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《天津商业大学》 2010年
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超临界萃取白术挥发性成分的实验与模拟研究

刘少芳  
【摘要】: 超临界CO2萃取是一种新型的快速有效的分离技术,可在较低温进行,具有无污染、操作简单、萃取率高等优点,因此,将超临界萃取技术应用于提取天然物质中的热敏性物质成为研究者所关注的热点。本文以天然中草药白术为对象,研究了超临界CO2对白术挥发性成分的萃取,考察了各种萃取参数对萃取率的影响,并进行了萃取过程的模拟。首先通过正交实验对超临界萃取白术的四个影响因素(萃取温度、压力、时间和颗粒度)进行了初步研究。结果表明,对萃取率的影响显著性顺序为时间压力颗粒度温度。其中萃取率在30-90min的时间内几乎呈直线增加,并随着压力升高而增大,颗粒度和温度对其影响不太显著。 接下来,探讨了萃取压力、温度和颗粒度对白术超临界萃取过程的影响。一般地,萃取率随时间的延长不断增大,开始阶段增加很快,然后变慢趋缓,最后接近某一稳定值。实验结果进一步说明,萃取率随着压力的升高而增大。在25-35MPa的压力范围内,超过120min后萃取速率明显降低,表明大部分溶质已经被萃取出来。温度对萃取过程的实验结果显示,温度在40-60℃内萃取率随温度的升高而增大,尤其是从40到50℃之间萃取率的增加比较明显;60℃的萃取率稳定值最高,为6.072%。对比了不同颗粒度的原料对萃取率的影响,发现颗粒度为0.23mm时的萃取率最大。 利用Naik模型、Barton模型、Crank模型,Martínez模型和Sovová模型对白术超临界萃取过程进行了模拟。结果显示Naik模型,两参数Barton模型和Crank模型的模拟效果较好,最大平均相对误差都小于10%。其中Crank的模拟效果最好,总平均相对偏差仅为4.07%,而且还模拟得到了白术萃取物在超临界CO2中的有效扩散系数D,其值为8.786-78.84×10-12m2/min。含有两个参数Martínez模型的模拟效果也相当好,其偏差介于4.21-11.30%。Sovová模型的模拟较为复杂,其模拟偏差较大,但可以回归得到固体传质系数Ks和流体传质系数Kf,而且从模拟结果可以推断白术的超临界萃取过程是流体相中的溶质传输和固体相中的溶质扩散共同作用的结果。
【学位授予单位】:天津商业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S567.233

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【参考文献】
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