生物工程课程设计.docx
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生物工程课程设计
修改意见：
1、注意格式。
2、修改错别字和不规的标点符号。
3、认真组织各段的语言文字使之通顺明了。
4、对标注红字部分按要求修改。
三要
课程设计说明书
课程名称：
生物工艺学
设计题目：
超临界CO2萃取月季挥发油
院系：
生物与食品工程学院
学生：
王志
学号：
9
专业班级：
09生物工程
指导教师：
关现军
2012年05月16日
课程设计任务书
设计题目
超临界CO2萃取月季挥发油
学生
王志
所在院系
生物院
专业、年级、班
09生物工程
（2）班
设计要求：
1、设计题目选择要求紧扣生物工艺学相关教学容和生产实际
2、要充分查阅相关背景资料，了解相关容的前沿进展及存在问题
3、实验方案要切合实际，严密合理
4、设计说明书要求规，科学。
文字要认真斟酌。
5、绘制工艺路线和图纸要符合相关要求。
------改成自己的语言
学生应完成的工作：
1、查阅资料了解月季花挥发油的主要成分与性质，学习超临界CO2萃取设备的原理与相关应用。
2、采集月季花并应用超临界设备提取月季挥发油。
3、计算挥发油的提取量，并根据数据域相关文献撰写课程设计论文。
参考文献阅读：
[1]肖培根．新编中药志（第二卷）。
：
化学工业，2002：
682-683．
[2]宋立人，洪恂，丁绪亮，等．现代中药学大辞典（上册）．
人民卫生，2001：
438-439．
[3]国家药典委员会．中华人民国药典（一部）．：
化学工业，2005.
[4]迎春，曾健青，莉玫，等．若干中药的超临界二氧化碳萃取研究．见：
第三届全国超临界流体技术学术及应用研讨会论文集．：
电子科技大学，2002：
115—116．.
[5]曾虹燕，丽娟，施风姿．超I临界CO2萃取鱼腥草的挥发油成分．植物与环境学报，2003，12
（2）：
10—13．
[6]见，克，文成，等．超临界CO2萃取天然产物技术及发展．精细与专用化学品，2001，（14）：
8-9．
[7]发欢，志远，金雪松，等．超临界CO：
萃取油的工艺研究。
中药材，1997，20（7）：
345-349．
检查红字体有无错误
工作计划：
5月7号：
开动员会，分组认指导老师
5月8号：
在老师指导下查阅资料，确定题目为月季挥发油的提取
5月9-11号：
确定工艺路线或设备改造方案，需要做实验时，确定实验方案。
5月12号：
做实验设计说明书
5月13号：
操作设备做超临界CO2萃取月季花
5月14-15号：
整理实验数据和实验过程的材料
任务下达日期：
2012年5月7日
任务完成日期：
2012年5月18日
指导教师（签名）：
学生（签名）：
超临界CO2萃取月季花挥发油
摘要：
采用正交试验法对超临界CO2：
萃取月季花挥发油的条件进行了研究。
探讨了萃取温度、压力、CO2：
流量等因素在不同水平下对月季花挥发油提取率的影响。
得到了超临界CO2萃取月季花挥发油的最佳实验条件：
萃取压力30MPa，温度45％，CO2：
流量40kg／h和萃取时间80min，挥发油提取率为1．98％。
水蒸气蒸馏法提取率为0．12％。
超临界CO2：
萃取的收率高，萃取时间短。
-----没有做实验，仅说明实验设计的目的、实验容、方法、和试验围以及预期结果
关键词：
月季花，挥发油，超临界CO2萃取
1.设计背景……………………………………………………………5
1.1月季花简介………………………………………………………5
2.设计方案……………………………………………………………6
2.1实验仪器与材料…………………………………………………6
2.2超临界CO2萃取方法……………………………………………6
2.3超临界CO2萃取正交实验设计…………………………………6
2.4总工艺流程列叙…………………………………………………7
3.方案实施……………………………………………………………8
3.1原材料制备具体实施……………………………………………8
3.2开机准备…………………………………………………………8
3.3月季花挥发油的提取…………………………………………8
3.4实验结果…………………………………………………………9
4.结果与分析………………………………………………………11
4.1温度对萃取率的影响………………………………………11
4.2压力对萃取率的影响……………………………………………12
4.3CO2流量对萃取率的影响………………………………………12
4.4温度对萃取率的影响……………………………………………12
4.5讨论………………………………………………………………12
5.收获与致………………………………………………………13
6.参考文献…………………………………………………………14
7.附件………………………………………………………………15
1.设计背景
1.1月季花简介
月季，被称为花中皇后又称“月月红”，蔷薇科。
常绿或半常绿低矮灌木，四季开花﹐多红色﹐偶有白色﹐可作为观赏植物，可作为药用植物，也称月季花。
自然花期5至11月，花大型，有香气，广泛用于园艺栽培和切花。
月季花种类主要有切花月季、食用玫瑰、藤木月季、地被月季等。
中国是月季的原产地之一。
为市、市等市市花。
红色切花更成为情人间必送的礼物，并成为爱情诗歌的主题。
月季为有刺灌木，或呈蔓状与攀援状。
常绿或落叶灌木，直立，茎为棕色，具钩刺或无刺，也有几乎无刺的。
小枝绿色，叶为墨绿色，多数羽状复叶，宽卵形或卵状长圆形，长2.5-6厘米，先端渐尖，具尖齿，叶缘有锯齿，两面无毛，光滑；托叶与叶柄合生，全缘或具腺齿，顶端分离为耳状。
花朵常簇生，稀单生，花色甚多，色泽各异，径4-5厘米，多为重瓣也有单瓣者；萼片尾状长尖，边缘有羽状裂片；花柱分离，伸出萼筒口外，与雄蕊等长；每子房1胚珠。
果卵球形或梨形，长1-2厘米，萼片脱落。
花期4--10月。
大多数是完全花。
是两性花。
有花中皇后的美称。
月季花为蔷薇科植物月季的干燥花蕾或初开放的花，主要含挥发油月季花有活血调经、散毒消肿的功能，用于月经不调、痛经。
外敷治跌打瘀肿、臃肿、瘰疬（未溃破）。
月季花还有较强的抗菌作用，挥发油中所含的没食子酸为其有效成分¨q’。
本文用正交试验法对超临界CO2：
萃取月季花挥发油的条件进行探讨，为月季花的开发和利用提供参考。
--没有做实验，仅说明实验设计的目的、实验容、方法、和试验围以及预期结果
2.设计方案
采用超临界CO2萃取技术提取月季花挥发油，对影响提取提取月季花挥发油工艺参数如浸提温度、压力、CO2流量等进行单因素实验，并在此基础上设计正交试验，提出提取提取月季花挥发油的最佳工艺条件：
得到了超临界CO2萃取月季花挥发油的最佳实验条件：
萃取压力30MPa，温度45％，CO2流量40kg／h和萃取时间80min，挥发油提取率为1．98％。
2.1实验仪器与材料
在校采集月季花，月季花制成花瓣，用清水清洗过后晾干，待用。
CO2：
为食品红[∞（C02）≥99．9％]？
。
HA221-50-01型超临界萃取装置（华安超临界萃取）；电子天平FA2104S（天平仪器厂）；挥发油提取器。
2.2超临界CO2萃取方法
设定分离釜I的压力为7—8MPa，温度为45℃。
分离釜Ⅱ的压力为6～7MPa，温度为40。
C，称取月季花100g，装人1L萃取罐，按下列工艺流程萃取，收集分离釜I和分离釜Ⅱ的提取物，称其质量，计算萃取率（挥发油的质量／原料的质量）。
2.3超临界CO2萃取正交实验设计
根据参考文献，影响挥发油萃取率的因素有萃取压力、温度、CO2流量、萃取时间，分离釜的压力、温度等。
其中萃取压力、温度、CO2流量是影响挥发油萃取率的主要因素。
通常萃取大多数挥发油的较高压力为30MPa，较高温度为45℃，CO2流量受萃取压力的影响。
所以选定萃取压力、温度、CO2流量3个因素，设计三因素三水平正交试验，以挥发油的萃取率为参考指标，因素水平安排见表1
表1因素与水平
因素
水平
A：
P/MPa
B：
θ/°С
C：
CO2流量/（Kg/h）
1
20
35
30
2
25
40
40
3
30
45
50
2.4总工艺流程
工艺流程：
CO2钢瓶—冷却质量—高压泵—萃取釜—分离釜I—分离釜Ⅱ（循环）
3.方案实施
3.1原材料制备具体实施
在校采集初开月季花，月季花制成花瓣，用清水清洗过后低温晾干。
3.2开机前的准备
1、检查各阀门是否漏气，接通电源检查三相是否完好无缺。
2、冷冻机及贮藏的冷却水源是否畅通。
冷箱为30%乙二醇+70%的水溶液，冷箱搅拌棒用于冷箱搅拌和CO2泵头冷却。
3、CO2气瓶压力保证5~6MPa的气压。
4、检查个接头及部位是否牢靠。
5、将各热箱加入冷水，不宜太满，离箱口2~3公分左右。
每次开机都要检查箱水位。
6、萃取釜加入萃取物已粉碎的月季，放入量不能太满最多离过滤网2~3公分。
3.3月季花挥发油的提取
取100g月季花，加入萃取釜，根据实验设计要求采取以下操作。
实验操作步骤：
1、先送空气开关，若三相电源指示灯都亮说明电源接通，再打开电源（绿色）按钮。
2、接通制冷开关，并接通水源开关。
3、开始加温。
分别将萃取釜、分离釜I、分离釜II、精馏柱的加热开关打开，并分别调节到各项设置温度。
4、在冷冻机温度降到0度左右，且萃取釜、分离釜I、分离釜II接近设定要求后，进行下列操作。
5、开始制冷的同时将CO2气体通过阀门2（V2）进入净化室、冷盘管和贮罐使CO2液化，液态的CO2通过泵、混合器、净化器进入萃取釜，打开萃取釜放空阀门5（V5），慢慢放掉残留空气后，降低部分空分压后，关闭放空阀门。
6、加压力：
先将电极点设定到需要的压力（上限），启动泵的绿色按钮，再按数位调节器的绿色触摸按钮RUN，如果反转按下触摸按钮FWD，根据一起上的按钮调节到所需压力后，开始打开萃取釜后面的阀门开关，具体怎样调节，根据不同的流向下列条件进行操作。
因素与水平
因素
水平
A：
P/MPa
B：
θ/°С
C：
CO2流量/（Kg/h）
1
20
35
30
2
25
40
40
3
30
45
50
萃取釜—分离釜I—分离釜II—回路（主回路）
打开V3CO2进入萃取釜，打开V8进入分离釜I，打开V16进入分离釜II，打开V18进入回路循环，调节V8控制萃取釜压力，调节V16控制分离釜I压力。
7、中途转泵时，只需按数位操作上的STOP键。
8、萃取完成后，关闭冷冻机、泵和各种加热循环开关，在关闭总电源开关，萃取釜压力放入后面分离釜或精馏柱，待萃取釜压力平衡后，在关闭V3、V6，再打开V5及阀门a1，待萃取釜没有压力后再打开萃取釜盖，取出萃取物整个萃取过程结束。
9、分离出的物质分别在a2、a3、a4阀门处取出。
3.4实验结果
正交试验结果正交试验结果见表2。
K1、K2、K3。
为相应水平所得萃取的总和，
、
、
，为K1、K2、K3的平均值，R为极差。
可以看出：
（A）
>
>
，（B）
>
>
，（C）
>
>
，因此，挥发油的最佳组合萃取条件为A3B3C2，即萃取压力30MPa、温度45℃、C02流量40kg／h，即第9组实验就是最佳的工艺条件：
萃取压力、温度、CO2
流量三因素的极差分别为0.51，0．69，0．62，表明萃取温度对挥发油萃取率的影响最显著，影响顺序为：
萃取温度>CO2流量>萃取压力。
在所选定的压力围，萃取压力对挥发油萃取率影响较
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