超声强化近临界CO_2流体萃取的机理

借助近临界CO2流体中超声空化阈值的基本计算,首先理论上探讨了近临界CO2流体中超声空化阈值随空化泡核初始半径的变化规律,然后应用该规律判断超声能否在近临界CO2流体中产生空化现象,从而揭示超声强化近临界CO2流体萃取的机理.结果表明:近临界CO2流体中超声阈值随空化泡核初始半径的增大而减少,即在其他条件相同的情况下,空化泡核初始半径较大时,超声在近临界CO2流体中产生空化现象相对容易;当近临界CO2流体温度20 ℃、压力5.82 MPa时,超声能在近临界CO2流体中产生空化现象,此时超声强化近临界CO2流体萃取的机理包含空化效应和机械效应;相反,当近临界CO2流体温度20 ℃、压力8 MPa时,超声不能在近临界CO2流体中产生空化现象,此时超声强化近临界CO2流体萃取的机理仅包括超声波的机械效应.     

超临界CO2流体中超声空化阈值的研究

为了研究超临界CO2流体中超声空化产生的可能性,根据超声空化阈值的基本理论和超临界CO2流体的物态数值,研究了超声空化阈值随空化泡初始半径、流体压力和温度的变化规律．结果表明：超临界CO2流体中超声阈值声压PB、阈值声强IB随空化泡的初始半径增大而减少;对超临界CO2流体,当压力较大或温度较低时,更容易产生空化;在空化泡初始半径相同的情况下,超临界CO2流体中的理论空化闽值比水中的理论和实际空化阈值均要低．     

超声强化超临界CO2萃取复方丁香肉桂挥发油

采用正交实验法确定了超声强化超临界CO2萃取(USCE)复方丁香肉桂挥发油的最优工艺参数,借助由微分质量衡算和Fick第一定律推导出的模型方程,建立了相应的萃取动力学模型,通过分析有无超声强化的动力学模型研究了超声对超临界CO2萃取(SCE)的强化效果,运用GC-MS分析和GC定量分析对比了复方丁香肉桂挥发油合提与分提的情况.结果表明:在最优工艺参数下,即萃取压力25 MPa,萃取时间4.0 h,CO2流量3.0 L/h,超声功率密度60 W/L,挥发油得率可达11.60%;超声能够对超临界CO2萃取起到强化作用;合提时,丁香与肉桂的综合作用使挥发油得率的复方实际值大于单方加和值.     

超声强化超临界流体萃取的数学模型及机理

采用自行设计的内插式超声强化超,临界流体萃取(USFE)装置,研究了超声强化超,临界流体萃取的数学模型及机理．实验结果表明：所提出的数学模型既证实了超声对超临界流体萃取(SFE)具有强化效应,又对USFE和SFE过程具有很好的预测功能,能够反映萃取的实际过程;低频超声强化超,临界流体萃取的效果比高频超声要好;超声强化超临界流体萃取的机理是超声在微环境内产生的机械波动效应和热效应,     

亚临界CO2在缩放喷管中降压膨胀的数值模拟

忽略两相间的滑移速度,采用Fluent中的混合模型对亚临界CO2过冷液体进入缩放喷管降压膨胀产生气泡的两相流动过程进行了二维数值模拟.其中,气液两相间单位体积内的质量传递率采用空化模型理论进行计算.计算工况如下:喷管液体CO2进口压力为61MPa,温度为29315K,喷管出口为两相状态.计算结果显示,CO2工质流经喉部时,压力急剧降低,相间的质量传递率达到最大值,CO2工质发生相变;工质进入扩散段后,随着压力降低,气体份额不断增大,喷管出口压力为165MPa时,气体体积份额约为093.数值模拟值与实验值对比结果为,计算压力与实测压力值最大误差不超过101%,计算温度与实测温度值最大误差不超过19%.数值模拟揭示了亚临界CO2在喷管中的气液两相膨胀过程.     

超临界CO2萃取柴胡挥发油的工艺及模型

考察了萃取温度、萃取压力、CO2流量对萃取所得挥发油收率的影响。实验结果表明：挥发油收率随萃取温度和萃取压力的升高而增大,随CO2流量的增大先增大后减小;适宜的萃取条件为萃取温度50℃,压力20MPa,CO2流量1.5L／min。利用经验模型（EM）和两个简化的质量平衡模型（SM）对萃取过程进行了模拟。计算结果表明,经验模型拟合所得实验值和计算值的平均相对误差范围为2.07％-6.72％,简化的质量平衡模型Ⅱ（SMⅡ）拟合所得实验值和计算值的平均相对误差几乎都小于3.40％,表明经验模型和SMⅡ都能很好地描述SC-CO2萃取柴胡挥发油的过程。     

超声强化超临界CO2萃取复方丁香肉桂挥发油的研究

采用正交实验确定了超声强化超临界CO2萃取（USCE）复方丁香肉桂挥发油的最优工艺参数,借助由微分质量衡算和Fick第一定律推导出的模型,建立了其萃取的具体动力学模型方程,并通过分析有和无超声强化的具体动力学模型方程研究了超声对超临界CO2萃取（SCE）的强化效果及运用GC-MS分析和GC定量分析对比了复方丁香肉桂合提分提的情况.结果表明:最优工艺参数为:萃取压力25 MPa,萃取时间4.0 h,CO2流量3.0 L•h-1,超声功率密度60 W•L-1,此时挥发油得率为11.60%; E=13.39×(1-e-0.4706×t)和E=13.10×(1-e-0.3921×t)分别为超声强化超临界CO2萃取和超临界CO2萃取复方丁香肉桂挥发油的具体动力学模型方程;超声能够对超临界CO2萃取起到强化作用;合提时挥发油得率高于分提时的得率,萃取了的丁香酚与以肉桂醛为代表的单味药肉桂综合作用的结果是使其自身在超临界CO2流体的溶解度增强,同理,对肉桂醛也一样,这是复方实际值大于单方加和值的一个最主要原因;同时,合提时丁香和肉桂的某些成分之间发生了相互作用,导致更多的复方丁香肉桂中其它成分向超临界CO2流体中传递,例如: 2,4,6-Trimethoxyacetophenone和α-Cadinol等这些都是在分提时没有发现的,这是复方实际值大于单方加和值的一个次要原因.所有这些都可以使复方实际值大于单方加和值.合提时β-石竹烯和乙酰丁香酚的质量含量是降低的,但从全局看不占主导作用.复方实际值大于单方加和值是上述原因综合作用的结果.     

影响USFE萃取海藻EPA和DHA的因素分析

研究了萃取温度、压力、时间、CO2流量和超声参数对超声强化超临界流体萃取海藻EPA和DHA的影响，发现与超临界流体萃取相比，超声强化超临界流体萃取过程使CO2流量减小，萃取温度及压力降低，萃取时间缩短，而EPA和DHA的萃取率提高，在单因素实验的基础上进行了正交实验，结果表明，超声强化超临界流体萃取EPA和DHA的最佳工艺条件为：萃取温度35℃，压力25MPa，时间3．0h，CO2流量3L／h。     

超声场对毛细管内电解质浸出过程的影响

为探讨超声场强化化工分离过程的机理 ,以充满电解质溶液的短毛细管中溶质的浸出模拟固液分离体系 ,通过测定浸出动力学曲线 ,探讨了超声场对这一浸取过程的强化作用机理 ,分析了微扰效应对传质过程的影响。实验结果表明 ,超声空化的微扰效应强化了溶质在毛细管内部的扩散 ,且强化作用随毛细管径及超声场强的增大而增大。与升温的强化效果相比较 ,超声场的微扰效应和湍动效应兼顾了强化内外扩散的两个方面 ,与升温浸取过程相比 ,超声场的强化手段更具优势     

超临界二氧化碳萃取传质系数的超声强化因子

在已有的关于超临界萃取过程的几个假设基础上,由Navier-Stocks方程求出了溶质颗粒周边的湍流流场,结合Higbie的溶质渗透模型,建立起了流速与传质系数的联系．通过比对超声场作用前后的传质系数,提出了传质系数超声强化因子这一新参数。传质系数强化因子表达式给出了超声波强化超临界二氧化碳萃取过程的数理模型。模型给出了超声波功率、超声波频率及溶质颗粒半径同传质系数强化因子的关系。通过比较超临界二氧化碳萃取及超声强化超临界二氧化碳萃取两种方法在薏苡仁中提取薏苡仁油和薏苡仁脂及在海藻中提取二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的实验结果与本模型的计算结果,验证了所提出的传质系数强化因子这一数理模型的合理性。模型为超声强化超临界萃取技术应用提供了理论指导。