第一篇：第七章萃取化工原理
化工原理 电子教案 第八章 固液萃取
12萃取
本章学习要求
1. 熟练掌握萃取过程的原理;部分互溶物系的液-液相平衡关系;萃取过程(包括单级萃取、多级错流萃取和多级逆流萃取)的计算;对于组分B 、S部分互溶体系，要会熟练地利用杠杆规则在三角形相图上迅速准确的进行萃取过程计算;对于组分B、S不互溶体系，则可仿照吸收的计算方法。
2. 理解溶剂选择的原则;影响萃取操作的因素;萃取剂和操作条件的合理选择;萃取过程的强化措施。
3. 了解萃取操作的经济性;萃取操作的工业应用;液-液萃取设备及选用。
12.1 概述
液-液萃取又称溶剂萃取，是向液体混合物中加入适当溶剂(萃取剂)，利用原混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异，使溶质组分A从原料液转换到溶剂S的过程，它是三十年代用于工业生产的新的液体混合物分离技术。随着萃取应用领域的扩展，回流萃取，双溶剂萃取，反应萃取，超临界萃取以及液膜分离技术相继问世，使得萃取成为分离液体混合物很有生命力的单元操作之一。
蒸馏和萃取均属分离液体混合物的单元操作，对于一种具体的混合物，要会经济合理化的选择适宜的分离方法。
一般工业萃取过程分为如下三个基本阶段：
1. 混合过程 将一定量的溶剂加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以实现溶质由原料向溶剂的转移的过程;
2. 沉降分层 分离出萃取相与萃余相。
3. 脱出溶剂 获得萃取液与萃余液，回收的萃取剂循环使用。
萃取过程可在逐级接触式或微分接触式设备中进行，可连续操作也可分批进行。
12.2 液液相平衡 12.2.1三角形相图
根据组分间的互溶度，三元混合体系可分为两类：
(1)Ⅰ类物系组分A、B及A、S分别完全互溶，组分B、S部分互溶或完全不互溶; (2)Ⅱ类物系 组分A、S及组成B、S形成两对部分互溶体系 本章重点讨论Ⅰ类物系连续操作的逐级接触萃取过程。
12.2.1 三元体系的相平衡关系
萃取过程以相平衡为极限。相平衡关系是进行萃取过程计算和分析过程影响因素的基本依据之一。
对于组分B、S部分互溶物系，相的组成、相平衡关系和萃取过程的计算，采用等腰三角形相图最为方便。常用质量百分率或质量分率表示相组成。 1 相组成在三角形相图上的表示
三角形的三个顶点分别表示纯组分A、B、S 。
三角形的边AB、AS和SB依次表示组分A与B、A与S以及S与 B的二元混合液。
三角形内任意一点代表三元混合液的组成。 2 相平衡关系在三角形相图上的表示
⑴溶解度曲线、联结线、辅助曲线和临界混熔点
要能够根据一定条件下测得的溶解度数据和共轭相的对应组成在三角形相图上准确作出溶解度曲线、联结线、辅助曲线(又称共轭曲线)，并确定临界混溶点。 会利用辅助曲线由一已知相组成点确定与之平衡的另一相组成点的坐标位置。
溶解度曲线将三角形分成单相区(均相区)与两相区，萃取操作只能在两相区中进行。
① 不同物系在相同温度下具有不同形状的溶解度曲线。
② 同一物系，当温度变化时.可引起溶解度曲线和两相区面积的变化，甚至发生物系的转化。一般温度升高，组分间互溶度加大，两相区面积缩小，不利于萃取分离。
一定温度下，同一物系的联结线倾斜方向随溶质组成而变，即各联结线一般互不平行，少数物系联结线的倾斜方向也会发生改变(等溶度体系)。 ⑴分配系数和分配曲线
① 分配系数 在一定温度下，溶质A在平衡的萃取相和萃余相中组成之比称为分配系数，即
同样，对干组分B也可写出相应表达式：
在操作条件下，若组分B、S互不相溶，则以质量比表示相组成的分配系数可改写成如下式，即
② 分配曲线 若主要关心溶质A在平衡的两液相中的组成关系，则可在直角坐标图上表示相组成，即在直角坐标图画出X-y关系曲线，此即分配曲线。 在操作条件下，若组分B、S不互溶，则可仿照吸收中平衡曲线的方法作出以质量比表示相组成的XY相图。再若在操作范围内，以质量比表示相组成的分配系数K为常数，平衡关系可表示为直线方程，即
分配曲线为通过原点的直线。 3 萃取过程在三角形相图上的表示 (1)萃取过程的三个基本阶段
萃取过程的三个基本阶段可在三角形相图上清晰地表达出来。 ① 混合
将Skg的萃取剂加到 F kg的料液中并混匀，即得到总量为 M kg 的混合液，其组成由点M的坐标位置读取。
式中，F为料液量， kg或kg/s;S为萃取剂的量，kg或 kg/s;M为混合液的总量，kg或kg/s;xF为原料液中溶质的质量分率; ys为溶剂中溶质的质量分率，对于纯溶剂，ys=0 Xm为混合液中溶质的质量分率。 ② 沉降分层
混合液沉降分层后，得到平衡的两液相E、R，其组成由图上读得，各相的量由杠杆规则及总物料衡算求得，即
式中 E为萃取相的量，kg或kg/s;
R为萃余相的量，kg 或kg/s 、分别代表线段的长度。
图中的M点称为和点，R、E或F、S称为差点。 ③ 脱除溶剂
和萃余液
，若将得到的萃取相及萃余相完全脱除溶剂，则得到萃取液其组成由图上读得，其量利用杠杆规则确定，即
或
F=+
杠杆规则是物料衡算过程的图解表示，萃取过程在三角形相图上的表示和计算，关键在干熟练地运用杠杆规则。 (2)萃取剂的选择
萃取剂的选择是萃取操作分离效果和是否经济的关键。选择萃取剂时时主要考虑如下因素。
① 萃取剂的选择性和选择性系数
选择性是指萃取剂S对原料液中两个组分溶解能力的差异，可用选择性系数来表示，其对应于蒸馏中的相对挥发度，统称为分离因子。萃取操作中值均应大于1。值越大，越有利于组分的分离;若=1，萃取相和萃余相脱除溶剂S后将具有相同的组成，且均等于原料液的组成，无分离能力，说明所选择的萃取剂是不适宜的。
当在操作条件下组分B、S可视作不互溶时，② 组分B、S间的互溶度
组分B、S间的互溶度愈小愈有利萃取分离，完全不互溶为理想情况。 ③ 萃取剂回收的难易 易于回收可降低能量消耗。 ④ 其它
两相密度差要大，界面张力适中，粘度与凝固点要低，化学及热稳定，无毒不易燃，来源充，价格低廉等。
=0，选择性系数趋于无穷大。
12.2 萃取过程的计算
重点讨论级式接触萃取过程的计算，且假设各级均为理论级。 1.单级接触萃取
单级萃取操作中，通常有两种类型计算： (1)已知原料液组成
及其处理量
，规定萃余相组成，要求计算萃取剂用
。 量、萃余相的量及、萃取相的组成萃取剂的用量可利用杠杆规则确定：
或
萃取相的组成由其坐标位置从图上读得，E相和R相的量用杠杆规则和物料衡算式计算。 (2)已知原料液的组成及其处理量、要求计算萃取相、萃余相的量及两相的组成。此类计算需利用辅助曲线通过和点M试差法作联结鲜.两相组成由联结线两端的坐标位置读得，两相的量用杠杆规则和物料衡算式计算。 当组分B、S可视作完全不互溶时，则以质量比表示相组成的物料衡算式为
一般可由点S作溶解度曲线的经过单级萃取后所能获得的最高萃取液组成切线而确定。
2.多级错流接触萃取
多级错流接触萃取操作的特点是：每级都加入新鲜溶剂，前级的萃取相为后级的原料，传质推动力大。只要级数足够多，最终可获得所希望的萃取率，其缺点是溶剂用量较多。
多级错流接触萃取设计型计算中，通常已知F、XF。及各级溶剂用量Si，规定最终萃余相组成，要求计算所需理论级数。
根据组分B、S的互溶度，萃取理论级数的计算有如下三种方法： ①
② 组分B、S不互溶时的直角坐标图解法
设各级溶剂用量相等，则各级萃取相中的溶剂和萃余相中的稀释剂B均可视作常量，在X�Y坐标上求解萃取级数非常简便。
错流萃取的操作线方程式为
在X-Y坐标图上求解萃取理论级数的步骤略。 ③ 解析法求解理论级数
若在操作条件下，组分B、S可视作完全不互溶，且以质量比表示相组成的分配系数K可视作常数，再若各级溶剂用量相等，则所需萃取级数可用下式计算：
⑶ 多级逆流接触萃取
多级逆流接触萃取操作的特点是：大多为连续操作，平均推动力大、分离效率高、达到规定萃取率溶剂用量最少。
多级逆流萃取的设计型计算中，原料液处理量F及其组成成均由工艺条件规定，溶剂用量S及其组成所需的理论级数。
、最终萃余相组
由经济权衡而选定，要求计算根据组分B、S的互溶度及平衡关系，理论级数的计算可分别采用如下方法。 ① 组分B、S部分互溶时的图解计算法
对于组分B、S部分互溶物系，常在三角形坐标图上利用平衡关系和操作关系，用逐级图解法求解理论级数。 多级逆流萃取的操作线方程式为
式中的称为操作点，为各条操作线上的共同点，可将其视为通过各级的“净流量”。 为虚拟量，通常由
与
的延长线交点来确定点的位置。
若萃取过程所需理论级数较多时，可在直角坐标图上绘出分配曲线与操作线，在操作线与分配曲线之间画阶梯求解理论级数。 ② 组分B、S不互溶时理论级数的计算
根据平衡关系情况，可用图解法和解析法求解理论级数。
在X-Y坐标图上求解理论级数的方法与脱吸计算十分相似。此时的操作线方程式为
若在操作范围内以质量比表示相组成的分配系数为常数时，可用下式求解理论级数：
再若分配曲线与操作线为互相平行的直线时(即为
)，所需理论级数可表示
③ 溶剂比(或)和萃取剂的最小用量
和精馏中的回流比 R、吸收中的液气比 L/V相对应，萃取中的溶剂比 S/F(或 S/B)表示了萃取用量对设备费和操作费的影响，达到指定分离程度需要无穷多个理论级时所对应的萃取剂用量为最小溶剂用量，用在三角形相图上，出现某条操作线与联结线重合时对应的量。
表示。
即为最小萃取剂用在X-y或X-Y坐标图上，出现某操作线与分配曲线相交或相切时对应的为最小萃取剂用量。
对于组分B、S完全不互溶的物系，萃取剂的最小用量可用下式计算：
即
适宜的萃取剂用量通常取为S=1，1～2.0⑷ 微分接触逆流萃取
微分接触逆流萃取操作常在塔式设备内进行。塔式设备的计算和气液传质设备一样，即要求确定塔高及塔径两个基本尺寸。 ① 塔高的计算
塔高的计算有两种方法，即 (a)理论级当量高度法
。
式中 HETS为理论级当量高度，m; h为萃取段的有效高度，m; n 为逆流萃取所需理论级数，无因次
(b)传质单元法(以萃取相为例) 假设在操作条件下组分B、S完全不互溶，用质量比表示相组成，再若在整个萃取段内体积传质系数萃取段的有效高度可用下式计算： 式中
为萃余相的总传质单元高度，m ;
可视作常数，则
为总体积传质系数，kg/(m3·h·△x) 为萃余相的总传质单元数;
萃取相的总传质单元高度或总体积传质系数由实验测定，也可从手册查得。 萃余相的总传质单元数可用图解积分法求得。当分配系数K为常数时，平均推动力法或萃取因子法计算。萃取因子法的计算式
可用
当时，
。
2.塔径的计算
塔径的尺寸取决于两液相的流量及适宜的操作速度，可用下式计算：
式中 分别为连续相与分散相的体积流量，m3/s; 分别为连续相与分散相的空塔气速，m/s;
实际设计时，空塔速度可取液泛速度的50%～80%。关于液泛速度，许多研究者针对不同类型的萃取设备提出了经验或半经验的公式，还有的绘制成关联线图。
12.3 液一液萃取设备
12.3.1 概述
和气液传质过程相类似，在液一液萃取过程中，要求萃取相和萃余相在设备内密切接触，以实现有效的质量传递;尔后，又能使两相快速、完善分离，以提高分离效率。由于萃取操作两相密度差较小，对设备提出了更高的要求。 1. 为使两相密切接触、适度湍动、高频率的界面更新，可采用外加能量，如机械搅拌、射流和脉冲等;
2. 为两相完善分离，除重力沉降分离外，还可采用离心分离(离心分离机、旋液分离器等);
3. 萃取设备的分类属两相接触方式，可分为逐级接触式和微分接触式两类;根据有无外功加入，可分为有回水量和无外加能量两种。工业上常用萃取设备的分类情况见相关章节 萃取设备的选择 根据物系性质、分离的难易和程度、设备特性等合理选取萃取设备类型和尺寸。
12.3.2萃取设备的选择
各种不同类型的萃取设备具有不同的特性,萃取过程中物系性质对操作的影响错综复杂.对于具体的萃取过程选择适宜设备的原则是:首先满足工艺条件和要求,,然后进行经济核算,使设备费和操作费总和趋于最低.萃取设备的选择, 应考虑如下的因素: 1.所需的理论级数
当所需的理论级数不大于2-3级时,各种萃取设备均可满足要求; 当所需的理论级数较多(如大于4-5级)时,可选用筛板塔;当所需的理论级数再多(如10-20级)时, 可选用有能量输入的设备,如脉冲塔,转盘塔,往复筛板塔,混合澄清槽等. 2.生产能力
当处理量较小时,可选用填料塔,脉冲塔.对于较大的生产能力,可选用筛板塔, 转盘塔及混合-澄清槽.离心萃取器的处理能力也相当大. 3.物系的物性性质
对界面张力较小,密度差较大的物系,可选用无外加能量的设备.对密度差小,界面张力小,易乳化的难分层物系,应选用离心萃取器. ]对有较强腐蚀性的物系,宜选用结构简单的填料塔或脉冲填料塔. 对于放射性元素的提取,脉冲塔和混合澄清槽用得较多. 若物系中有固体悬浮物或在操作过程中产生沉淀物时,需周期停工清洗,一般可采用转盘萃取塔或混合澄清槽.另外,往复筛板塔和液体脉动筛板塔有一定的资清洗能力,在贸些场合也可考虑选用. 4.物系的稳定性和液体在设备内的停留时间
对生产要考虑物料的稳定性,要求在萃取设备内停留时间短的物系,如抗菌素的生产.用离心萃取器合适;反之,若萃取物系中伴有缓慢的化学反应, 要求有足够的反应时间,选用混合-澄清槽为适宜. 5.其它
在选用设备时,还需考虑其它一些因素,如:能源供应状况,在缺电的地区应尽可能选用依重力流动的设备;当厂房地面受到限制时,宜选用塔式设备, 而当厂房高度受到限制时,应选用混合澄清槽。
第二篇：超临界CO2萃取技术原理以及在食品分析中的应用（大全）
超临界CO2萃取技术原理以及在食品分析中的应用 超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction)是近30年发展起来的一种新型分离技术，由于其具有操作方便、能耗低、无污染、分散能力高、制品纯度高、无溶剂残留等优点，被称为“绿色分离技术”。超临界CO2萃取技术主要应用于香料、食品和医药工业，对于一些用常规方法难以提取及纯化的物质，该方法更能显示其独特的优势。本论文介绍了超临界CO2萃取技术分离原理、主要优点及发展现状，分析该技术在应用中常遇到的问题，对其发展前景进行了展望。
超临界流体和超临界流体萃取技术原理
随着环境的温度和压力变化，任何一种物质都存在三种相态-气相，液相，固相，三相成平衡态共存的点叫三相点.液，气两相成平衡状态的点叫临界点.在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力，不同的物质其临界点的压力和温度各不相同.超临界流体(Super Critical fluid，简称SCF)是指温度和压力均高于其临界点的流体，常用来制备成的超临界流体有二氧化碳，氨，乙烯，丙烷，丙烯，水等.物体处于超临界状态时，由于气液两相性质非常相近，以致无法清楚分别，所以称之为「超临界流体」。 超临界流体具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，同时兼具低黏度，低表面张力的特性，如表1所示，使得超临界流体能够迅速渗透进入微孔隙的物质.因此用于萃取时萃取速率比液体快速而有效，尤其是溶解能力可随温度，压力和极性而变化。超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的.当物质处于超临界状态时，成为性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，黏度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10～100倍，因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力，能够将物料中某些成分提取出来。
在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小，沸点高低和分子量大小的成分萃取出来。同时超临界流体的密度，极性和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加，利用预定程序的升压可将不同极性的成分进行分步提取。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以通过控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压，升降温的方法使超临界流体变成普通气体或液体，被萃取物质则自动完全析出，从而达到分离提纯的目的，并将萃取与分离两过程合为一体，这就是超临界流体萃取分离的基本原理。
超临界流体萃取技术在食品分析中的优势
① 萃取能力强，提取率高。用超临界CO2提取食物中有效成分，在最佳工艺条件下，能将所需提取的成分几乎完全提取，从而大大提高产品收率及资源的利用率。同时，随着超临界CO2萃取技术的不断进步，把超临界CO2萃取扩展到水溶液体系，使得难以提取的强极性化合物如蛋白质等的超临界CO2提取已成为可能;
② 萃取能力的大小取决于流体的密度，最终取决于操作过程的温度和压力。改变其中之一或同时改变，都可改变溶解度，可以有选择地进行食物中多种物质的分离，从而可减小杂质，使有效成分高度富集;
③ 超临界CO2萃取的操作温度低，能较完好地保存食物中各种营养成分不被破坏，不发生次生化，因此，特别适合于那些对热敏感性强、容易氧化分解破坏的成分的提取;④ 提取时间快，生产周期短。超临界CO2提取循环一开始，分离便开始进行。一般提取10分钟就有成分分离析出，2~4小时左右便可完全提取，同时，它不需浓缩等步骤，即使加入夹带剂，也可通过分离功能除去或只需简单浓缩;
⑤ 超临界CO2提取，操作参数容易控制，因此能保证有效成分及产品质量的稳定性;⑥ 超临界CO2还可直接从混合食物中提取不同部位或直接提取浸膏进行筛选，大大提高营养物质的筛选速度。同时可以提取许多传统方法提不出来的物质;
⑦ 超临界CO2还具有抗氧化、灭菌作用，有利于保证和提高产品的质量;
⑧ 超临界CO2萃取应用于分析或与GC、IR、MS、LC等联用成为一种高效的分析手段，将其用于质量分析，能客观地反映食物营养中有效成分的真实含量
具体分析实例展示
超临界CO2流体萃取技术虽然在食品工业中仅有20-30年的应用历史，但其发展十分迅速。在日本，通过超临界CO2流体萃取技术加工特种油脂已实现工业化生产。在欧美国家，该项技术在食品工业中也得到了广泛的应用。目前，我国超临界CO2流体萃取技术已逐步从研究阶段走向工业化。而且，该技术主要应用在食品风味与油类物质的提取、食品脱色除臭及灭菌防腐等，如啤酒花、沙棘籽油、小麦胚芽油、卵磷脂、辣椒红色素的提取以及大蒜酶失活、大蒜SOD保留、咖啡碱的脱除及羊肉去膻昧等。下面列举一些近期该技术在食品工业中的应用实例。
茶叶咖啡碱的脱除
茶叶中富含的咖啡碱，约占茶叶干物质重的2%～5%，茶浓缩液和速溶茶中的咖啡
碱含量则更高。
咖啡碱对人体的新陈代谢有着广泛的影响，有些是有利的，有些是不利的，过量摄入咖啡碱对人体的健康不利。近年来，低咖啡碱或脱咖啡碱茶及其制品已在欧美国家行销，使得从茶叶中脱除咖啡碱的技术越来越受到重视。超临界CO2流体萃取技术因其高选择性、无有效成分损失与劣变、无有机溶剂残留，体现出明显的优势。随着萃取时间的延长、操作压强的增大、操作温度的提高和浓缩液浓度的降低，会导致绿茶浓缩液中咖啡碱的脱除率增大，应确定的较佳工艺参数：操作压强为30MPa、操作温度为56℃、萃取时间为4h和浓缩液浓度为20%。
大豆磷脂
大豆磷脂是精炼食用大豆油时得到的一种粘稠的含油很高的毛磷脂，油脂占30%～40%，磷脂占60%～70%。虽然其营养价值高，但直接用于医药却较困难，而不含油的纯磷脂在食品、医药及化妆品等行业已得到广泛的应用，所以提取高质量的磷脂越来越引起人们的重视。提取大豆磷脂的方法虽很多，但用超临界CO2提取尚属首次。
大蒜油
大蒜是人们生活中的重要调味品，其主要风味物质与生理活性物质是大蒜油。大蒜油在国内外广泛应用于软饮料、冰淇淋、糖果、调味料、焙烤食品、肉类和保健食品及保健药品，因此高质量、高产率大蒜油的提取是大蒜深加工的重要课题。临界CO2萃取大蒜油工艺与普通萃取法相比萃取率高，产品品质好，具有很好的应用前景。
超临界CO2萃取大蒜油的最佳工艺条件：萃取压力为14～16Mpa，萃取温度为34～36℃，CO2流量为2L/min，萃取时间为5h以内。在此条件下，萃取率为80%以上，得率为0.35%～0.40%。
蛋黄卵磷脂
卵磷脂是一种生命基础物质，对人体而言，蛋黄卵磷脂比大豆卵磷脂更易被人体所接受，并具有更高的生物效价。卵磷脂也是人体所有细胞膜、核膜、线粒体和肉质网膜等生物膜的基础构成物质，也是人体神经传输纤维的构成物质。在医学上它可用于治疗动脉粥状硬化、脂肪肝、神经衰弱、营养不良、胆固醇结石和脑血栓老年性痴呆症等。它在食品工业中也得到了广泛的应用，可作为乳化剂、抗氧化剂、润饰剂、
软化剂、分散剂和脱模剂等。除此之外，它还应用在石油、化工和纺织等行业中。因此开发高质量、高纯度的卵磷脂具有重要意义。
胡萝卜素
α-胡萝卜素和β-胡萝卜素除富含作为食品防腐剂的前维生素A活性物质外，在抗癌和降低心脏病危险性方面也有非常显著的效果。此外，胡萝卜素还是商业食品着色剂。目前，从藻类物质中提取胡萝卜素多采用有机溶剂(乙烷)提取，这不仅增加了溶剂的费用，而且除去了潜在的有毒残留溶剂。另外，CO2浓度和物料粒也对β-胡萝卜素的提取有一定影响。
核桃油
核桃油取自核桃的果仁，因品种不同，核桃的果实含壳、含仁率也有较大的差别。一般核桃的果仁含油在45～65%之间。核桃油呈黄绿色，味美，其中不饱和脂肪酸含量在90%以上，且大部分是亚油酸，并含有少量的亚麻酸及油酸等。亚油酸和亚麻酸都是人体必需的脂肪酸，具有降血脂、助消化和补气血等功效，营养价值较高。
玉米胚芽油提取
玉米胚芽油的提取是玉米酒精生产过程的重要生产单元。玉米胚芽油中含有大量人体需要的不饱和脂肪酸、维生素E及β-胡萝卜素等营养成分，对生长发育，滋润皮肤，降低血清胆固醇，预防高血压均有一定功效。另外还含有人体自身不能合成的“必需”脂肪酸——亚油酸，亚油酸对预防和辅疗心脏病、动脉硬化、糖尿病有一定功效。
传统的玉米胚芽油的生产主要有机榨法和工业己烷浸出法。机榨法出油率较低，且对油成分影响较大;工业己烷浸出法工艺复杂，且残存的工业己烷对人体有一定的毒副作用。因此，寻找一种对人体无毒无害的安全溶剂与工艺，以获取高收率和高质量的玉米胚芽油产品，满足人们对食品绿色环保的要求具有一定的现实意义。与传统的机榨法和溶剂浸出法相比，超临界CO2萃取法具有很多的优势，提取的玉米油的质量不经过深加工就已经达到了精炼油的标准。适宜的萃取工艺条件为：压力25～30MPa，萃取温度为45℃，萃取时间3h。
食用色素
食用色素包括合成色素和天然色素，是主要的食品添加剂之一，得到越来越广泛
的应用。但是，随着科学技术的发展，人类对于自身健康的重视和检测能力有了进一步提高，已经发现合成色素有很多不安全的因素，长期使用会严重危害人类的健康，所以食用天然色素越来越受到人们的青睐。近年来，我国食用天然色素有了很大发展，全国生产天然色素的企业已达数十家，年产量和使用量也有了大幅提高。
天然抗氧化剂的提取
许多研究表明超临界萃取技术可以较好的提取植物原料中的类胡萝卜素、维生素E、多酚等天然抗氧化剂，避免了传统方法的溶剂量大、作用时间长、氧化损失等缺点。例如利用超临界萃取技术可以提取从玉米蛋白粉中提取类胡萝卜素、从油脚或油脂脱臭馏出物中提取天然维生素E技术现在都比较成熟。
超临界流体萃取技术存在的问题
超临界CO2萃取技术并非是完美的，也存在着自身不可克服的问题，具体表现为：①对极性大、分子量超过500种物质，需要夹带剂或在很高的压力下进行，这就需要选择合适的夹带剂或增加高压设备;②对于成分复杂的原料，单独采用SPE—CO2技术往往满足不了纯度的要求，需要与其他分离手段联用;③CO2的临界压力偏高，这就增加了设备的固定投资;④超临界分离设备在萃取釜的密封、快开结构、疲劳设计和装卸料的自动化等方面还不够完善。 超临界流体萃取技术的发展方向
长期以来，对超临界流体萃取技术的产业化，主要是单纯超临界CO2的间隙式萃取，处理的物料也多以固体植物为主，得到的几乎都是粗提混合物。为了得到高纯度的产品，德国、日本、澳大利亚、意大利等国用于精制天然维生素E、精油脱萜、提取高纯度的不饱和脂肪酸等;法国用于从啤酒及葡萄酒中分离乙醇制备无醇啤酒及无醇葡萄酒。超临界多元流体和在超临界流体中添加夹带剂，具有从量变到质变的区别，具体体现在超临界多元流体的分步选择性萃取、重组萃取及精馏萃取新工艺，可用于复方中成药、民族药新制剂的加工，保健食品的加工，烟草深加工，茶叶深加工，海洋生物资源深加工。
由于超临界CO2萃取分离技术是一项获得健康、安全高品质产品和对环境友好的高新技术。随着人们对自身健康的重视和环境意识的日益加强，以及世界各地对食品管理卫生越来越严格的趋势，预计超临界CO2萃取分离技术在今后将得到广泛的应用，超临界CO2萃取产品也将成为人们首选的健康食品。
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第三篇：化工063化工原理课程设计实习计划
一、实习目的意义：
化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要的实践环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、计算机辅助计算等能力方面得到一次训练，培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。
二、实习班级及人数：
班级：化工063
人数：共27人
三、实习内容：
(1)设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。
(2)主要设备的工艺设计计算(含计算机辅助计算)：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。
(3)辅助设备选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。
(4)工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量。
(5)设计说明书的编写。设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计，辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参考文献。
整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确;计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必需注明出处;图表应能简要表达计算的结果。
四、实习时间及地点：
本次实习时间为一周，2008年11月10日-2008年11月16日。实习地点为校内。
五、实习指导教师：
杨胜凯
六、实习所需设备及材料：
无
七、成绩考核：
1、实习成绩考核采用百分制记录;
2、实习报告、实习总结，占80%;
3、实习表现，占20%;
4、实习成绩不合格者，该课程重修。
八、实习要求：
1、整个实习过程要严肃认真，确保实习质量;
2、在整个实习过程中要听从指挥、遵守纪律;
3、实习完成及时完成课程设计报告。
教研室主任签字：
院长(系主任)签字：
日期：
第四篇：化工原理总结
张晓阳
2013-2015 第一章 流体流动 1.牛顿黏性定律
2.流体静力学的方程运用：
(1)测压力：U管压差计，双液U管微压差计 (2)液位测量。 (3)液封高度的测量。 3.湍流和层流。
4.流体流动的基本方程：连续性方程(质量守恒原理)，能量守恒方程(包括内能，动能，压力能，位能)，伯努利方程。
5.边界层与边界层分离现象：边界层分离条件：流体具有粘性和流体流动的过程中存在逆压梯度。工程运用;飞机的机翼，轮船的船体等均为流线形，原因是为减小边界层分离造成的流体能量损失。 6.流体的管内流动的阻力计算: (1)流体在管路中产生的阻力：摩擦阻力(直管阻力)和形体阻力(局部阻力)
形体阻力的来源：流体流经管件、阀门以及管截面的突然扩大和缩小等局部地方引起边界层分离造成的阻力。
(2)管内层流的摩擦阻力的计算:范宁公式和哈根—泊谡叶公式。管内湍流的摩擦阻力的计算：经验公式。
(3)管路上的局部阻力：当量长度法和阻力系数法。 7.流量的测量(知识点综合运用) (1)测速管 (2)孔板流量计 (3)文丘里流量计 (4)转子流量计
第二章 流体输送机械
1.离心泵的工作原理及基本结构 2.离心泵的基本方程
3.离心泵的理论压头影响因素分析(叶轮转速和直径，叶片的几何形状，理论流量，液体密度) 4.离心泵的特性方程
5.离心泵的性能参数(流量，扬程，效率，有效功率和轴功率) 6.离心泵的安装高度 7.离心泵的汽蚀现象; 8.离心泵的抗汽蚀性能：NPSH，离心泵的允许安装高度。 9.离心泵的工作点 10.离心泵的类型
11.其他类型化工用泵：往复泵(计量泵、隔膜泵、活塞泵)、回转式泵、旋涡泵。 12.气体输送和压缩机械(通风机、鼓风机、压缩机、真空泵)
第三章非均相混合物分离及固体流态化
1.颗粒的特性 2.降尘室的工作原理 3.沉降槽的工作原理
4.离心沉降的典型设备是旋风分离器，其原理。
5.过滤操作的原理(化工中应用最多的是以压力差为推动力的过滤)、过滤基本方程、过滤速率与过滤速度
6.过滤设备：板框压滤机、加压叶虑机、转筒真空过滤机 7.间歇、连续过滤机的生产能力
第四章 液体搅拌
1.搅拌额目的。
2.搅拌器的两个基本功能及适用场所。 3.均相液体搅拌的机理是什么。 4.选择放大准则的基本要求是什么。
第五章 传热
1.传热方式: 热传导，对流，热辐射 (1)导热 若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导(导热)。 (2)对流传热
热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象。 (3)辐射传热
任何物体, 只要其绝对温度不为零度 (0K), 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量的传递。这种传热方式称为热辐射。
2.冷热流体热交换方式： (1)直接接触式换热 (2)蓄热式换热 (3)间壁式换热
3.热传导：平壁传热速率，n层平壁的传热速率方程;圆筒壁的热传导(单层和多层)
4.换热器的传热计算：总传热系数的计算 5.传热计算方法：平均温度差法，传热单元数法! 6.对流传热原理及其传热系数的计算
7.辐射传热：黑体，镜体，透热体和灰体，物体的辐射能力 8.换热器
(1)分类：混合式换热器，蓄热式换热器，间壁式换热器 (2)间壁式换热器：管壳式换热器(固定管板式换热器，浮头式换热器，U型管式换热器)，蛇管换热器，套管换热器。
(3)换热器传热过程的强化：增大传热面积S，增大平均温度差，增大总传热系数K (4)换热器设计的基本原则
第六章 蒸发
1.蒸发的目的： (1)制取增溶的液体产品 (2)纯净溶剂的制取 (3)回收溶剂 2.蒸发的概念
3.蒸发过程的分类及蒸发过程的特点 4.蒸发设备:循环冷却器
第七章传质与分离过程概论
1.传质的分离的方法：平衡分离，速率分离。
2.质量传递的方式：分子传质(分子扩散)和对流传质(对流扩散) (1)分子扩散：菲克定律
(2)对流传质：涡流扩散，对流传质机理，相际间的传质(双模模型,溶质渗透模型) 3.传质设备：板式塔和填料塔。
第八章 气体吸收
1.气体吸收的运用：
2.吸收操作：并流操作和逆流操作 3.气体吸收的分类：
4.吸收剂的选择：(1)溶解度(2)选择性(3)挥发度(4)粘度 5.吸收过程的相平衡关系：通常用气体在液体中的溶解度及亨利定律表示。
6..相平衡关系的应用：判断传质进行的方向，确定传质的推动力，指明传质进行的极限。
7.吸收过程的速率关系：膜吸收速率方程(气膜、液膜吸收速率方程)，总吸收速率方程。
8.低组成气体吸收的计算：全塔物料衡算，操作线方程 9.吸收剂用量的确定:(1)最小液气比(2)适宜的液气比 10.吸收塔有效高度的计算：(1)传质单元数法(2)等板高度法 11.其他吸收与解吸 12.填料塔
(1)塔填料：散装填料与规整填料等
(2)填料塔的内件：填料支撑装置，填料压紧装置，液体分布装置，液体收集及再分布装置。
(3)填料塔流体力学能与操作特性
第九章 蒸馏 一.相关概念：
1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成(摩尔分数)之比。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层(n+1)板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二：单级蒸馏过程：平衡蒸馏和简单蒸馏及其计算 三：多级精馏过程：精馏(连续精馏和间歇精馏)
四：两组分连续精馏的计算：全塔物料衡算和操作线方程，理论板层数的计算(图解法、逐板计算法和简捷法)，最小回流比的计算及选择。
五：间歇精馏和特殊精馏以及多组分精馏概述(了解部分) 六:板式塔
(1)塔板类型：泡罩塔，筛孔塔板和浮阀塔板。 (2)塔高及塔径的计算 (3)塔板的结构：溢流装置
(4)板式塔的流体力学性能和操作特性
第十一章 干燥
一、名词解释
1、干燥:用加热的方法除去物料中湿分的操作。
2、湿度(H):单位质量空气中所含水分量。
3、相对湿度():在一定总压和温度下，湿空气中水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压比值。
4、饱和湿度(s):湿空气中水蒸气分压等于同温度下水的饱和蒸汽压时的湿度。
5、湿空气的焓(I):每kg干空气的焓与其所含Hkg水汽的焓之和。
6、湿空气比容(vH):1kg干空气所具有的空气及Hkg水汽所具有的总体积。
7、干球温度(t):用普通温度计所测得的湿空气的真实温度。
8、湿球温度(tw):用湿球温度计所测得湿空气平衡时温度。
9、露点(td);不饱和空气等湿冷却到饱和状态时温度。
10、绝对饱和温度(tas)：湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到的极限冷却温度。
11、结合水分：存在于物料毛细管中及物料细胞壁内的水分。
12、平衡水分：一定干燥条件下物料可以干燥的程度。
13、干基含水量：湿物料中水分的质量与湿物料中绝干料的质量之比。
14、临界水分：恒速段与降速段交点含水量。
15、干燥速率：单位时间单位面积气化的水分质量。 二：湿空气的性质及湿度图 三：干燥过程的物料衡算与热量衡算 四：干燥速率与干燥时间 五：真空冷冻干燥
六：干燥器：厢式干燥器，转筒干燥器，气流干燥器，流化床干燥器，喷雾干燥器真空冷冻干燥器等 七：增湿与减湿
第五篇：化工原理 心得
化工原理实验心得
院系：化学化工学院
专业：应用化学(含职教师范)学号：姓名：
**** ****
2014.12.05
化工原理实验是化工原理中理论与实践相联系、相结合的重要教学环节之一。其基本任务是巩固和加深对化工原理课程中基本理论只是的理解，通过实验操作喝实验现象的观察，使我们掌握一定的基本实验技能。
这个学期我们通过流体流动阻力的测定、离心泵性能、传热系数的测定等实验，通过实验的方式，我觉得让我们对课上的基础理论知识有了更为深刻的理解，更加地了解了化工原理的理论与实践的结合，记忆更加深刻，有助于我们在这一门课程上的学习。
开始的时候我并不是很了解，也不是很理解许多实验仪器的使用方法以及如何通过实验的方法验证课上学的理论知识，虽然说每次实验可前，都有可以参考的书籍，但是在没有真正接触刀实验的时候还是会有一些一头雾水的感觉。我觉得课前老师的讲解非常重要，自己不明白的地方，通过老师的讲解和操作便会豁然开朗。如果不知道或是不明白实验的原理和实验仪器的操作方法，那么是不会真正利用到实验的真正价值的。
让我印象最深的是离心泵特性曲线测定实验。
第一，这个实验的目的是了解离心泵的结构与特性，熟悉离心泵的操作和测定离心泵在一定转速下的特性曲线。
第二，这个实验的原理是离心泵的特性曲线是在恒定转速下泵的扬程，轴功率及效率与泵的流量之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。
(1) 扬程H的测定与计算
取离心泵进口真空表和出口压力表处为1,2截面，列伯努利方程
z1+(p0-p1)/ρg+u1^2/2g+H=z2+(p0+p2)/ ρg+u2^2/2g+Hf,1-2 (2) 轴功率N的测量与计算
泵的轴功率=电动机的输入功率×电动机的效率×传动效率=N电η电η传 (3) 效率η的计算 Η=Ne/N=Hqvρg/N (4)转速改变时的换算
泵的特性曲线是在一定转速下的实验所得，但实际上感应电动机在转矩的改变时，其转速会有变化，因此需换算。 一般以4～5人为一小组合作进行实验，实验前必须作好组织工作，做到既分工、又合作，每个组员要各负其责，并且要在适当的时候进行轮换工作，这样既能保证质量，又能获得全面的训练。
第三，实验流程
泵将水箱中的水吸入泵体，吸入导管上装有泵进口压力传感器，吸入导管的底端装有底阀，其作用是防止灌泵时水漏出，实验中通过软件改变电动调节阀开度调节流量，流量值由涡轮流量计测，离心泵进，出口处的压力由压力传感器测。
第四，实验数据处理
(1) 根据所测数据计算对应流量下的H,N, η。
(2) 根据比例定律，求出转速为2900r/min时，对应流量下泵的H’，N’ ，η’。
数据处理过程中应注意实验中由于水的循环使用，温度会不断升高，这样水的密度会随着变化，所以密度应取对应温度时的值。还有绘图时应尽量使各曲线在同一区域，是美观并便于分析。
最后，通过做这个实验发现做此实验应注意以下这些事项
(1)实验设备的启动操作，应按教材说明的程序逐项进行，设备启动前必须检查：
(a)对泵、风机、压缩机、真空泵等设备，启动前先用手扳动联轴节，看能否正常转动。
(b)设备、管道上各个阀门的开、闭状态是否合乎流程要求。 上述两点皆为正常时，才能合上电闸，使设备运转。
(2)操作过程中设备及仪表有异常情况时，应立即按停车步骤停车并报告指导教师，对问题的处理应了解其全过程，这是分析问题和处理问题的极好机会。
(3)操作过程中应随时观察仪表指示值的变动，确保操作过程在稳定条件下进行。出现不符合规律的现象时应注意观察研究，分析其原因，不要轻易放过。
我认为实验的过程是一个既快乐而又充满理性知识的过程，就像书本上的知识能够用到实处，不再那么枯燥无味。通过自己动手操作和计算将原理进行证明，自己亲身奖励去学习化工原理的相关知识。
例如流动阻力的测定实验目的是让我们了解流动阻力的测定方法，确定摩擦系数与雷诺准数的关系以及局部阻力。由于一开始对这个试验不是很了解，所以流体的流量过小达不到实验的预期效果。
化工原理实验最重要的是将理论付诸实践当中，平时我们上化工原理课的时候，只能通过老师的讲解，自己的想象了解知识，许多时候我们甚至不能知道为什么就能有这样的结论。而化工原理实验就提供给我们这样一个平台，我们可以通过实验锻炼动手能力，团队合作能力不再读死书，死读书。 学习化工原理实验课程，可以在学习化工原理理论知识的基础上，进一步理解一些比较典型的或已被应用的化工过程与设备的原理和操作，巩固的深化化工原理理论知识
以上是我对这学期的几个实验的总结，通过这些实验我也确实从中学到了不少知识，对我的生活和学习都有很大的帮助。希望在这些实验的基础上能把下学期的实验做的更好。