超临界二氧化碳萃取热力学建模及实验研究

摘要

超临界流体萃取技术是近三十年发展起来的一项新型绿色环保萃取分离技术。在超临界状态的流体分子兼具气、液两相的特性，不仅密度接近液态，而且具有气态的粘度和扩散系数，从而具备了与液态相当的溶解能力及与气态相当的流动性和传递性。与传统的蒸馏法、溶剂萃取法等分离技术相比较，流程简单、产品纯度高、不残留有害的物质、无毒安全可回收的优点，在医药、化工、食品等领域应用有着广阔的发展前景。
　　本文选取二氧化碳工质作为超临界流体，因其具备易于实现的临界点：临界温度31.3℃、临界压力7.39MPa。在搭建超临界二氧化碳萃取试验平台之上，建立热力学萃取系统模型，编写计算软件，通过实验验证模型一致性和可行性。
　　基于工程热力学和传热学理论基础，建立了超临界二氧化碳萃取热力学系统模型；热力学系统模型有五个组成部分，分别为气瓶模块、制冷模块、压缩模块、萃取模块、分离模块。气瓶模块，用于储存纯净的二氧化碳工质，是系统的起始组分单元；制冷模块，将气瓶模块输送来的气态二氧化碳工质转变为液态并储存；压缩模块，抽取制冷模块储存的液态二氧化碳工质压入萃取釜中，并提供萃取釜中二氧化碳工质需要的压力源；萃取模块，萃取釜内实现二氧化碳工质的超临界状态转变，并使萃取物在超临界二氧化碳流体环境中完成萃取过程；分离模块，提供分离时的状态条件，收集产物；模块内部之间相对独立的承担其组分功能又通过输出参数相互关联、相互作用。
　　编写计算软件；采用简单、易懂Java高级编程语言，在调试智能、易掌握、Eclipse平台之上编写热力学模型计算软件，直观反映各个模块内部参数变化情况，对选取系统内各个组件设备参考有一定的指导意义和实用价值。
　　实验验证一致性；选取甘草酸和 Q10辅酶两种样品进行实验，采用红外光谱和X-ray等方法对实验后的产物进行了分析，验证了物理性质的一致性和微粒化程度。

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第1章 绪论

1.1 超临界二氧化碳萃取技术概述

1.2 研究背景与意义

1.3 国内外研究现状与发展趋势

1.4 本文主要研究内容

1.5 本文主要技术路线

第2章 超临界二氧化碳萃取基本理论

2.1 超临界二氧化碳萃取原理

2.2 超临界二氧化碳压力—密度关系

2.3 超临界二氧化碳基本性质

2.4 超临界萃取的典型流程

2.5 超临界萃取的特点

2.6 本章小结

第3章 超临界二氧化碳萃取热力学建模

3.1 气瓶模块

3.2 制冷模块

3.3 压缩模块

3.4 萃取模块

3.5 分离模块

3.6 系统强度计算及校核

3.7 本章小结

第4章 超临界二氧化碳萃取实验

4.1 制备甘草酸晶体

4.2 制备辅酶Q10

4.3 成晶条件

4.4本章小结

第5章 计算软件

5.1 Java语言

5.2 Eclipse平台简介

5.3 主程序

5.4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢