工艺流体范文（精选6篇）
工艺流体 第1篇
1 隔热方式优选
1.1 不同隔热方式适应性分析
目前，国内外稠油热采主要隔热工艺技术有：隔热油管+环空水/气;隔热油管+热采封隔器+环空水/气;隔热油管+环空注氮。由于热采封隔器存在密封不严和解封困难等作业风险[2,3]，进而造成井筒隔热效果变差及后续作业成本增大。为最大限度保障海上热采隔热效果及作业施工安全，目前，隔热油管+环空注氮较其它隔热工艺更适合海上稠油热采工艺及安全需求。
1.2 不同隔热工艺计算分析
由于渤海稠油油藏埋深多在1000 m以上，且生产井多为大斜度井，斜深多在2500 m左右，而隔热油管下入深度有限。结合海上多元热流体吞吐注入参数，及油井井身结构，对不同隔热工艺隔热效果进行了计算[4,5,6]，见表1。由表1可知：采用隔热油管+环空注氮工艺，井筒沿程热损失较其它隔热措施小，套管温度低。
2 隔热油管
2.1 隔热油管类型优选
为减少井筒热损失，最大限度的保证套管安全，根据海上多元热流体热采井注入参数，同时结合不同隔热油管的结构、机械及隔热性能等，确定采用预应力高真空隔热油管，隔热等级为E级。
2.2 隔热油管材质优选
多元热流体中含有CO2及少量余O2，在注热过程中会对隔热油管造成腐蚀[7]。通过模拟多元热流体注入工况，对N80和P110两种钢材开展腐蚀速率研究实验，见表2。由表2可知：N80钢的腐蚀速率均大于P110钢，耐腐蚀性能较差，高温下钢表面形成的碳酸亚铁膜更为致密从而降低钢铁腐蚀。
注：分压2 MPa CO2+0.5 MPa O2，速度1 m/s，温度300℃。
2.3 隔热油管连接方式研究
针对不同连接方式隔热油管，结合钢材性能进行管柱强度校核计算[8,9]，计算结果见表3。由表3可知，内连接隔热油管下入深度比外连接隔热油管大。同时，由于外连接隔热油管的内径在接箍处变化较大，流体容易产生紊流状态，紊流状态的出现急剧加速了腐蚀介质对变径部位的腐蚀速度，而内连接隔热油管则减少了内部变径。因此，内连接隔热油管更有利于减少井筒热损失，更加有利于保护套管。
3 环空注氮
3.1 关键参数控制
在保证注入压力低于海上稠油油田地层破裂压力的情况下，综合考虑设备性能、注热管线承压能力、隔热效果及井下安全等因素，对环空注氮关键参数优化设计，见表4。
3.2 主要工艺步骤
1)启动制氮设备，环空注氮气，待氮气注满油套环空体积后，启动多元热流体设备，正式开始注热作业。
2)在多元热流体注入期间，实时观察油、套压变化情况，可根据油套压力变化情况采取连续注氮，或间歇注氮方式。
3)多元热流体注入量达到设计值后，先停止多元热流体注入，2～3 h后再停止环空注氮作业。
4 现场应用
截至2012年11月，隔热油管+环空注氮工艺已在渤海某油田成功应用13井次，经现场温度测试及对隔热油管检测得知：隔热油管+环空注氮沿程热损失小，能够有效保护套管安全，且隔热油管没有发现明显腐蚀现象，可重复利用。
5 结论及认识
1)通过对比分析不同环空隔热工艺优缺点，结合海上油田作业特点，选择隔热油管+环空注氮工艺做为海上油田热采井环空隔热工艺。
2)利用室内实验及理论计算，优选了隔热油管类型及材质，综合考虑管柱承压、隔热效果及安全等因素，确定了环空注氮压参数。
3)多元热流体吞吐实践经验证明，隔热油管+环空注氮工艺能够有效降低多元热流体注入过程中井筒沿程热损失、保护套管及水泥环，且管柱结构简单，易于现场施工，适合现阶段海上热采工艺及安全管理要求。
参考文献
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工艺流体 第2篇
超临界CO2流体萃取南瓜籽油的工艺研究
以CO2作为溶剂,采用超临界萃取方法,从南瓜籽中提取南瓜籽油,着重探讨了原料和萃取条件对萃取率和油的品质的影响,并确定了较适宜的工艺:投料量200 g,含水率4.50%,萃取压力30 MPa,CO2流量15 L/h.
作 者：陆国东 张洪磊 张立明 薛惠岚 作者单位：西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌,712100刊 名：安徽农业科学 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ANHUI AGRICULTURAL SCIENCES年，卷(期)：35(6)分类号：O658.2关键词：超临界流体萃取 南瓜籽油 工艺
超流体宇宙 第3篇
这种新提法对宇宙学和物理学都有巨大的启示。超流体暗物质理论能够克服粒子云带来的许多理论问题。长期以来，科学家一直无法确定构成粒子云的单一组成成分是什么，而新理论解释了为什么会这样。另外，这一新理论提供了向前推进的具体科学道路，提出了可能很快就可以验证的明确的科学预测。
同时，超流体暗物质理论具有重要的概念意义。它指出，我们认识的一般宇宙图景，即大量单个粒子通过力的相互作用结合在一起形成的整体——几乎就像乐高玩具模型那样——忽略了许多自然界的复杂度。宇宙中的大部分物质或许与构成你我身体的物质完全不同：不是由原子组成的，甚至不是由我们通常认识意义上的粒子构成的，而是一个广阔伸展的连续整体。
宾夕法尼亚大学的理论物理学教授贾斯丁·库里说：“很多年以来，人们一直有一种简单的暗物质模型，即不发光、无碰撞的粒子。但是在最近20年里，观测手段和计算机模拟水平都有所提高，这种简单模型在星系尺度上会有一些力不从心。”
无碰撞的暗物质颗粒不会产生实质上的相互作用，因此不会稳定下来形成等同于恒星和行星的致密结构。由于暗物质不发光，它存在的证据来自引力效应：星系的形成、旋转和运动似乎受到了看不见的物质的影响。在非常大的尺度上，无碰撞的暗物质与天文观测很好地吻合。
然而在较小的尺度上，这个受欢迎并且使用广泛的暗物质模型预测在星系中心会有更多物质凝结，比天文学家实际观测到的多，这个问题叫作“尖点问题”。该模型同时预测了过多的银河系卫星星系，并且无法解释真正存在的那些卫星星系为什么几乎位于同一个平面。最后，无碰撞暗物质无法说明为什么旋转星系的亮度与其旋转速度相关。这个简单的模型，看来是过于简单了。
对于这些缺陷，一个可能的解释是物理学家遗漏了星系形成中某个重要的天文物理学过程。但是库里并不这么认为。对他来说，这些缺陷暗示了更深层的东西。这不仅仅在于无碰撞的冷暗物质模型无法跟观测数据吻合，还在于另一个完全不同的模型对这些观测结果的解释比标准模型更好。这个不同的模型没有引入全新的未知粒子，而是假定暗物质的证据来自修正的引力。对于引力在数千甚至数百万光年的距离上如何作用，我们没有直接测量的方法。在地球上无法检测到的细微效果，可能在整个星系的尺度上强大到造成重要影响。
引力修正在某些情况下获得了令人惊叹的成功，在另一些地方却面临问题。一方面，它能够几乎毫不费力地与星系旋转相吻合，并解释为什么星系的亮度与转速的关系看上去都很类似。另一方面，修正的引力在解释比典型星系大得多或者小得多的尺度上的观测数据时，出现了困难。在这些尺度上，冷暗物质模型的解释力更强。
想要对爱因斯坦的引力理论做出修改极其困难，很难做到改动时不把整个理论彻底搞砸，所以大多数物理学家选择了更安全的暗物质粒子理论。对他们来说，提出新粒子是解决问题的常用方法，相关的数学已被熟知。但是库里不想对任何一个理论有偏颇，他想结合两个理论的优点，做出与真实宇宙最吻合的解释。
“习惯上，人们用修正引力来解决星系尺度上的问题，作为暗物质理论的替代。”库里说，“由于某些原因，或许是社会学上的原因，这两种理论被认为是相互排斥的：你或者属于修正引力阵营，或者属于暗物质粒子阵营。但为什么不能两者都对呢？当然，根据奥卡姆剃刀原则，这不那么令人信服。因此，我们采取的途径是，修正引力和暗物质粒子属于同一个理论的两个方面。”
暗物质的证据自其80多年前被瑞士天文学家弗里茨·兹威基发现起一直在累积。1933年，兹威基看中了加利福尼亚威尔逊山天文观测台的254厘米胡克望远镜，并将其对准后发星系团。后发星系团是由1000个以上的星系靠自身引力场牵引聚在一起的群体，该群体中各组分的速度——此处指各个星系——基于被束缚的总质量。兹威基发现，这些星系移动的速度比可见质量加起来能够产生的快很多，因此他推测星系团里一定含有看不见的物质。他把这些物质称为Dunkle Materie，也就是德文的“暗物质”。
物理学家把这个结果看成了特例。但是从20世纪60年代美国天文学家薇拉·鲁宾研究螺旋星系的旋转开始，兹威基的观测结果就已经成为普遍现象了。远离星系中心轨道上的恒星速度取决于系统的总体质量（也就是万有引力），即星系的质量。鲁宾的测量结果表明有几十个星系的旋转都比她期待的可见物质造成的速度快很多。鲁宾的观测将暗物质带到了镁光灯下，占据了物理学家未解决问题列表的首位。
直接观测不但没有解决谜团，反而使谜团更大了。
随着稳定提高的望远镜技术，暗物质得到了更多、更精确的观测。物理学家现在可以观测到星系团附近由引力扭曲造成的微小时空畸变。这种畸变被称为引力透镜效应，会使更遥远的天体图像产生轻微变形。光线在星系团周围产生弯曲，因为星系团的引力起到了透镜的作用。从这一效应的强度，我们可以计算星系团的总质量，证明暗物质的存在。通过这种方法，物理学家甚至制作出暗物质分布地图。通过将这些运算结果和其他证据结合，他们推测，宇宙85%的质量都是暗物质。
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通过更多数据，物理学家还可以排除暗物质由普通原子（学术上称之为重子物质）构成的理论。这种普通物质跟自己的相互作用过于强烈，不会产生观测到的暗物质分布。暗物质同样不会由坍缩成黑洞的恒星或者其他非常暗淡的天体构成，否则这些天体必须在数量上极大超过我们星系中的恒星，并且产生可以被我们观测到的强烈的引力扭曲。暗物质也不可能是其他已知粒子组成的，比如恒星散射出的大量弱相互作用的中微子。中微子不会导致足够的聚集来创造我们观测到的星系结构。
因此，为了解释什么组成了暗物质，物理学家必须理论推导目前没有被检测到的新粒子。在广义上，最常用的粒子被分为两类：大质量弱相互作用粒子（WIMPS）和相比之下轻很多的轴粒子，还有大量将几种类型的粒子组合在一起的更为复杂的假设。然而到目前为止，所有对这些假定粒子进行直接检测的尝试都失败了。直接观测不但没有解决谜团，反而使谜团更大了。
“在今天，你可以只对宇宙感兴趣，而对暗物质不感兴趣。”意大利进修国际学校的物理学教授斯蒂法诺·利贝拉蒂说。利贝拉蒂及其合作者独立做出了与库里的理论非常相似的暗物质理论。当利贝拉蒂第一次得知修正引力在冷暗物质无法符合实际观测的星系尺度上有多成功时，他立即开始尝试寻找一种将两种理论结合起来的方式。“它让我觉得，或许小尺度上的暗物质发生了某种相变，”他说，“或许它变成了一种流体，具体来说就是超流体。如果它在星系尺度上形成冷凝物，就解决了很多问题。”
超流体并不存在于人类的日常生活中，但物理学家对它们很熟悉。它们与超导体类似，是一种可以零阻力移动电子的材料。当温度降低到接近绝对零度时，氦就像超导体一样不受阻力地流动。它会爬过最细小的孔，甚至可能沿着容器壁向上攀爬而溢出容器。这种超流体特性并不是氦特有的，其他粒子在温度足够低时也能达到这种物相。超流体于1924年首次由爱因斯坦和印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色预言。现在这一大类极低温超流体被称为玻色-爱因斯坦冷凝体。利贝拉蒂意识到，暗物质或许也具有超流体相。
对玻色-爱因斯坦冷凝体最好的理解就是两种组分的混合物：一种是超流体，另一种不是。这两种组分的特性非常不同。超流体组分体现出了长距离量子效应，不具有黏性，并且在大的距离尺度上出现超预期的相互作用，就好像是由大很多的粒子（实际上是微小的组分）构成的。另一类常规组分的特性就像我们习惯的那样，跟容器壁粘在一起，也相互粘连——它具有黏性。这两种组分的比例取决于冷凝体的温度：温度越高，常规组分就越多。
我们习惯认为量子物理只在微观领域存在，但是物理学家对量子理论了解得越多，就越发现事实并非如此。玻色-爱因斯坦冷凝体是研究最充分地使量子作用在介质中广泛传播的物质之一。理论上讲，如果没有太多扰动，量子特性可以在任意大的距离尺度上延伸。
在像地球这样温暖嘈杂的环境里，脆弱的量子效应很快会被摧毁。这就是为什么我们通常无法观测到量子物理那些更为奇怪的方面，比如粒子像波一样的行为。但是在一个低温安静的环境里开始量子特性，它就会持续，例如在外太空中。在那里，量子效应或许能够延伸到广阔无垠的距离。
超流体暗物质或许还能克服修正引力带来的心理挑战：大多数天体物理学家不喜欢它。
如果暗物质是玻色-爱因斯坦冷凝体（具有量子效应、在整个星系中分布），便自然可以解释暗物质的两种不同特性。在星系内部，大部分暗物质是超流体相。但是跨越饱含了许多星际空间的整个星系团，大部分暗物质会处于正常态，产生不同的特性。根据库里及其合作者通过玻色-爱因斯坦冷凝体理论建立的一个简单模型，可以解释观测到的暗物质作用。这一模型只有为数不多的几个开放参数，也就是说，只要几个参数具有正确属性就能让模型成立。
“暗物质或许是玻色-爱因斯坦冷凝体”这一观点在天体物理学界流行过，但是这一次的版本不同。库里的新观点之所以令人信服，是因为他声称超流体暗物质同时可以模拟修正的引力：这达到了他将两个模型的优点结合的目的。原来引力不需要经过修正就能获得修正引力理论预测的结果。连贯的超流体可以产生相同的公式，以及相同的特性。这样一来，库里的模型就将冷暗物质和修正引力的优点结合起来了，剔除了两者的劣势。
超流体暗物质或许还能克服修正引力的最大挑战：大多数天体物理学家不喜欢它。这些研究者当中许多具有粒子物理学背景，修正引力公式跟他们习惯的理论公式不同。对粒子物理学家来说，这些公式没有吸引力，甚至不自然，它们看上去就像是为了符合要求故意编造出来的一样。但是超流体暗物质提供了一个不一样的，或许更自然的获得公式的方法。
根据库里的说法，这些超流体暗物质公式不属于基础粒子物理学范畴。它们产生于凝聚态物理理论，描述的不是基本粒子，而是它们在自然状态下的长距离特性。在库里的模型里，修正引力中出现的公式不是用来描述单个粒子的。相反，它们描述的是粒子的集体相互作用。许多粒子物理学家对这些公式并不熟悉，这也就解释了为什么超流体和修正引力之间的关系这么长时间以来一直没有被注意到。然而，描述超流体的公式已经有了强大的理论基础——只不过是在凝聚态物理领域。
库里能够发现这个联系完全是因为运气。他无意中看到了一篇凝聚态物理文献，文献中使用的公式与他熟知的修正引力公式非常相似。“其余的理论就这样到位了，”他说，“我认为这一切恰好为将两种现象统一构造了一个漂亮的图景。”
回到暗物质的观测证据上，库里的超流体理论可以解决许多现有模型无法解决的问题。首先，超流体可以阻止暗物质在星系中央过量聚集，消除了假性“尖点”，因为超流体相能够平均任何大型密度波动。“超流体会具有一个连贯长度（一种距离，在此距离上所有物质都处于同一状态），” 利贝拉蒂说，“因此不可能出现尖点。”
超流体能够生成与修正引力公式相同的吸引模式，所以它可以复制出观测到的星系旋转曲线的规律性。然而，与修正引力不同，它只有在超流体是主要组分的温度范围内才能表现出这种特性。在星系团这种大尺度上，暗物质过于扰动（即过热），失去了超流体特性。这样一来，超流体暗物质既可以形成可见星系的基础，又因为非超流体相而与观测到的星系团结构吻合。
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我还是个学生的时候，每个月都会做关于修正引力的梦。
库里的理论解释了为什么天文学家在太阳系内找不到修正引力的证据。“太阳本身产生了强大的引力场，会在局部摧毁超流体的连贯性，”他说，“在太阳系附近，你不应该按照连贯的超流体来思考。太阳的作用类似于杂质，就好像流体里出现了异物。”
最后，超流体模型解释了为什么物理学家没能够找到暗物质粒子。从20世纪80年代开始，有一系列不同的实验致力寻找这种粒子存在的直接证据。这些实验一般会使用遮蔽良好的大型容器，容器中装填了只有在和暗物质相互作用的稀有情况下才能产生可观测信号的不同物质。虽然使用了多种技术和材料，检测器被小心翼翼地做了遮蔽，并且通过藏在地下矿场里来过滤假阳性信
号，这些实验还是没有找到暗物质存在的决定性证据。
因为没有检测到暗物质，“暗物质或许不仅仅是另一种粒子”这一曾经遭到嘲笑的观点重新流行了起来。“我还是个学生的时候，每个月都会做关于修正引力的梦，”普林斯顿大学的理论物理学教授尼马·阿尔卡尼·哈米德说，“后来一年能梦见一次，现在每100天梦见一次，修正引力的热度开始回升了。”
如果暗物质是超流体，构成它的粒子就必须是轻量的，比大多数搜寻工作的目标，即假想的暗物质粒子要轻很多。超流体的成分或许太轻了，不可能被目前运转的实验捕捉到。
库里的模型做出的一个更好更独特的预测是，超流体的量子特性会在星际碰撞中留下标志性的图样。当一个星系中凝聚的暗物质与另一个星系碰撞时，会产生干涉图样——物质和引力分布的涟漪，影响星系稳定下来的方式。超流体暗物质还预测星系团内的暗物质组分间具有摩擦，这样的摩擦又会产生独特的万有引力图样。观测引力透镜效应可以检测到这些超流体暗物质留下的
痕迹，如果我们很明确地知道自己在找什么的话。
为了量化这些预测，需要进行计算机模拟。库里目前就在和牛津大学的研究者一起做这样一个课题。模拟应该还可以显示超流体暗物质理论预测的卫星星系数量，看看与目前模型预测的相比是否更符合实际观测结果。
阿曼达·韦尔特曼，开普敦大学研究暗物质的宇宙学家，虽然她没有参与这项研究，但她表示这一新模型“非常有意思，很有创造性”。不过，她说，除非她看见一些实验证据，一些能够明确支持超流体的信号，否则她对这个新理论还是持保留意见：“只有这样的观测才能够给他们的想法增添真正的重量。” 如果超级计算机模拟是成功的，库里或许就能够获得这样的证据。然后我们就必须习惯一个更加怪异的宇宙观——宇宙不仅仅充满暗物质，而且在所有明亮星系的周围都围绕着无摩擦的流体。
阿尔卡尼·哈米德持更加怀疑的态度，他暂时还不想抛弃冷暗物质理论。“如果他们在下一组实验里发现不了弱相互作用大质量粒子，在未来20年里他们就没有发现的可能了。”他说。他认为，重新审视基于非常规粒子或者修正引力的模型的时候到了，哪怕是一个将这两种黑暗世界的优点相结合的模型。
工艺流体 第4篇
番茄皮渣是番茄酱厂生产番茄酱时产生的副产物产品, 主要有番茄果皮、番茄籽、少量番茄果肉及果柄构成, 其中番茄果皮占比为40%左右。早些年, 处理番茄皮渣是番茄酱厂地一大难事, 因为数量很大 (每生产一吨番茄酱就会产生约4立方米的番茄皮渣) , 并且还需及时清理运输出去, 否则发生腐烂变质污染厂区环境。最近几年, 随着养殖业的发展, 番茄皮渣被大量贮存用于冬季牛羊饲料使用, 还有一些被一些企业用来烘干使用, 其中番茄籽用来榨油, 番茄果皮添加到饲料中使用。但是对于富含优质营养成分番茄红素的番茄皮渣被这样低效益利用, 势必造成极大的浪费。下面就介绍一下利用二氧化碳超临界流体萃取番茄果皮生产番茄红素软胶囊的工艺情况。
首先, 番茄皮渣除了含有番茄果皮, 还含有番茄籽和其他一些杂质, 所以不能直接用来生产番茄油树脂, 必须先将番茄皮渣进行皮籽分离, 分离出番茄果皮才可以用于生产油树脂。我们把这个工艺过程叫做皮籽分离, 现在通用的分离方法就是重力分离法, 将番茄皮渣放在盛满水的大设备中, 经过水冲散或搅拌, 利用皮轻上浮, 籽重下沉原理进行分离。分离出的番茄果皮有些工艺是先进行磨碎再进行喷雾干燥制成番茄皮粉保存待萃取。现在另一种做法是先进行滚筒烘干再进行粉碎制成粉末状番茄皮粉保存待萃取。后一种方法比前一种方法节省能源和人力成本。同时在皮籽分离过程中还有番茄籽的排放, 番茄籽经过晾干后可榨取优质新食品原料——番茄籽油, 番茄籽油含有超过50%亚油酸, 受到消费者的青睐。
下面就是二氧化碳超临界萃取工艺, 前一工序生产的番茄果皮粉末原料装入萃取釜萃取篮中, 利用远程计算机控制系统设置好萃取压力、温度、萃取时间及二氧化碳流量等工艺参数, 开始进行萃取, 萃取结束后从分离釜放出番茄油树脂, 二氧化碳回收循环利用, 萃取番茄渣用来做饲料使用。此时地番茄油树脂中除含有番茄红素外, 还含有一定数量油脂及脂肪酸、维生素E、甾醇及磷脂等类脂性成分。并且含有大量地游离水, 必须经过脱水工序才能成为软胶囊内容物料。现在普遍采用的方法是低温真空蒸馏, 这样一方面起到了有效去除游离水的目的, 另一方面最大限度保护番茄红素的降解和其他天然成分的存在完好。
最后一步工序就是压制软胶囊了, 番茄红素软胶囊由内容物番茄油树脂和囊壳组成, 因为番茄红素是脂溶性物质, 根据配方要求会加入一定量的植物油脂。一方面是便于人体消化吸收, 另一方面是稀释番茄油树脂的粘稠度, 在经过充分搅拌均匀后做为软胶囊内容物压制胶囊。囊壳是由药用明胶、甘油、聚乙二醇和纯化水在一定真空度下熬制成的胶液制成, 这两种物质经过压丸机设备压制成半成品番茄红素软胶囊。半成品还要经过自然干燥、挑选、装瓶内包、装盒外包形成最终番茄红素软胶囊成品。
在利用番茄果皮生产番茄红素软胶囊这个工艺过程中, 还需注意几个关键质量控制点, 这样最后形成的产品才能合格。下面就常出现地一些关键质量问题及防范措施列表如下 (表1) 。
工艺流体 第5篇
1 材料与仪器
1.1 实验材料
莪术药材(购自南京市药材公司,经本校中药鉴定教研室鉴定为);莪术醇(中国生物鉴定所,批号:100185-200405);牦牛儿酮标准品:中国药品生物制品检定所,批号111665-200801;CO2(纯度99.9%,南京特种气公司);其他试剂皆为市售分析纯。
1.2 仪器设备
气相色谱仪:美国安捷伦仪器公司,型号Agillent 4890;色谱柱:HP-35毛细管柱。
液相色谱仪:SPD-10Avp检测器;岛津LC-10ADvp泵;SDC-15恒温柱温箱;HW-2000色谱工作站;CT-21色谱信号采集单元。
超临界流体萃取装置(南通华安超临界萃取有限公司,型号HA221-50-06):萃取柱容积为1L,最高萃取压力为50MPa,最高萃取温度为75℃,最大流量为50L/h可调。设备的萃取流程为一级萃取,二级分离。萃取操作在设定萃取操作参数后,由程序控制萃取及分离操作的压力和温度。
分析天平FA1104:上海天平仪器厂。
2 试验方法
2.1 莪术醇含量测定方法建立[2,3,4]
2.1.1 色谱条件
Agilent 4890气相色谱仪;HP-35毛细管柱;程序升温:柱温140℃,保持10min,以5℃/min升温至170℃,保持1min,再以20℃/min升温至200℃,保持1min;气化室温度250℃;FID检测器温度250℃;柱前压10psi;载气高纯N2;进样量1μL。柱效以莪术醇计算,理论塔板数n=2000/m,分离度>1.5。
2.1.2 莪术醇标准品溶液的配制
精密称取莪术醇标准品加乙醚制成168.4μg/m L的溶液为标准储备液。
2.1.3 莪术挥发油样品溶液的制备
精密称取各样品约50mg至5m L容量瓶中,乙醚定溶至刻度,0.45μm微孔滤膜滤过后,按2.1.1项下的GC色谱条件,1μL样品进样,测定莪术醇含量,并计算莪术醇在莪术油中所占的百分比。
2.1.4 线性范围的测定
从标准储备液中分别精密量取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0m L,乙醚定溶至1m L,配成不同浓度的系列标准液。每种浓度进样1μL,连续进样3次取峰面积的平均值,以峰面积为纵坐标,浓度为横坐标绘制标准曲线,并进行线性回归,线性方程为:A=46.814C-582.26(r=0.9993)。结果表明:莪术醇质量浓度在33.68~168.4μg/m L范围内呈良好线性关系,见表1。
2.2 牦牛儿酮的含量测定方法的建立[5]
2.2.1 色谱条件
色谱柱:Hedera ODS-3(250×4.6mm,5μm);检测波长为210nm;流速为0.8m L/min;流动相:甲醇-水(85∶15)。
2.2.2 牦牛儿酮对照品储备液的配制
牦牛儿酮对照品储备液:精密称定牦牛儿酮对照品加甲醇制成508μg/m L的溶液作为标准储备液。
2.2.3 莪术挥发油样品溶液的制备
精密称取各样品约20mg至10m L容量瓶中,甲醇定溶至刻度,0.45μm微孔滤膜滤过后,按2.2.1项下的HPLC色谱条件,10μL样品进样,测定牦牛儿酮含量,并计算牦牛儿酮在莪术油中所占的百分比。
2.2.4 线性范围测定
分别精密吸取牦牛儿酮对照品储备液(508μg/m L)0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0m L,甲醇定溶至5m L。精密吸取上述各液10μL进样,结果见表2。以各样的浓度为横坐标,峰面积为纵坐标作图,并对各点进行回归,得回归方程为A=4480.8C+34673(r=0.9993)。结果表明:牦牛儿酮质量浓度在50.8~304.8μg/m L范围内呈良好线性关系。
2.3 正交试验设计及样品含量测定[6,7,8,9]
采用正交试验设计方法,药材粉碎过20目筛,以萃取温度、萃取压力、提取时间、夹带剂(95%乙醇)用量为实验因素[3],取三水平,选用L9(34)正交表安排试验,因素水平表见表3。
按表3的实验条件提取莪术油,为减少误差,每个实验条件水平做3次,计算平均出油率;提取出的莪术油分别按“2.1、2.2”项下的相关规定进行测定,连续进样3次,取其各自的平均峰面积,代入线性回归方程,计算莪术醇、牦牛儿酮在莪术油中所占的百分含量。
3 结果与讨论
根据上述实验结果,以综合加权评分的方法对莪术油的出油率、莪术醇含量、牦牛儿酮含量3项指标进行综合评价,综合评分越高,说明该提取工艺越好,评分标准见公式1,评分结果见表4,方差分析见表5。
F0.05=19,*=显著差异
由表5可知,超临界萃取莪术挥发油的影响因素中,夹带剂浓度的影响较其他3项因素显著,萃取压力和萃取温度次之,萃取时间的影响较小。由此得出超临界萃取莪术挥发油的最佳工艺方案为A2B3C2D2,即萃取温度45℃,萃取压力25MPa,提取时间2h,夹带剂用量10%。
3.3 验证试验
取1kg粉碎的莪术药材按最佳工艺条件A2B3C2D2进行萃取实验,以莪术油提取率为指标进行考察,结果药材莪术油的提取率为3.8%。表明按最佳工艺提取,莪术油的提取量超过正交试验表中结果的较高值。说明工艺合理,可行性较高。
3.4 讨论
超临界CO2流体萃取莪术醇的最佳工艺为萃取温度45℃,萃取压力25MPa,提取时间2h,夹带剂(95%乙醇)用量10%,SFE法对莪术油及莪术醇的提取率远远高于文献报道的水蒸气蒸馏法的提取率。实验证明,超临界流体萃取技术较传统方法萃取能力强,萃取效率高,有利于提高产品收率和资源利用率。而且提取时间短、能耗低,还可避免使用大量机溶剂,减少污染,因此用超临界流体萃取技术提取莪术醇具有开发价值。
摘要：目的研究建立莪术油的最佳提取工艺。方法通过正交设计,用超临界CO2流体提取法(SFE)提取莪术挥发油,采用GC法、HPLC法测定莪术油中莪术醇、牦牛儿酮的含量,并以次为指标优化出合理的工艺条件。结果超临界CO2流体萃取莪术醇的最佳工艺为萃取温度45℃,萃取压力25MPa,提取时间2h,夹带剂(95%乙醇)用量10%。结论用SFE法提取莪术醇具有开发价值。
关键词：莪术醇,牦牛儿酮,GC,高效液相色谱法,超临界CO2流体提取法
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工艺流体 第6篇
1 实验
1.1 仪器与药品
UV-2550.0型紫外可见分光光度计,日本岛津;HA121-050.0-01超临界萃取装置,江苏南通华安超临界萃取有限公司;枇杷叶,产自湖南,购于湖南正源中药饮片有限公司;熊果苷标准样品,纯度>98%;AUW220型分析天平,日本岛津;无水乙醇(所用试剂均为分析纯;用水均为双蒸水)。
1.2 实验方法
1.2.1 测定波长的选择
精密称取干燥的熊果苷标准品0.0050 g,用无水乙醇为溶剂溶解后定容于10.0 m L容量瓶中(A);从中精确量取1.0 m L溶液于50.0 m L容量瓶中定容(B),以无水乙醇做参比,将溶液(B)在200～700 nm波长范围内扫描,确定最大吸收波长为276 nm,如图1。
1.2.2 标准曲线的绘制
分别精密量取1.2.1中的溶液(A)0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0m L至50.0 m L容量瓶中,无水乙醇定容,摇匀,无水乙醇为空白,在276 nm处测定吸光度,以吸光度(E)对熊果苷浓度(C)作回归处理,得回归方程:y=8.7143x-0.0001,R2=0.996,曲线在吸光度0～0.18范围内线性良好。
1.2.3 样品含量的测定
将萃取物溶于250.0 m L容量瓶中,定容;从中精密量取1.0m L至50.0 m L容量瓶中,无水乙醇定容,摇匀。无水乙醇为空白,在276 nm处测定含量。
1.2.4 稳定性实验
分别精密量取1.2.1中的溶液(A)0 m L、0.4 m L至50.0 m L容量瓶中,无水乙醇定容,摇匀,无水乙醇为空白,在276 nm处于0 min,30 min,60 min,90 min,120 min,150 min测定吸光度。结果显示其吸光度不随时间的变化而改变,稳定性好,其RSD=0.35%。
1.2.5 加样回收率
将萃取物溶于250.0 m L容量瓶中定容;分别精密量取1.0m L,1.0 m L,1.0 m L至50.0 m L容量瓶中,再精密加入1.2.1中的溶液(A)0.2 m L、0.2 m L、0.2 m L,无水乙醇定容,摇匀,无水乙醇为空白,在276 nm处测定吸光度,计算平均回收率为98.2%,RSD=1.53%。
1.3 熊果苷的萃取
1.3.1 单因素实验
1.3.1. 1 温度对超临界萃取的影响
精密称取85.0 g 40目的枇杷叶原料3份,固定压力30MPa,夹带剂(无水乙醇)100 m L,CO2流量20 L/h,在温度30、40、50.0℃的条件下分别萃取2 h,萃取物用1.2.3法测定含量实验结果见图3。
从图3可以看出,在温度低于50.0℃时,温度越高萃取效果越好;当温度高于50.0℃后,熊果苷的萃取效果不再随温度的增加而提高。这可能是因为温度的增加一方面使物质的相对挥发度增大,有利于溶解度的增大;另一方面使CO2的扩散性增加,有利于传质的进行。
1.3.1. 2 压力对超临界萃取的影响
精密称取85.0 g 40目的枇杷叶原料3份,固定温度为30℃,夹带剂(无水乙醇)为100 m L,CO2流量为20 L/h,在压力20、30、40 MPa的条件下分别萃取2 h,萃取物用1.2.3法测定含量,实验结果见图4。
从图4中可以看出,在20～40 MPa压力范围内随着萃取压力的升高,萃取物中熊果苷含量呈下降趋势。这可能是因为溶质在萃取过程中要首先和流体形成缔合物,而较高的压力阻碍了溶质从缔合物上脱落,导致产品含量下降。
1.3.1. 3 夹带剂用量对超临界萃取的影响
精密称取85.0 g 40目的枇杷叶原料3份,固定温度为30℃,压力为20 MPa,CO2流量为20 L/h,在夹带剂(无水乙醇)为100 m L、150.0 m L、200 m L的条件下分别萃取2 h,萃取物用1.2.3法测定含量,实验结果见图5。
从图5中可以看出当夹带剂用量低于150.0 m L时,萃取物中熊果苷含量随着夹带剂用量的增加而降低;当夹带剂用量大于150.0 m L时,萃取物中熊果苷含量随着夹带剂用量的增加而增加。
1.3.1. 4 提取时间对超临界萃取的影响
精密称取85.0 g 40目的枇杷叶原料3份,固定温度为30℃,压力为20 MPa,夹带剂(无水乙醇)100 m L,CO2流量为20L/h,分别萃取1、2、3 h,萃取物用1.2.3法测定含量,实验结果见图6。
从图6中可以看出,在萃取时间为1～3 h范围内随着萃取时间的延长,萃取物中熊果苷含量呈下降趋势。这可能是因为熊果苷在CO2和无水乙醇的混合萃取剂中溶解度大,容易溶出;萃取时间延长,和溶剂缔合的溶质的量也相应增加,导致产量下降。
2.3.2 正交实验
2.3.2. 1 因素水平设计
为进一步优化萃取条件,根据单因素实验结果,采用L9(34)正交表进行正交试验。
2.3.2. 2 正交试验结果及分析
表2极差分析表明:以萃取物中熊果苷含量为评价指标,各因素对熊果苷提取的影响程度由高到低依次为A>C>B>D,最佳配比为A3B3C2D1(即提取温度55℃,压力20 MPa,夹带剂用量75 m L,提取时间30 min)。
2.3.3 最优工艺验证试验
精密称取85.0 g 40目的枇杷叶原料3份,固定温度为55℃,压力为20 MPa,夹带剂(无水乙醇)75 m L,CO2流量为20L/h,萃取30min,萃取物用1.2.3法测定含量。结果显示萃取物中熊果苷平均浓度为16.73 mg/m L,RSD=4.61%,重现性良好。将最优条件下的萃取物做紫外可见光谱扫描,结果如图7。
从图7可知:利用最优工艺条件萃取得到的产物杂质含量少,产品纯度高;工艺参数在现有工业条件下容易实现,且结果重现性良好,具有可行性。
3 结论
通过单因素试验和正交试验得到一组CO2超临界萃取枇杷叶中熊果苷的最优工艺条:萃取温度55℃、压力20 MPa、无水乙醇用量75 m L、萃取时间为30min。此工艺条件下萃取得到的产物杂质含量少,产品纯度高;工艺参数在现有工业条件下容易实现,且结果重现性良好,具有可行性。
参考文献
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