(xì)化工等專業(yè)的大學(xué)生、研究生、科研人員及教師作為參考教材使用，對相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)從業(yè)人員和管理決策人員具有參考價值。

書籍目錄

第一章　緒論　第一節(jié)　天然產(chǎn)物的重要性　第二節(jié)　天然產(chǎn)物的應(yīng)用    一、天然產(chǎn)物在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用    二、天然產(chǎn)物在食品行業(yè)中的應(yīng)用    三、天然產(chǎn)物化學(xué)　第三節(jié)　CO2作為超臨界溶劑　第四節(jié)　超臨界CO2萃取過程    一、單級超臨界CO2萃取過程    二、多級分離超臨界CO2萃取過程    三、逆流多級超臨界CO2萃取過程    四、超臨界CO2萃取精密分餾  第五節(jié)　超臨界萃取的應(yīng)用    一、食品工業(yè)    二、醫(yī)藥保健品工業(yè)    三、中草藥有效成分提取    四、天然香精香料的提取    五、天然色素的提取  第六節(jié)　天然產(chǎn)物超臨界CO2萃取工業(yè)化應(yīng)用    一、國外天然產(chǎn)物超臨界CO2萃取工業(yè)化應(yīng)用    二、國內(nèi)天然產(chǎn)物超臨界CO2萃取工業(yè)化應(yīng)用  第七節(jié)　超臨界CO2萃取技術(shù)前景展望  參考文獻(xiàn)第二章　超臨界流體熱力學(xué)基礎(chǔ)與流體相平衡　第一節(jié)　臨界點　第二節(jié)　超臨界流體　第三節(jié)　超臨界流體的特性　第四節(jié)　超臨界流體中攜帶劑的作用　第五節(jié)　天然產(chǎn)物超臨界CO2萃取中攜帶劑的應(yīng)用　第六節(jié)　超臨界流體中的溶解現(xiàn)象    一、超臨界CO2的溶解性能及影響因素    二、壓力與溫度對超臨界CO2中溶解度的影響  第七節(jié)　天然產(chǎn)物在超臨界CO2中溶解度    一、天然油脂在超臨界CO2中溶解度    二、生物堿在超臨界CO2中溶解度    三、除蟲菊酯在超臨界CO2中溶解度    四、植物精油在超臨界CO2中溶解度    五、溶解能力與選擇性　第八節(jié)　超臨界流體的相行為    一、l型相圖    二、Ⅱ型相圖    三、Ⅲ型相圖      四、Ⅳ型相圖    五、V型相圖　第九節(jié)　固體一超臨界流體相圖　第十節(jié)　三元體系相圖　第十一節(jié)　超臨界流體相平衡熱力學(xué)　第十二節(jié)　固體一超臨界流體體系相平衡    一、增強(qiáng)因子    二、狀態(tài)方程計算溶質(zhì)在超臨界CO2中的部分逸度系數(shù)　第十三節(jié)　液體一超臨界流體相平衡計算　參考文獻(xiàn)第三章　超臨界CO2萃取中的傳遞過程基礎(chǔ)　第一節(jié)　超臨界CO2的傳遞性質(zhì)    一、黏度    二、擴(kuò)散系數(shù)    三、傳熱系數(shù)  第二節(jié)　超臨界CO2萃取中質(zhì)量傳遞現(xiàn)象  第三節(jié)　固體介質(zhì)超臨界CO2萃取  　一、操作參數(shù)的選擇  　二、超臨界CO2萃取過程數(shù)學(xué)模型  　三、固體物料超臨界CO2萃取過程傳質(zhì)機(jī)理  第四節(jié)　液體物系超臨界CO2萃取  　一、操作參數(shù)的選擇  　二、液體超臨界CO2萃取過程的數(shù)學(xué)模型  第五節(jié)　固體物系超臨界CO2萃取傳質(zhì)模擬    一、“核心收縮浸取”模型    二、脫附一溶解一擴(kuò)散模型    三、基于傳熱類比的模型    四、活塞流模型    五、經(jīng)驗?zāi)Ｐ?   六、傳質(zhì)計算  第六節(jié)　植物種子超臨界CO2萃取油脂傳質(zhì)動力學(xué)模型及求解    一、萃取體系的假設(shè)    二、超臨界CO2流體萃取過程　……第五章　水果中芳香組分提取第六章　辛香料萃取第七章　天然藥用植物萃取第八章　天然抗氧化劑提取第九章　天然植物色素第十章　植物與動物脂質(zhì)萃取第十一章　植物源殺蟲劑第十二章　超臨界CO2技術(shù)的其他領(lǐng)域研究參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　該萃取流程的基本思路為利用特定的吸附劑（如活性炭等）或吸收劑，將超臨界CO2中的溶質(zhì)吸附或吸收，然后將吸附在吸附劑上（或吸收劑）的溶質(zhì)解吸，達(dá)到回收產(chǎn)品和CO2的目的。吸附（吸收）流程如圖1-5所示。該流程可以比較完全的回收分離產(chǎn)物，它適宜提取揮發(fā)性比較大的萃取物，因為對這類體系，采用等溫或等壓流程回收萃取物，都會面臨高揮發(fā)性的萃取物損失問題，利用吸附（吸收）回收流程，可以有效防止高揮發(fā)度萃取物的損失。采用吸附（吸收）流程，超臨界CO2在萃取一回收循環(huán)過程中的溫度和壓力變化小，過程的能耗相對較低也是這種流程的優(yōu)勢所在。對于熱不穩(wěn)定的物系，這種流程萃取與分離幾乎可以在同樣的溫度下完成，可以保證分離組分的品質(zhì)。由于該工藝需再生吸附劑，故不利于連續(xù)操作。如果分離的組分可溶于某些溶劑，即可利用溶劑吸收代替吸附，如目前已工業(yè)化的咖啡豆脫除咖啡因工藝中，就是采用水吸收CO2中的咖啡因。溶劑吸收溶質(zhì)后，需經(jīng)蒸發(fā)或精餾回收產(chǎn)品和溶劑，這個過程需要消耗一定的能量。此外，對于溶質(zhì)在超臨界c0：中溶解度比高的體系，由于吸附劑或吸收劑的用量相對高，過程的能耗也會提高，同時，選擇這種流程還需要考慮吸附劑的解吸以及吸收液中溶質(zhì)的回收，一般應(yīng)該采用相對簡單的分離過程回收萃取物，回收吸附劑或吸收劑。因此，對實際分離流程的選擇需要對各種流程進(jìn)行詳細(xì)比較后確定?！　《⒍嗉壏蛛x超臨界CO：萃取過程　　超臨界CO2作為一種分離技術(shù)，一直受到關(guān)注的原因之一是超臨界CO2的溶解能力取決于其密度，而超臨界CO2的密度可以通過操作參數(shù)（溫度和壓力）的變化來調(diào)節(jié)，這意味著僅僅依據(jù)操作參數(shù)的變化就可以改變超臨界CO2的溶解能力，這是超臨界cO：萃取技術(shù)最具特色的性能，利用超臨界CO2溶解能力易通過操作參數(shù)的變化來調(diào)節(jié)的特性，可以設(shè)計出超臨界CO2的多級分離流程，利用多級萃取分離流程，可以極大改善超臨界CO2萃取的分離效率。多級超臨界CO2萃取分離的原理流程與單級萃取流程很相似，主要不同體現(xiàn)在多級萃取分離流程中，可以通過改變分離條件改變分離次序，因此多級流程中具有多級分離器串聯(lián)，如圖l一6所示。所謂多級萃取，即通過溫度和壓力的組合調(diào)節(jié)，改變超臨界CO2的密度（溶解度），實現(xiàn)多級平衡分離的過程。依據(jù)壓力和溫度不同的組合，多級萃取在操作上又有兩種形式：　?、俣嗉壏蛛x流程：超臨界CO2萃取流程中設(shè)置多個分離器，各分離器中采用不同的壓力溫度組合，改變超臨界CO2的溶解能力，在不同的分離器中分離出不同的產(chǎn)物。在這種操作形式下多選擇萃取器內(nèi)超臨界CO2具有比較高的溶解能力，盡可能多地溶解欲萃取物質(zhì)，通過設(shè)定隨后各分離器壓力和溫度不同組合，使溶有萃取物的流體通過分離器時溶解能力逐漸降低，則在不同的分離器中可以得到溶解度不同的組分，獲得分餾的效果，改善了分離的選擇性。

圖書封面

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