• 英语(英国)gydF4y2Ba
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问题gydF4y2Ba
OCLgydF4y2Ba
体积gydF4y2Ba28,2021gydF4y2Ba
油籽粉碎和炼油技术挑战/DéfisTechnologiques de la Trituration et du Raffinage desOléagineuxgydF4y2Ba
文章编号gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba
数量的页面(年代)gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba
DOIgydF4y2Ba https://doi.org/10.1051/ocl/2020062gydF4y2Ba
bob电子体育竞技风暴 2021年1月18日gydF4y2Ba

©y . GagnongydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,由EDP Sciences主持,2021gydF4y2Ba

许可创造性公共gydF4y2Ba
这是一篇根据知识共享署名许可(gydF4y2Bahttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0.gydF4y2Ba),允许在任何媒介上不受限制地使用、分发和复制,前提是原作被适当引用。gydF4y2Ba

1介绍gydF4y2Ba

一些工业部门,如石油化学、化妆品、能源和食品,都使用植物油。目前,从油籽和坚果中提取植物油主要采用机械萃取和正己烷萃取。机械提取通常被认为是从高含油量种子(> 20%)中回收初榨油最有效的技术(gydF4y2BaIonescugydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2013年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba博尔加特gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2018年gydF4y2Ba)。所得到的压饼通常通过随后的正己烷萃取来脱脂,以溶解剩余的油,生成低含油量的粕(gydF4y2Bamhemdi.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2016年gydF4y2Ba)。尽管正己烷的使用存在健康、环境和质量方面的问题,但正己烷是工业上最广泛使用的石油提取溶剂。这些缺陷鼓励研究人员和破碎行业调查和评估符合绿色过程概念要求的新方法。在此背景下,文献提出了许多替代方案,如使用更环保的有机溶剂(gydF4y2BaegydF4y2Ba。gydF4y2BaggydF4y2Ba。异丙醇,乙醇)(gydF4y2BaBaümler.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2016年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba户田拓夫gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2016年gydF4y2Ba;gydF4y2BaCapellini.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2019年gydF4y2Ba)、超临界流体(sc-COgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)(gydF4y2Ba重聚物gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1998年gydF4y2Ba;gydF4y2BaBravigydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2002年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba韩gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2009年gydF4y2Ba;gydF4y2BaKoubaagydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2016年gydF4y2Ba;gydF4y2BaMhemdi和Vorobiev,2019年gydF4y2Ba),或在酶(gydF4y2Ba罗森塔尔gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1996年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba姜gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2010年gydF4y2Ba;gydF4y2BaYusoffgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2015年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba坎贝尔gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2016年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba刘gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba2016gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba;gydF4y2BaCasas和González 2017gydF4y2Ba)或表面活性剂(gydF4y2Ba做和Sabatini 2010gydF4y2Ba;gydF4y2BaKadioglu.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2011年gydF4y2Ba;gydF4y2BaPETT.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2017年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

第50年前研究人员首先将水溶液指出作为N-己烷的有希望的替代品(gydF4y2Ba满足gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1974年gydF4y2Ba)。这些研究表明,水萃取可以克服上述缺点,同时保持较低的资金成本。然而,简单的水萃取存在一些局限性。其中提取率低,阻碍了该技术的发展(gydF4y2Ba满足gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1974年gydF4y2Ba)。水和油不混溶的水的可释放性有限:石油和水之间的高界面张力(IFT)(约19-24毫米/米)使它们分开(gydF4y2BaGaonkar 1989gydF4y2Ba)。因此,为了使水萃取成为可能,降低IFT似乎是一个有效的解决方案。表面活性剂,也被称为表面活性剂,由于其两亲性结构赋予了它们在油/水界面上吸附的特性,从而降低了IFT。尽管这一概念具有独创性和趣味性,但该提取方法的实现非常具有挑战性,因为需要考虑许多约束条件。第一个困难是找到合适的表面活性剂分子,使植物油在水中以足够高的浓度溶解。植物油大多是三酸甘油酯分子的混合物,三酸甘油酯分子由三种脂肪酸和一种甘油分子结合而成。甘油三酯是高度疏水的,由于其组成脂肪酸的中长烷基链(8到22个碳),但与甘油区有双轻亲水(gydF4y2Ba图。1gydF4y2Ba)。此外,在相同的油种内,脂肪酸可以饱和或不饱和,分支,这导致各种各样的分子结构。换句话说,植物油由不易在水中溶解的各种笨重的分子制成。gydF4y2Ba

由于其不同的化学结构和体积,甘油三酯不容易与表面活性剂的尾部相互作用,短链油,如烷烃(gydF4y2Ba拉曼gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2003年gydF4y2Ba;gydF4y2BaGadhave和Waghmare, 2014年gydF4y2Ba)。由此,由于与界面处的水侧的优先相互作用,常规表面活性剂不能将植物油溶解到高水平。通过增加其亲脂链的长度,可以通过增加油侧的表面活性剂的相互作用来实现(gydF4y2Ba朱布兰gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1993年gydF4y2Ba;gydF4y2BaDoangydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2003年gydF4y2Ba)。然而,这种伸长降低了它们的水溶性,从而削弱了它们降低IFT的能力。gydF4y2Ba

增加表面活性剂的亲脂性特征,而不牺牲其水溶性,gydF4y2BaMinana-PerezgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba提出1995年的一类名为“延长表面活性剂”的新类表面活性剂。这些表面活性剂包括亲水性头部和亲脂尾之间的中间极性间隔物。这项创新涉及十二年的研究工作,旨在获得高溶解的天然笨重的油,如单奥/二酰基甘油,适用于应该可溶于血液的兽医制剂(gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2019年gydF4y2Ba)。这种分子结构使表面活性剂能够达到超低的IFT(≤10gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba锰/米)之间的水和广泛的油,包括甘油三酯。将IFT降低到如此低的值,可以形成所谓的“微乳状液”,这是油和水共溶的理想体系(gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2001年gydF4y2Ba)。目前,Scopus数据库收录了3000多篇与扩展表面活性剂相关的科学论文,其中只有30篇与植物油有关。gydF4y2Ba

2010年,Do和他的同事发表了第一篇论文,证明在实验室规模下,由于使用了延长的表面活性剂,用水溶液萃取植物油可以获得令人满意的出油率(花生和菜籽油的出油率至少为93%)。所使用的表面活性剂主要是硫酸分子。这些结果是可能的,只有配方导致最低的提高之间的水相和植物油gydF4y2Ba即。gydF4y2Ba纳米乳。与传统正己烷萃取法相比,该方法不需要任何额外的纯化或精炼步骤,且在清洁度、气味和游离脂肪酸含量等方面均有明显改善。近十年来,关于延长表面活性剂在植物油水溶液萃取中的应用的研究寥寥无几(gydF4y2BaNaksukgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2009年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba显象gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010A.gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba;gydF4y2BaKadioglu.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2011年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba做和Sabatini 2011gydF4y2Ba;gydF4y2Ba做gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014AgydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba;gydF4y2BaPETT.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2017年gydF4y2Ba)。在这方面,本文提出了(1)的特点和属性扩展表面活性剂,特别是他们的界面属性在水/植物油系统,(2)当前见解Surfactant-Aqueous (SAEP)植物油提取流程,最后被克服(3)限制对这部小说的工业化提取方法。gydF4y2Ba

缩略图gydF4y2Ba 图。1gydF4y2Ba

三脂肪酸链的甘油三酯半结构式(RgydF4y2Ba1、2、3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2扩展表面活性剂及其界面性质gydF4y2Ba

2.1化学结构,命名法和化学延伸的主要功能gydF4y2Ba

2.1.1化学结构与命名gydF4y2Ba

常规表面活性剂是由亲脂性烃链制成的两亲分子(通常为10至20℃gydF4y2Ba2gydF4y2Ba-单位)直接连接到亲水的极性头基(gydF4y2Ba图2一个gydF4y2Ba)。取决于极性头的电荷,表面活性剂分为非离子,阴离子,阳离子或两性离子。与常规表面活性剂相比,延长的表面活性剂含有中间极性基团,例如聚环氧丙烷(PO)gydF4y2BaygydF4y2Ba及/或聚乙烯氧化物(行政主任)gydF4y2Baz,gydF4y2Ba插入在亲水的头部和亲油的尾部之间如图所示gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

该概念表明,PO和EO组增加了界面每侧的油/水相互作用。文献综述显示gydF4y2Bax, ygydF4y2Ba,gydF4y2BazgydF4y2Ba相差很大的数量从一个到另一个,将分别从一般10到18号碳(x)从2.9到18 PO组(y),和EO从0到5组(z)。相反,极性头更多样的:它可以非离子,gydF4y2Ba即。gydF4y2Ba末端有一醇乙氧基酸(gydF4y2Ba即。gydF4y2BaEOgydF4y2BazgydF4y2Ba-Head, with Head = OH),但在大多数与中美英才管理学院有关的论文中,它是硫化的(gydF4y2Ba1选项卡。gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

缩略图gydF4y2Ba 图2gydF4y2Ba

常规(a)和扩展(b)表面活性剂分子的典型分子式。CgydF4y2Ba12gydF4y2Ba表面活性剂。gydF4y2Ba

表格1gydF4y2Ba

延长的表面活性剂在科学文献中研究了植物油溶解。gydF4y2Ba

2.1.2 PO / EO中级组的主要功能gydF4y2Ba

当表面活性剂的极性为非离子型时,EO基团数目的增加使分子的亲水性结构膨胀,从而增加了其对水相的吸引力(gydF4y2BaMinana-PerezgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1996年gydF4y2Ba)。化妆品通常使用这种非离子延伸表面活性剂作为皮肤调理或乳化剂。更频繁地,将离子基团(通常是硫酸盐)加入到末端EO组(gydF4y2Ba1选项卡。gydF4y2Ba),赋予表面活性剂双重非离子和阴离子特性(gydF4y2BaMinana-PerezgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1995年gydF4y2Ba)但最小化EO组的亲水功能。gydF4y2Ba

对于中间的PO单元,它们扩大了表面活性剂的亲脂性,而不牺牲其水溶性。它们的作用并不局限于延长链的长度;与简单添加-CH相比,中间PO基团的添加提供了三种有利性质gydF4y2Ba2gydF4y2Ba-基团到烷基链:(i)极性增加,(ii)流动性增加,(iii)三维构象多样化:gydF4y2Ba

  • 在PO单元中,一个氧杂原子对应三个碳,(PO)gydF4y2BaygydF4y2Ba表面活性剂的一部分比简单的(-CHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba-) y连锁。此外,表面活性剂的这一部分更容易与上述的疏水性和极性甘油三酯相互作用。因此,甘油三酯可以在界面附近的酯区自行组织,而三种亲脂性很强的链则跟随表面活性剂的其余亲脂性很强的烷基链(gydF4y2BaMinana-PerezgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1996年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

  • 第一宝组的氧原子也趋于水合。这促进了表面活性剂的这部分的非线性结构(卷绕或锯齿效应),并将界面模糊(gydF4y2Ba他gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2014年gydF4y2Ba)。由此,与使用常规表面活性剂的使用相比,更好的过渡将油和水连接(gydF4y2Ba克劳斯gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2011年gydF4y2Ba)。更准确地说,与传统表面活性剂的亲脂尾部和亲水头部之间的直接转变相比,PO单元使界面增厚(10个PO单元约30-40 Å)。gydF4y2BaMinana-PerezgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1995年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

  • 表面活性剂尾部的水合区域允许在界面上形成不同的表面活性剂构象。表面活性剂在同一界面上的不同构象模拟了表面活性剂的混合,其在减少IFT方面的性能比单独使用表面活性剂(gydF4y2BaLarpent 1995gydF4y2Ba)。例如,在含有两种表面活性剂的体系中,要达到相同的IFT值所需的表面活性剂浓度通常比只含有一种表面活性剂(gydF4y2BaMualei和2007gydF4y2Ba)。根据gydF4y2BaMuherei和Junin (2007)gydF4y2Ba,这是由于协同作用机制和构象适应(gydF4y2BaMualei和2007gydF4y2Ba)。此外,在离子表面活性剂的特殊情况下,中间PO单元的存在增加了分子的体积,从而有助于降低极性头的电荷密度和相同电荷的排斥效应(gydF4y2BaLarpent 1995gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.2表面性质和胶束化gydF4y2Ba

表面活性剂在水中的溶解度取决于其类型,结构和操作条件,例如温度。根据gydF4y2Ba戴维斯(1957)gydF4y2Ba阴离子表面活性剂的溶解度受温度和盐度的影响,而非离子表面活性剂的溶解度仅受温度的影响。从结构上看,表面活性剂在水中的溶解度与烷基链的长度成反比,烷基链越长,表面活性剂的水溶性越差。在此基础上,提出了描述这方面的HLB参数(gydF4y2Ba1957年戴维斯gydF4y2Ba;gydF4y2Ba格里芬1949gydF4y2Ba)。然而,由于其特殊的化学结构和在界面上产生的复杂行为,如前所述,HLB概念在实践中被证明与扩展表面活性剂无关。gydF4y2Ba

除此之外,表面活性剂分子的结构变化,如向分子中添加延伸结构,会影响其表面性质。特别是,这个修改界面分子相互作用,从而影响在溶液中表面活性剂的两个主要特性:(i)吸附在界面,在这里提供了一个界面张力的降低,和(2)胶束化,控制non-soluble组件的增溶在临界胶束浓度(CMC)。例如,gydF4y2Ba表2.gydF4y2Ba详细列出了由表面张力曲线推导出的表面特性gydF4y2Ba与gydF4y2Ba不同表面活性剂摩尔浓度的对数。下面详细介绍了所有这些属性。gydF4y2Ba

表2.gydF4y2Ba

25℃下表面活性剂的表面活性参数。gydF4y2Ba

2.2.1关键胶束浓度(CMC)gydF4y2Ba

CMC是在上述溶液中的表面活性剂的浓度。如图所示gydF4y2Ba表2.gydF4y2Ba,在表面活性剂分子中加入延伸单元(PO或EO),一般会降低CMC (gydF4y2Ba他gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2014年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba刘gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba2016gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba;gydF4y2BaLv.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2018年gydF4y2Ba)。例如,gydF4y2Ba刘gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2016gydF4y2Ba,gydF4y2Bab)gydF4y2Ba观察到CMC从8.2 mmol.L下降gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba对于常规SDS (CgydF4y2Ba12gydF4y2Ba-硫酸盐)到0.42 mmol.LgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba对于C.gydF4y2Ba12gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba4gydF4y2Ba-硫酸盐(添加4个PO单位),C下降到0.043gydF4y2Ba12gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba12gydF4y2Ba-硫酸盐(添加12个PO单位)。表面活性剂的CMC与分子的亲油性呈负相关(gydF4y2BaMinana-PerezgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1995年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba图3.gydF4y2Ba举例说明了(PO)gydF4y2BaygydF4y2Ba对延长型硫酸钠表面活性剂CMC降低的贡献。这个图显示CMC的下降是随着前四个PO单位的增加而最深的,并且随着下面的增加而变得越来越不明显。gydF4y2Ba

缩略图gydF4y2Ba 图3.gydF4y2Ba

摩尔CMC的日志gydF4y2Bavs.gydF4y2Ba。硫酸盐的PO单位数量为CgydF4y2Ba12gydF4y2Ba表面活性剂(调整gydF4y2Ba刘gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba2016gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.2.2 CMC的表面张力gydF4y2Ba

表2.gydF4y2Ba在CMC和γ下,PO和/或EO单元的加入对表面张力的影响gydF4y2BacmcgydF4y2Ba。有趣的是提到将PO单元添加到表面活性剂不会在CMC的表面张力方面不会变化。γ.gydF4y2BacmcgydF4y2Ba添加4 PO后几乎仍然是恒定的,然后通过添加8或12个单位略微减少。相反,向常规表面活性剂添加EO单元影响γgydF4y2BacmcgydF4y2Ba。例如,将2个第一个EO单位添加到C中gydF4y2Ba12gydF4y2Ba- 普鲁特大大减少了CMC的表面张力,从39.5到26.5 mn.mgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba(gydF4y2Ba2选项卡。gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.2.3表面过量浓度gydF4y2Ba

严格地说,表面的过剩浓度(γgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba)为表面活性剂在CMC(饱和表面)或以上的界面浓度与本体相内部虚拟界面浓度之差。ΓgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba(mol.cm.gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba)从能量 - 等温线的Gibbs方程的衍生公式获得(EQ。gydF4y2Ba(1)gydF4y2Ba):gydF4y2Ba(1)gydF4y2Ba其中n为表面的种数(单价离子表面活性剂为2),R为气体常数(8.314 J.molgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba。K−1gydF4y2Ba),T是温度(k),Dγ/ Dlogc是表面张力的斜率,γ(mn.mgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba),gydF4y2Ba与gydF4y2Ba表面活性剂浓度的对数C (mol.LgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba),靠近CMC。gydF4y2Ba

随着表面活性剂浓度(dγ/dlogC)的增加,表面张力急剧下降,结果是一个高γgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba。从…可以看出gydF4y2Ba表2.gydF4y2Ba,在传统的硫酸化表面活性剂分子中加入EO单位并不显著地修改γgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba与添加PO单位相比。添加PO单元趋于降低γgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba由于表面张力的光滑降低。如前所述,添加PO组提供了表面活性剂中间部分的迁移率和变形性。因此,这增加了分子的大部分。结果是γ的较低值gydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba。这意味着与传统表面活性剂(如SDS)相比,需要更少的表面活性剂来饱和界面。传统的表面活性剂需要更多的分子来完成这一过程。然而,根据gydF4y2Ba表2.gydF4y2Ba,Po插入对γ的影响gydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba只有添加的4个单位才会被注意到。这一观察结果表明,只有第一个PO基团会影响界面的空间位阻,而额外的PO单元可能在界面的非极性一侧发挥更大的作用。gydF4y2Ba

2.2.4最小横截面分子区域gydF4y2Ba

由添加PO组影响的另一个表面属性是agydF4y2Ba最小值gydF4y2Ba,界面处的分子的最小横截面积。一个gydF4y2Ba最小值gydF4y2Ba由γ得到gydF4y2Ba最大限度,gydF4y2Ba使用方程gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba:gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba其中NgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba阿伏伽德罗常数(6.022 × 10gydF4y2Ba23gydF4y2Ba摩尔gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

PO单元的插入增加了分子的尺寸,同时也增加了分子的横截面积(gydF4y2Ba2选项卡。gydF4y2Ba)。这是跟随所观察到的γ的衰减gydF4y2Ba最大限度。gydF4y2Ba如前所述,这是由于界面上的移动性增加以及中间PO基团的存在导致的无序构象。然而,增加4个PO单位似乎足以确保这种效果(gydF4y2Ba2选项卡。gydF4y2Ba)。超过这个数量,增加PO的数量不会影响AgydF4y2Ba最小值gydF4y2Ba。这种延长表面活性剂的长度越长,就意味着它们可能更深入地渗透到油相和水相中。gydF4y2Ba

2.2.5“个人电脑gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba“和cmc / cgydF4y2Ba20.gydF4y2Ba

个人电脑gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba是定义为降低20毫米所需的表面活性剂浓度的表面活性参数gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba水的表面张力CgydF4y2Ba20.gydF4y2Ba(gydF4y2Ba刘gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba2016gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba)(方程式。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba):gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba

中所描绘的一样gydF4y2Ba表2.gydF4y2Ba,添加EO或PO单元增加了PCgydF4y2Ba20.gydF4y2Ba。这表明,延长表面活性剂在降低表面张力方面比常规表面活性剂更有效。gydF4y2Ba

CMC / CgydF4y2Ba20.gydF4y2Ba比例是一个参数,表明表面活性剂是否良好吸附到表面或聚集成胶束。CMC / CgydF4y2Ba20.gydF4y2Ba该比值反映了表面活性剂对界面的高吸附能力。反之,比例小则表明表面活性剂具有较高的胶束化能力。gydF4y2Ba表2.gydF4y2Ba表明CMC/CgydF4y2Ba20.gydF4y2Ba增加准成比例的增加PO单位。这种增加表明,在延长表面活性剂的情况下,比胶束化能力更强的表面吸附,如上文所述gydF4y2Ba刘gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2016gydF4y2Ba,gydF4y2Bab)gydF4y2Ba。结果将会使非混相的相具有更高的内聚力,特别是在液/液体系中。gydF4y2Ba

2.2.6极性头和分子中EO/PO分布的影响gydF4y2Ba

ForgiarinigydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2010)gydF4y2Ba已确定CMC和表面截面积,AgydF4y2Ba最小值gydF4y2Ba,不同的延长表面活性剂。他们表明,CMC取决于表面活性剂大小,PO和EO单位的数量,也是极性头型(gydF4y2Ba选项卡。3gydF4y2Ba)。正如在常规表面活性剂中普遍观察到的那样,头部越大,CMC值越高,而尾部越长,CMC值越低。另一方面,比硫酸酯头更容易油溶的羧基头似乎比硫酸酯头更适合增加表面活性剂(低CMC)的疏水性。这是按照工作的gydF4y2BaAttaphonggydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2012)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

ForgiarinigydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2010)gydF4y2Ba还研究了分布的影响(均质gydF4y2Ba与gydF4y2Ba中级组的行政主任及行政主任单位(gydF4y2Ba图4.gydF4y2Ba)。他们报告说,同质物种比顺序物种有更高的横截面分子面积。作者用均匀排列情况下与水的更强相互作用来解释这个结果。由于水可以使尾巴的大部分被水化,这将把尾巴进一步压缩到界面上,形成更大的表面聚集物。gydF4y2Ba

表3gydF4y2Ba

CMC和A.gydF4y2Ba最小值gydF4y2Ba具有不同延伸和离子头的表面活性剂(适应gydF4y2BaForgiarinigydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2010)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

缩略图gydF4y2Ba 图4.gydF4y2Ba

延长表面活性剂吸附在界面:CgydF4y2Ba12gydF4y2Ba-PO /EO-硫酸盐具有顺序(左)和均匀(右)PO/EO分布(源自gydF4y2BaForgiarinigydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2010)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.3溶解水相制剂gydF4y2Ba

2.3.1盐和醇的作用gydF4y2Ba

找到含有表面活性剂的最佳水相配方是成功增溶油的第一步。在实际应用中,通常在表面活性剂溶液中加入盐和醇,以改善其界面性能,从而降低CMC (gydF4y2BaLarpent 1995gydF4y2Ba)及表面或界面张力(gydF4y2Ba他gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2014年gydF4y2Ba)。使用的主要盐是NaCl,CaClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba和氯化钾。然而,一价盐是首选,因为二价离子可以引起表面活性剂沉淀(gydF4y2BaneggydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2017年gydF4y2Ba)。在离子表面活性剂的情况下,盐影响头基团的静电斥力(gydF4y2BaDoangydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2003年gydF4y2Ba),以及尾巴之间的空间斥力(gydF4y2Ba他gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2014年gydF4y2Ba)。它们还将碳链进一步拉伸成亲脂相(盐掉)(gydF4y2Ba他gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2014年gydF4y2Ba)。此外,盐在水溶液中的溶解作用降低了它的水活性,从而降低了水与表面活性剂(gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2001年gydF4y2Ba)。通过将其从水相中推出来诱导表面活性剂的更亲脂性行为。然而,在实践中,由于它们在下游净化过程中消除的复杂性,增加了工业过程中的高量盐可能是非常有问题的。gydF4y2Ba

醇也经常与制剂中的表面活性剂一起使用。这些往往从乙醇到中链长度醇类等辛醇和癸醇(gydF4y2BaMelo-EspinosagydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2015年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2001年gydF4y2Ba;gydF4y2BaAbbasi和Mohsen,2016年gydF4y2Ba)。通常,短链醇在水中容易溶解,而长链醇具有反向行为,有利于亲脂相。中链醇位于界面,在那里它们可以更有效地软化界面薄膜(gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2001年gydF4y2Ba)。换句话说,醇类发挥了共表面活性剂的作用。然而,醇类对IFT没有直接影响(gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2001年gydF4y2Ba)。乙醇的加入有利于界面膜的分解,避免了一些不良现象,如结晶和胶凝(gydF4y2BaDoangydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2003年gydF4y2Ba;gydF4y2BaTongcumpougydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2006年gydF4y2Ba)。此外,醇能增强盐的作用,增加表面活性剂在亲脂相中的溶解度。gydF4y2Ba

2.3.2配方方法gydF4y2Ba

许多配方方法都有兴趣降低盐、酒精和表面活性剂的浓度,同时获得超低的IFT (< 10gydF4y2Ba−2gydF4y2BamN.mgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba)。在如此低的IFT下,油和水的体系被称为“微乳状液”(gydF4y2Ba抢救,2000gydF4y2Ba)。微乳液可以是水中的油(Winsor I型)或油中的水(WinSOR型II),但仅在液相(给出最低IFT)的非常特殊的配方时,油水系统是双连续的,称为“过滤器类型III微乳液“(gydF4y2Ba温莎,1954gydF4y2Ba;gydF4y2BaMartellucci和切斯特,1989年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba抢救,2000gydF4y2Ba)。Winsor III微乳液的特征是在准分子尺度上油和水相共存,在通常为5到50纳米(gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2001年gydF4y2Ba)。在这种情况下,油相和水相在没有外部能源供应的情况下自行混合(gydF4y2BaNishimi 2008gydF4y2Ba)。因此,所得到的均质透明体系在热力学上是稳定的。人们很快发现,获得超低IFT的最佳条件符合温莎III型物理化学情况,即获得双连续微乳液。这种情况被称为“最佳配方”,因为它与石油(gydF4y2Ba抢救,2000gydF4y2Ba)。通常,盐、醇和表面活性剂类型的选择及其最佳浓度取决于目标微乳液的物理化学特性(gydF4y2BaGadhave和Waghmare, 2014年gydF4y2Ba)。根据表面活性剂在连续相中溶解度的Bancroft规则,提出了5种经验关联式来制备微乳液:Winsor r比、亲水亲脂平衡(HLB)、相反转温度(PIT)、净平均曲率模型(NAC)和亲水亲脂偏差(HLD) (gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2001年gydF4y2Ba;gydF4y2BaWitthayapanyanongydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2008年gydF4y2Ba)。然而,大多数的经验相关性都有其局限性。现在,最完整的方法是最新的方法,gydF4y2Ba即。gydF4y2BaHLD,基于系统中每个贡献部分的总和(gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2001年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.3.3亲水性 - 亲脂性偏差(HLD)配方概念gydF4y2Ba

已经基于烷烃结构领域的许多实验性“配方扫描”开发了HLD概念。目标是更好地理解和模拟每个配方变量的影响以及彼此之间的最终补偿。这一概念总结在两个代数求和(EQS。gydF4y2Ba(4)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba(5)gydF4y2Ba近四十年来,在许多情况下,特别是在石油应用领域(gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2019年gydF4y2Ba):gydF4y2Ba(4)gydF4y2Ba(5)gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

  • i, n:离子型,非离子型gydF4y2Ba

  • σ,α,k,t:表面活性剂参数gydF4y2Ba

  • 盐:盐的质量百分比gydF4y2Ba

  • EACN:油相的当量烷烃碳数gydF4y2Ba

  • A:酒精常数gydF4y2Ba

  • 答:酒精的质量百分比gydF4y2Ba

  • δ t:温度偏离25°CgydF4y2Ba

  • EON:非离子表面活性剂中环氧乙烷的数目gydF4y2Ba

  • B:盐常数gydF4y2Ba

(变量EACN将在下一部分进行更深入的讨论)。gydF4y2Ba

WinSOR III型双连续微乳液对应于HLD = 0,而HLD <0表示WINSOR I型微乳液(水中的油),HLD> 0,WINSOR II型(油微乳液中的水)。HLD等式表明,变量的增加:盐,ΔT或A或变量EACN的减少导致HLD增加。因此,从过滤剂I型(水微乳液,HLD <0)的过渡到WINSOR型III(双连续微乳液,HLD = 0),最后在II型(水中水中的水,HLD> 0))通过改变一个单一配方变量来观察系统(gydF4y2Ba图5.gydF4y2Ba)。离子表面活性剂通常对电解质的变化反应更明显。正如坑理论所预测的那样,非离子表面活性剂在温度变化时更有可能表现出明显的转变。根据这一概念,HLD偏离0表示偏离IFT最小、界面曲率为零的最优公式(gydF4y2Ba图5.gydF4y2Ba)。最佳还意味着微乳中相互溶解的油和水的数量相等。gydF4y2Ba

每种表面活性剂在给定的浓度、给定的盐和酒精下,对于给定的油有其最佳配方。然而,HLD方程gydF4y2Ba(4)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba(5)gydF4y2Ba请勿考虑对表面活性剂浓度的依赖性。gydF4y2Ba

在实践中,由于制剂扫描通常逐渐实现最佳制剂,这意味着在一系列配方中的一系列制剂变量的逐步增加(或降低)(gydF4y2Ba抢救,2000gydF4y2Ba)。当配方允许时,盐(NaCl)经常被用作主要的实验变量。然后定义最佳盐度(S*)为给出Winsor III型微乳液(gydF4y2Ba即。gydF4y2Ba最低界面张力)。根据gydF4y2BaMinana-PerezgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(1995)gydF4y2Ba表面活性剂分子中PO单位的增加会降低最佳盐度。因此,由于降低IFT的盐度需求较小,po扩展表面活性剂似乎更适合于工业水平。gydF4y2Ba

缩略图gydF4y2Ba 图5.gydF4y2Ba

在一种胶束规模下的过滤器过渡的示意性。gydF4y2Ba

2.4与植物油的最佳配方及相关界面性质gydF4y2Ba

2.4.1从HLD概念出发的最优配方gydF4y2Ba

在油和水之间的界面处,表面活性剂性质,相互作用和构象受到不同参数的影响。根据油化学成分,与表面活性剂链(特别是伦敦型相互作用)的相互作用决定了整合到胶束中的油的能力。在植物油的情况下,这些性质主要取决于脂肪酸的长度和饱和度,也取决于可以改善或劣化与表面活性剂相互作用的支链基团的存在。在HLD方法中,油的等同烷烃碳数(EACN)认为所有这些化学变化。油的EAC对应于表现出疏水性的N-烷烃的碳数量,该碳数量相当于在研究下的油的疏水性。由于配方扫描,已经在EACN和其脂肪酸的主要结构特征之间为甘油三酯建立了相关性(gydF4y2BaWitthayapanyanongydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2006年gydF4y2Ba)(方程式。gydF4y2Ba(6)gydF4y2Ba):gydF4y2Ba(6)gydF4y2Ba其中ASC是饱和链的平均长度,并且UC是不饱和链的百分比。gydF4y2Ba

方程中的负常数项gydF4y2Ba(6)gydF4y2Ba(−24)来自于提供分子极性的甘油基团的存在(gydF4y2BaWitthayapanyanongydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2006年gydF4y2Ba)。植物油的EAC为13(棕榈油)至22(花生油),如图所示gydF4y2Ba表4.gydF4y2Ba。与标准烷烃的碳数相比,甘油三酯的高EACN值是由于长脂肪酸的高疏水性造成的,长脂肪酸是植物油(gydF4y2Ba做gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2009年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

根据HLD方法,获得具有最低IFT(WinEor III,HLD = 0)的微乳液所需的盐(S *)所需的最佳浓度与EACN直接相关。在离子表面活性剂的情况下,该关系示于等式中gydF4y2Ba(7)gydF4y2Ba:gydF4y2Ba(7)gydF4y2Ba其中K和σ是表面活性剂的参数,对于在25℃下没有醇的溶液。gydF4y2Ba

图6.gydF4y2Ba显示用于常规表面活性剂的LNS *和EACN之间的相关性(二己基磺基琥珀酸盐(气溶胶-MA))和两个延伸表面活性剂。该图还进一步说明了使用扩展表面活性剂而不是常规用于溶解植物油的植物油通常高(13至22)的相关性。对应于常规表面活性剂的线的外推表明这种表面活性剂在理论上需要非常高的盐浓度(在24%-114%的范围内),以获得在工业上不可应用的最佳配方(最小IFT)。相反,延长的表面活性剂允许双连续微乳液形成gydF4y2Ba即。gydF4y2Ba使用与常规表面活性剂所需的盐浓度相当的盐浓度最小的IFT。gydF4y2Ba

关于线的斜率gydF4y2Ba图6.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba即。gydF4y2Ba的gydF4y2BakgydF4y2Ba表面活性剂参数(Eq。gydF4y2Ba(7)gydF4y2Ba),常规表面活性剂为0.17,延长表面活性剂为0.10-0.13。常规的表面活性剂一般有agydF4y2BakgydF4y2Ba值范围从0.10到0.19(gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2001年gydF4y2Ba)。这意味着在常规表面活性剂存在下的EAC在常规表面活性剂的存在下,最佳盐度通常比在延伸的存在于延长的表面上的情况下增加。此外,根据gydF4y2Ba图6.gydF4y2Ba,延长表面活性剂的情况下的线路经历了向下翻译。这表明与常规表面活性剂相比,延伸表面活性剂的其他表面活性剂参数σ的较低值。gydF4y2Ba

表4.gydF4y2Ba

根据公式计算植物油的平均饱和链长(ASC)和不饱和链百分率(UC)gydF4y2Ba(6)gydF4y2Ba(改编自gydF4y2BaWitthayapanyanongydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2006)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

缩略图gydF4y2Ba 图6.gydF4y2Ba

EACN与常规气溶胶MA表面活性剂的最佳盐度之间的HLD相关性(适应gydF4y2BaWitthayapanyanongydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2008年gydF4y2Ba), CgydF4y2Ba14、15gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba8gydF4y2Ba- 适应(改编gydF4y2Ba显象gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010A.gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba), CgydF4y2Ba12gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba12gydF4y2BaeogydF4y2Ba2gydF4y2Ba- 适应(改编gydF4y2Ba做gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2009年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.4.2最佳水性配方 - 植物油系统的界面性能gydF4y2Ba

做和Sabatini(2010)gydF4y2Ba测量了大量扩展表面活性剂的最佳配方的IFT(gydF4y2Ba标签。5gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba表5.gydF4y2Ba随着PO单位数量的增加,IFT普遍下降。然而,对于烷基链最长的非乙氧基化延长型表面活性剂,超过5.5个PO单元后,IFT的降低是不可能的,即使增加更多的PO单元。此外,即使IFT有所下降,也不在超低IFT的范围内。然而,将碳链长度减少到12个或10个碳,并添加PO单元,可以获得如此低的最佳值。这证实了用中间PO单元扩展表面活性剂的好处。gydF4y2Ba

表5.gydF4y2Ba

最佳NaCl浓度(S *)和最佳界面张力(IFT *)在25℃下具有三种延伸表面活性剂在0.1wt%(适应gydF4y2BaDo和Sabatini, 2010年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3扩展表面活性剂和植物油提取gydF4y2Ba

3.1表面活性剂辅助水提工艺gydF4y2Ba

首先在20世纪初进行石油提取表面活性剂,在石油部门的20世纪初进行,以增强石油回收(EOR)(gydF4y2BaneggydF4y2Baet al .,gydF4y2Ba2017gydF4y2Ba)。在石油提取工艺中,常用化学品通常用于增强油田的泵送能力。注射由洗涤剂型化合物制成的化学溶液可提高位移效率,并通过降低IFT至超低水平来最小化毛细力(gydF4y2Ba唐纳森gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1985年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba桑坦娜gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2009年gydF4y2Ba;gydF4y2BaneggydF4y2Baet al .,gydF4y2Ba2017gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

石油场中表面活性剂辅助水性萃取的成功启发了研究人员,以测试植物油的提取方法。为了降低IFT,第一作物使用了常规表面活性剂,其导致高表面活性剂和盐浓度,以及共表面活性剂(如有机溶剂)要求。然后建议改进不同的改进。通过使用延长的表面活性剂而不是常规的,主要改进是通过使用延长的表面活性剂来实现超低IFTgydF4y2Ba做和Sabatini(2010)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

应用于植物油的表面活性剂-水萃取工艺(SAEP)是一个多阶段的工艺,如gydF4y2Ba图7.gydF4y2Ba。多级计数两个主要步骤,即(1)提取和(2)分离(gydF4y2BaRadi.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2013年gydF4y2Ba)。对于萃取步骤,表面活性剂溶液完全驱替预处理后的含油材料。添加的表面活性剂的类型取决于要提取的油的组成。正如前面所定义的,由于超低的萃取效率,萃取过程涉及到将油溶解到最佳表面活性剂溶液中。为了延长油的动员,系统被搅拌一段给定的时间(最多2小时)。与酶辅助水提工艺(EAEP)相比,这种提取时间较短(最长36小时)(gydF4y2BaYusoffgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2015年gydF4y2Ba)。油和水形成浑浊的混合物,必须对其进行分离和提纯以获得自由的油相。对于分离步骤,第一阶段是分离固相和液相。第一次分离通常是通过离心进行的。两种分离的产品是:由固体残渣和液体上清液组成的不溶部分。液体中含有萃取油和表面活性剂溶液。根据密度,液相中一般可观察到三层:(i)游离油层;(ii)油与水溶液的乳状液;(iii)表面活性剂溶液。然而,两种馏分(液体和固体)都需要第二个分离步骤,由于质量平衡,这使得可以确定过程的收率。gydF4y2Ba

缩略图gydF4y2Ba 图7.gydF4y2Ba

典型SAEP的示例(改编gydF4y2Ba做和Sabatini(2011)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.2操作条件gydF4y2Ba

工艺效率取决于许多参数,如表面活性剂的种类、原料、萃取操作条件(固液比(SLR)、振荡速度和萃取时间)。大多数已发表的著作主要关注使用单因素实验的过程优化。gydF4y2Ba

3.2.1原料gydF4y2Ba

文献综述表明,使用SCEP的油提取是由机械提取后获得的粗种子或压制饼(gydF4y2BaNaksukgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2009年gydF4y2Ba;gydF4y2BaDo和Sabatini, 2010年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2011gydF4y2Ba;gydF4y2Ba阮gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2010年gydF4y2Ba;gydF4y2BaKadioglu.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2011年gydF4y2Ba;gydF4y2BaTuntiwiwattanapungydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2013年gydF4y2Ba;gydF4y2BaRadi.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2013年gydF4y2Ba;gydF4y2BaPauzangydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2013年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba做gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014AgydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba;gydF4y2Ba秦gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2015年gydF4y2Ba;gydF4y2BaPETT.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2017年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba陈gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2018年gydF4y2Ba)。此外,一些作者还测试了SAEP清洁不同植物油污染的白色织物的适用性。gydF4y2Ba表6.gydF4y2Ba呈现最相关的作品。通常,首先研磨种子以便于在提取步骤期间释放出油。研磨的种子通常具有31至42μm的粒度,基于美国植物油尺寸标准(gydF4y2BaKadioglu.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2011年gydF4y2Ba)。弄脏的织物(尺寸为3至4英寸)代表洗衣实验,即清洁的药剂是植物油(gydF4y2Ba显象gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010A.gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba;gydF4y2Ba做gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014AgydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba)。尽管污染的织物具有较低的初始油含量,但有趣的是提及材料中残留的最后一次油残留物也可通过该过程(gydF4y2Ba显象gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010A.gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba;gydF4y2Ba做gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014AgydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba)。污染织物的研究经验显示平均油产率为93.4±2%。最后,只有gydF4y2BaramlygydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2017)gydF4y2Ba用压蛋糕作为原料。如前所述,机械提取以效率和环保方式生产高质量的油。因此,不需要从过程中消除此步骤。在这种情况下,为了制备压制饼,简单的破碎步骤将材料减少到大小的数毫米。gydF4y2Ba

表6.gydF4y2Ba

所研究原料的特性。gydF4y2Ba

3.2.2表面活性剂溶液gydF4y2Ba

表7.gydF4y2Ba显示了文献中使用的不同表面活性剂溶液。根据使用的表面活性剂的类型,它们可以分为四类。一些作者选择使用传统表面活性剂,因为它们的环保品质或易于发现的优势,因为它们已经商业化:gydF4y2BaPauzangydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba,gydF4y2BaRadi.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba,gydF4y2BaTuntiwiwattanapungydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba秦gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2015)gydF4y2BaramlygydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2017)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba陈gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2018)gydF4y2Ba单独使用常规表面活性剂gydF4y2Ba阮gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2010)gydF4y2Ba用它们混合使用。少数作者使用延长的表面活性剂,单独使用(gydF4y2BaDo和Sabatini, 2010年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2011gydF4y2Ba;gydF4y2BaKadioglu.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2011年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba做gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014AgydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba;gydF4y2BaPETT.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2017年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba菲尼gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2019年gydF4y2Ba)或与常规表面活性剂(gydF4y2BaNaksukgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2009年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba做gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014AgydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba)。根据表面活性剂溶液类型,可以从最低到最高的平均油产率的基于所得的平均油产率的分类:65±21%,对于单独的常规表面活性剂,仅为延长表面活性剂88±5%,89±7%常规的表面活性剂混合物,延伸和常规表面活性剂混合物的93±2%。这些结果符合先前关于胶束化的文献综述(见gydF4y2Ba教派。2.2gydF4y2Ba)。混合表面活性剂体系比单一表面活性剂体系(gydF4y2Ba抢救gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2019年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在表面活性剂溶液中,另一个需要注意的是盐(NaCl)的存在。盐是IFT还原和胶束化过程的主要成分(见gydF4y2Ba教派2.3.1。gydF4y2Ba)。例如,gydF4y2Ba做和Sabatini(2010年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2011)gydF4y2Ba和gydF4y2BaKadioglu.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2011)gydF4y2Ba加入NaCl,分别为1和5-6%gydF4y2Ba10.gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba18gydF4y2BaeogydF4y2Ba2gydF4y2Ba-所以gydF4y2Ba4gydF4y2BaNa允许通过与最佳表面活性剂溶液单独为0.5%的最佳表面活性剂溶液将最佳表面活性剂浓度降低至0.4和0.15%。gydF4y2Ba10.gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba18gydF4y2BaeogydF4y2Ba2gydF4y2Ba-所以gydF4y2Ba4gydF4y2BaNa (gydF4y2BaPETT.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2017年gydF4y2Ba)。盐对于增加石油产量也是必不可少的。在盐的存在下进行的提取得到的平均出油率为87±8%,而在没有盐的情况下为72±16%。然而,正如前面提到的,在这个行业中,高盐浓度是不可取的。gydF4y2Ba

而且,正如在gydF4y2Ba第2.3.1节gydF4y2Ba,醇是在微乳液中作为共表面活性剂的复发成分。然而,只有两项研究在酒精存在下进行了含水提取实验(gydF4y2BaRadi.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2013年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba菲尼gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2019年gydF4y2Ba)。Phaodee和同事使用了1-辛醇,可以从脏织物中提取95%以上的菜籽油。在Radi的研究中,使用丙醇作为助表面活性剂,从菜籽油中提取了82.5%的菜籽油。在提取过程中,乙醇(如乙醇)也可以溶解蛋白质(gydF4y2Ba韩军和大川2007gydF4y2Ba)。由于蛋白质是油籽细胞壁的主要成分,这可能会促进油(gydF4y2BaYusoffgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2015年gydF4y2Ba),但作为回报,它也促进了蛋白质和油的共萃取。gydF4y2Ba

其他配方参数如pH和加糖量也对提取效率有影响。然而,根据gydF4y2Ba做和Sabatini(2010)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba陈gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2018)gydF4y2Ba, pH值在4 ~ 9之间对产油率无影响。pH 9以上,出油率下降(gydF4y2BaDo和Sabatini, 2010年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba陈gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2018年gydF4y2Ba)。pH值低于4时,由于硫酸表面活性剂在酸性介质中稳定性较低,会发生质子化。gydF4y2BaramlygydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2017)gydF4y2Ba添加了果糖,高达10%。通过使水不适用于表面活性剂的水,糖作为盐的作用,然后,在理论上,可以帮助IFT减少的表面活性剂。然而,果糖在研究中没有提高表面活性剂效率gydF4y2BaramlygydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2017)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

表7.gydF4y2Ba

最佳表面活性剂配方的特点。gydF4y2Ba

3.2.3固体与液体比率gydF4y2Ba

固液比(SLR)表示表面活性剂溶液可以处理的原料数量,以产生最高的产油量。为了降低对解决方案的需求,业界更倾向于使用高单反相机。gydF4y2Ba表8.gydF4y2Ba总结了提取步骤的优化的单反操作条件。gydF4y2Ba

与我们的直觉相反,研究表明,单反越大,产油量也就越高。单反系数最高为0.2 ~ 0.25,产油率为82.5 ~ 95%,最低为0.04和0.05,产油率分别为77%和47.4%。gydF4y2Ba

根据这篇文献综述,最后需要注意的一点是,这一课题的研究仍是实验室规模的研究,批量较小(0.5 ~ 150 g)。gydF4y2Ba

表8.gydF4y2Ba

优化单反操作条件。gydF4y2Ba

3.2.4提取设备及条件gydF4y2Ba

至于用于萃取实验的反应器类型,所有设备都是相似的(gydF4y2Ba选项卡。9gydF4y2Ba)。对于大多数人来说,它是一种摇晃的系统,将种子和水溶液的浆液均匀地混合。gydF4y2BaPETT.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2017)gydF4y2Ba和gydF4y2BaPauzangydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba更喜欢轨道装置,然而gydF4y2BaRadi.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba选择让萃取自发地操作,使浆料在管中没有任何搅拌。gydF4y2Ba

无论该装置,萃取都在环境温度下进行大部分,但在较高温度(60-80℃)下进行一些研究。gydF4y2BaRadi.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba解释使用高温以缓解液体液体分离步骤(gydF4y2Ba3.4教派。gydF4y2Ba)。Radi认为,当表面活性剂体系仅在高温下降低IFT时,降低温度,萃取后应远离最佳参数,将油从乳状液中释放出来。然而,高温会增加该过程的能量成本,而不会改善其性能。考虑到所有的研究,高温下的平均产油率为62±25%,而环境温度下为87±7%。gydF4y2Ba

表8.gydF4y2Ba呈现不同的优化接触时间。提取时间为20min ~ 2h,以30min居多。晃动速度在100 - 1000rpm之间变化,但大多数研究使用的是平均150rpm的低搅动速度。研究表明,摇速与出油量之间无相关性。最后,另一个操作参数,萃取段数,对提取率的影响。在去垢研究中提出的方法是先用表面活性剂溶液萃取,然后用去离子水冲洗(gydF4y2BaDo和Sabatini, 2011年gydF4y2Ba)。冲洗步骤有助于油的分离(gydF4y2Ba菲尼gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2019年gydF4y2Ba)。除此之外,gydF4y2BaTuntiwiwattanapungydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba研究表明,使用三个阶段,每一个新鲜的表面活性剂溶液,提高了萃取率的高单反。结果表明,原油采收率由第1段提取后的20-30%提高到3段提取后的60-80%。gydF4y2Ba

表9.gydF4y2Ba

优化的萃取反应器参数。gydF4y2Ba

3.3固液分离gydF4y2Ba

分离过程主要采用离心操作,得到含有萃取介质和油的液体馏分,以及固体馏分(富水粕)(gydF4y2Ba1选项卡。0)。离心转速为784 ~ 8000 g,离心时间为10 ~ 60 min。实验通常是成批进行的,但是gydF4y2Ba做和Sabatini(2011)gydF4y2Ba在半连续流动中进行了离心。gydF4y2BaramlygydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2017)gydF4y2Ba和gydF4y2BaRadi.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba增加了一个冷却步骤,以方便自由油相的分离。最后,gydF4y2Ba秦gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2015)gydF4y2Ba优选的固液分离倾析。gydF4y2Ba

表10gydF4y2Ba

优化的固液分离参数。gydF4y2Ba

3.4液-液分离gydF4y2Ba

固体液体分离后,应分级含有水,表面活性剂和油的液体级分,以回收游离油。如前所述,IFT还原通过微乳化过程确保油提取。由此,液体馏分是相对稳定的水 - 油表面活性剂体系。为了从该液体分数中恢复油,必须使系统稳定稳定。但是,尚未存在普遍方法。gydF4y2BaTuntiwiwattanapungydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba和gydF4y2BaKadioglu.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2011)gydF4y2Ba先后使用了三种失稳过程:温度变化、化学相互作用和机械应力。首先,冷却步骤的目的是冻结水馏分以去除顶部的游离油。在乳化的残余层中连续加入己烷使油增溶。最后,通过离心分离水相(水)和有机相(己烷+油),再通过己烷蒸发得到游离油。然而,这个过程是不可持续的己烷去除。因此,gydF4y2Ba做和Sabatini(2011)gydF4y2Ba只使用机械应力来回收油,通过施加连续的L/L离心,流量从1到5 ml/min。除此之外,gydF4y2BaPETT.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2017)gydF4y2Ba只使用热变化,在35°C干燥溶液过夜。gydF4y2Ba

3.5油产量测定gydF4y2Ba

采用了几种计算方法,给出了油的提取率。然而,它们在含油量、除油量和萃取效率上是不同的。gydF4y2Ba

用于计算出油回收的方法与在液体分数中完全回收的油有关。然后将溢油作为初始油含量的乳液中的游离油和油的总和计算(gydF4y2BaKadioglu.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2011年gydF4y2Ba):gydF4y2Ba(8)gydF4y2Ba

相比之下,油的去除率比较的是萃取后固体馏分中的剩余油与初始油含量。两种成分均采用正己烷萃取法(gydF4y2Ba做gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014AgydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba):gydF4y2Ba(9)gydF4y2Ba

除去了油,储油不应混淆。除去的油并不一定恢复。实际上,需要再次分离乳化层以完全将油与表面活性剂溶液分离。此外,如已知的,N-己烷萃取导致初始油含量的99%的溢油。然后,拆除的石油计算估计估计为±2%的不确定性(gydF4y2BaKadioglu.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2011年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

第三种计算方法是基于传统提取工艺和新提取工艺的比较。它混合了前面的两种计算方法(gydF4y2BaTuntiwiwattanapungydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2013年gydF4y2Ba):gydF4y2Ba(10)gydF4y2Ba

由于各种计算方法和有限的研究,各种研究之间的油产量比较却危险。gydF4y2Ba

3.6 SAEP对产品质量的影响gydF4y2Ba

在萃取领域,工艺效率也取决于产品的质量。在油籽转化过程中,由于其组成不同,其市场价值也不同,因此需要严格控制液体(油)和固体(粉)的质量。gydF4y2Ba

对于油,脂肪酸型材,过氧化物,碘值,游离脂肪酸(FFA)含量的颜色,并且极性化合物的含量是评估油质量及其氧化地位的最重要参数。另一方面,这顿饭主要用于动物饲料。因此,膳食值与其营养价值密切相关,尤其是蛋白质含量和质量。不幸的是,在文献中只有几个数据可以在这一点上获得。gydF4y2BaTuntiwiwattanapungydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba比较了通过N-己烷提取获得的SAEP获得的油和常规油(gydF4y2Ba1选项卡。1)。他们表明这两种油的含水量相似(0.036)gydF4y2Bavs。gydF4y2Ba而油叶油的酸值显著低于油叶油(0.33gydF4y2Bavs.gydF4y2Ba。0.41 mg KOH/g油)。在另一项研究中,gydF4y2BaRadi.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba据报道,SAEP油的过氧化物值约为低于正己烷萃取油的4倍(gydF4y2Ba1选项卡。1)。这种较低的过氧化物值(0.67 meqogydF4y2Ba2gydF4y2Ba/kg)表明贮藏过程中酸败度较低,氧化稳定性较好。除此之外,gydF4y2Ba做和Sabatini(2010)gydF4y2Ba表明,用SAEP提取的油在FFA中的浓度约为常规正己烷萃取油的10倍(gydF4y2Ba1选项卡。1)。该结果与过氧化物值一致,并在提取步骤期间反映较低的氧化。gydF4y2Ba

关于固体部分(膳食)的质量,即使一些作者报道说SAEP在膳食中的蛋白质质量更好,但在文献中没有目标结果。这一点在今后的研究中还有待进一步研究。gydF4y2Ba

关于SAEP的质量,还应分析表面活性剂溶液的质量。这也是一个重要参数,因为它的表面活性剂含量表明它的回收率可能。但是,尚未报告解决方案的潜在重复使用。gydF4y2BaNaksukgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2009)gydF4y2Ba刚刚报道了从水相表面活性剂的高损失(77 - 96%)。gydF4y2Ba

表11gydF4y2Ba

传统提取工艺和SAEP萃取植物油的特性。gydF4y2Ba

3.7 SAEP过程的优缺点gydF4y2Ba

如上所述,SAEP的开发满足了克服与正己烷用于石油开采相关的环境和质量问题的要求。如今,根据文献记载,这种新工艺在实验室规模的不同种类的油籽上被证明是一种成熟的技术。最初的结果显示了它的有效性,但仍需要许多进一步的调查来考虑其工业实施。这些调查应该包括科学和技术方面的考虑。从科学的角度来说,必须了解萃取过程中发生的机理,主要是不同相之间的物理化学作用。此外,还识别了表面活性剂性质(IFT、CMC、γ)之间可能的相关性gydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba,电脑gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba)和提取效率将允许建模过程和预测其性能。更重要的是,鉴别新的生物基的、生物可降解的、比文献中提到的更环保的延长类表面活性剂是一个非常具有挑战性的研究方向。gydF4y2Ba

从技术上讲,实验以非常小的规模进行(一些克种子)。因此,在更大的规模上执行这些实验是重要的。扩展可以验证在实验室规模观察到的趋势的可转移性。此外,反应器和混合设备的设计应得到很好的控制。与正己烷相比,种子内部的水的扩散系数较慢。因此,应改善溶剂和固体材料之间的接触时间,以便与己烷的常规方法类似,其中提取非常快。因此,反应器应该完全搅拌污泥以进行均匀和有效的提取。萃取后,应更深入地研究油/水/表面活性剂混合物的分馏过程。gydF4y2Ba

从经济的角度来看,应该考虑过程的能量成本(提取+下游过程)。例如,考虑因代价必须分析萃取后的油/水分离,盐分去除和残留饼脱水的能量需求。此外,应评估表面活性剂的成本。在这条线中,表面活性剂回收和鉴定廉价的表面活性剂是对过程的经济盈利能力的主要挑战。最后,应更好地表征通过该方法获得的液体(油)和固体(蛋糕)级分的质量,并与常规获得的那些相比。此外,提取选择性是必须评估的重要参数。可以根据所得产品的组成来识别新的算法方式。gydF4y2Ba

4。结论gydF4y2Ba

在萃取水中使用延长表面活性剂(简称“SAEP”)是一种很有前途的方法,可以避免传统萃取法中使用正己烷所带来的环境问题。在这篇不详尽的回顾中,我们介绍并解释了扩展表面活性剂的性质和这个过程的基本方面,证明了它们在这个应用中的用途。我们也根据这些作品的潜力和局限性对其进行了描述。尽管在过去的几十年里,人们对用于植物油提取的延长表面活性剂的兴趣越来越大,但仍有许多研究有待开展。需要进一步的研究来理解和描述这一过程中发生的物理和化学现象。从技术上讲,工艺放大是相当具有挑战性的,因为在反应器设计(接触时间、混合)和下游工艺概念(分馏、表面活性剂回收)方面存在许多限制因素。与传统工艺相比,应更好地表征粉和油的品质。最后,必须进行经济和能源评估,以客观地判断这一进程的可行性。gydF4y2Ba

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引用本文gydF4y2Ba: Gagnon Y, Mhemdi H, Delbecq F, Van Hecke E. 2021。扩展表面活性剂及其在植物油提取中的应用:综述。gydF4y2BaOCLgydF4y2Ba28:7。gydF4y2Ba

所有的表gydF4y2Ba

表格1gydF4y2Ba

延长的表面活性剂在科学文献中研究了植物油溶解。gydF4y2Ba

表2.gydF4y2Ba

25℃下表面活性剂的表面活性参数。gydF4y2Ba

表3gydF4y2Ba

CMC和A.gydF4y2Ba最小值gydF4y2Ba具有不同延伸和离子头的表面活性剂(适应gydF4y2BaForgiarinigydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2010)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

表4.gydF4y2Ba

根据公式计算植物油的平均饱和链长(ASC)和不饱和链百分率(UC)gydF4y2Ba(6)gydF4y2Ba(改编自gydF4y2BaWitthayapanyanongydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2006)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

表5.gydF4y2Ba

最佳NaCl浓度(S *)和最佳界面张力(IFT *)在25℃下具有三种延伸表面活性剂在0.1wt%(适应gydF4y2BaDo和Sabatini, 2010年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

表6.gydF4y2Ba

所研究原料的特性。gydF4y2Ba

表7.gydF4y2Ba

最佳表面活性剂配方的特点。gydF4y2Ba

表8.gydF4y2Ba

优化单反操作条件。gydF4y2Ba

表9.gydF4y2Ba

优化的萃取反应器参数。gydF4y2Ba

表10gydF4y2Ba

优化的固液分离参数。gydF4y2Ba

表11gydF4y2Ba

传统提取工艺和SAEP萃取植物油的特性。gydF4y2Ba

所有的数据gydF4y2Ba

缩略图gydF4y2Ba 图。1gydF4y2Ba

三脂肪酸链的甘油三酯半结构式(RgydF4y2Ba1、2、3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在文本中gydF4y2Ba
缩略图gydF4y2Ba 图2gydF4y2Ba

常规(a)和扩展(b)表面活性剂分子的典型分子式。CgydF4y2Ba12gydF4y2Ba表面活性剂。gydF4y2Ba

在文本中gydF4y2Ba
缩略图gydF4y2Ba 图3.gydF4y2Ba

摩尔CMC的日志gydF4y2Bavs.gydF4y2Ba。硫酸盐的PO单位数量为CgydF4y2Ba12gydF4y2Ba表面活性剂(调整gydF4y2Ba刘gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba2016gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在文本中gydF4y2Ba
缩略图gydF4y2Ba 图4.gydF4y2Ba

延长表面活性剂吸附在界面:CgydF4y2Ba12gydF4y2Ba-PO /EO-硫酸盐具有顺序(左)和均匀(右)PO/EO分布(源自gydF4y2BaForgiarinigydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2010)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在文本中gydF4y2Ba
缩略图gydF4y2Ba 图5.gydF4y2Ba

在一种胶束规模下的过滤器过渡的示意性。gydF4y2Ba

在文本中gydF4y2Ba
缩略图gydF4y2Ba 图6.gydF4y2Ba

EACN与常规气溶胶MA表面活性剂的最佳盐度之间的HLD相关性(适应gydF4y2BaWitthayapanyanongydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2008年gydF4y2Ba), CgydF4y2Ba14、15gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba8gydF4y2Ba- 适应(改编gydF4y2Ba显象gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010A.gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba), CgydF4y2Ba12gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba12gydF4y2BaeogydF4y2Ba2gydF4y2Ba- 适应(改编gydF4y2Ba做gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba, 2009年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在文本中gydF4y2Ba
缩略图gydF4y2Ba 图7.gydF4y2Ba

典型SAEP的示例(改编gydF4y2Ba做和Sabatini(2011)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在文本中gydF4y2Ba

当前的使用指标显示了在Vision4Press平台上的文章浏览量的累计计数(根据可用数据,全文文章浏览量包括HTML浏览量、PDF和ePub下载)和摘要浏览量。gydF4y2Ba

数据对应于2015年之后的Plateform上的用法。在线出版物后48-96小时可用,并在一周日每天更新。gydF4y2Ba

参数的初始下载可能需要一段时间。gydF4y2Ba