超临界流体萃取
超临界流体萃取法名词解释
超临界流体萃取法名词解释一、什么是超临界流体萃取法1、超临界流体萃取法(superconductiv)：利用具有临界压力和温度的液态或气态物质作为萃取剂，使其在临界压力下进行萃取。
超临界萃取可使一些难溶于有机溶剂的物质如萜类、生物碱等以萃取相析出而达到分离提纯的目的，也可以从矿物质中萃取有用元素，如萃取铅、锌、金等。
2、超临界流体的特性：⑴密度大，黏度小。
⑵沸点高，临界温度高。
⑶具有非活性性质，无毒。
⑷密度与组成的关系为：密度ρ比黏度(mPa·s)，其数值与超临界流体种类有关。
⑸对非极性或弱极性化合物(如极性或非极性植物油)能显示很好的萃取效果。
⑹在水溶液中易于与其他物质混合均匀。
⑺在一定条件下可发生相变。
二、超临界流体萃取的原理1、超临界流体的特性：⑴密度大，黏度小。
⑵沸点高，临界温度高。
⑶具有非活性性质，无毒。
⑷密度与组成的关系为：密度ρ比黏度(mPa·s)，其数值与超临界流体种类有关。
⑸对非极性或弱极性化合物(如极性或非极性植物油)能显示很好的萃取效果。
⑹在水溶液中易于与其他物质混合均匀。
⑺在一定条件下可发生相变。
三、超临界流体萃取的装置简介2、超临界流体萃取机理：分散在液体中的固体颗粒与水接触，将溶解度极低的溶质微粒子吸附在固体颗粒表面上形成吸附层，再经分离回收其他产品。
一般认为超临界状态下溶质微粒间的相互作用主要是静电作用。
由于超临界流体具有独特的物理化学性质，所以在萃取过程中一般情况下，溶质被包容在固体颗粒周围，形成类似于海绵状结构，超临界流体中的溶质粒子就象海绵吸水一样吸附了水分子，使溶质以自由流动的形式移动到萃取相。
四、超临界流体萃取技术应用：通过萃取精油，合成高纯度单方或复方精油；从天然植物中提取维生素、氨基酸等营养保健品；萃取香料中有用成分，制备具有特殊香气的精油；从海洋生物中提取活性物质，制取生物药物等。
超临界流体萃取
超临界流体萃取一、超临界流体萃取的原理和流程超临界流体萃取技术(supercritical fluid extraction, SFE)是20世纪80年月兴起的一种以超临界流体作为流淌相的新型分别提取技术。
超临界流体(SCF )是温度与压力均在其临界点之上的流体，性质介于气体和液体之间，有与液体相临近的密度，与气体相临近的黏度及高的蔓延系数，故具有很高的溶解能力及好的流淌、传递性能。
超临界流体的表面张力几乎为零，因此具有较高的蔓延性能，可以和样品充分混合、接触，最大限度地发挥其溶解能力。
在萃取分别过程中，溶解样品在气相和液相之间经过延续的多次的分配交换，从而达到分别的目的。
可以作为超临界流体的溶剂有、、、和水等，其中是首选的萃取剂，超临界作为萃取剂有以下特点：①临界压力适中，临界温度31.6℃，分别过程可在临近室温条件下举行，相宜分别热敏性和易氧化的产物；②密度大，溶解性能强；③价廉，无毒，惰性，易精制，极易从萃取产物中分别。
超临界CO2的极性小，相宜非极性或极性较小物质的提取，为了提取极性化合物，需要在超临界CO2中加入一定量的极性成分—夹带剂，以转变超临界流体的极性，目前常用的夹带剂有、和水等。
超临界流体萃取的原理是：按照相像相溶原理，在高于临界温度和临界压力的条件下，利用超临界流体的特性，从样品中萃取目标物，当复原到常压和常温时，溶解在CO2流体中的成分立刻以溶于汲取液的液体状态与气态CO2分开，从而达到萃取目的。
超临界流体萃取流程暗示图见图8-25, 1,2,3,4,5为超临界流体提供系统(10,2提供改性剂)；7为萃取器；8,5,9为萃取物收集系统。
转变压力和温度，可以转变超临界流体的溶解能力，针对被萃取溶质的极性和分子大小，可以得到适当溶解能力的超临界流体，建立挑选性比较高的萃取办法。
二、超临界流体萃取的应用超临界流体萃取技术因为其独特的优点，使其在医药、食品、化妆品及香料、环境、化学工业等各领域得到了广泛的应用。
第三章 超临界流体萃取技术
四、超临界流体在食品工业中的应用
1、植物油的提取 压榨法 溶剂萃取法 超临界萃取
2、咖啡豆和茶叶中咖啡碱的提取
3、处理食品原料 去除粗脂肪
4、去除烟草中的尼古丁 5、香料的提取 6、生化制品：氨基酸、蛋白质、酶、多 肽、柠檬油、胡椒碱等
思考题
1、临界状态及临界温度、临界压力和临 界密度的概念。 2、超临界流体及其特性。 3、超临界流体萃取的原理、特点及典型 的工艺流程。
医学资料
• 仅供参考,用药方面谨遵医嘱
见图3－1
3、超临界流体萃取的特征
效率高 工艺条件容易控制 溶剂不易造成污染 适用于热敏性或易氧化的成分 需要高压设备
4、超临界流体的选择
(1) 操作温度与临界温度接近 (2) 萃取剂与待分离组分的化学性质相 似。 等等。
CO2作为萃取剂的优点：
临界温度、 临界压力、 化学性质、 无污染、 防氧化和抑制好气性微生物、 易得。
此过程中温度的上升引致热膨胀，使液相的密度减 小；而压力的上升则将气相压缩，使其密度加大。 在临界点上，两相的密度相等，气相与液相的分界 消失，这时物质就成为超临界流体。当物质超过临 界温度时，不会发生冷凝和蒸发的现象，而只以流 动的形式存在在临界区内：常态下的气体物质会表 现出液体一样的密度和随压力增大而显著增长的溶 解能力。
三、超临界流体的工艺
热 交 换 器
热交换器 压缩机或泵 过滤器
CO2
图2 超临界CO 2萃取的基本流程
超临界流体萃取的基本流程
三、超临界流体的工艺流程
1、等温变压法：整个过程温度基本不变，
压力变化，如图所示。此流程易于操作，应用 最为广泛，而且适于对温度有严格限制的物质 的萃取过程，但因萃取过程有不断的加减压步 骤，能耗较高。
超临界流体萃取
超临界流体萃取超临界流体萃取是一种在化学和化工领域被广泛应用的技术，在物理和化学特性上介于气体和液体之间的超临界流体作为溶剂，可以有效地提取出目标物质。
超临界流体萃取不仅具有高效、环保、无残留等优点，还可以对被提取物进行选择性的分离和富集。
超临界流体萃取的溶剂是指处于超临界状态下的物质，即超临界流体。
超临界流体的特点是密度和粘度较低，扩散性好，可逆性强，具有良好的传质特性。
常用的超临界流体有二氧化碳、乙烯、丙烯等。
超临界流体的选择取决于被提取物质的性质以及实际应用需求。
超临界流体萃取的工作原理是利用超临界流体的溶解力差异，通过温度、压力的调节来实现对目标物质的分离和富集。
在超临界条件下，溶剂与物质之间的相互作用力会发生变化，导致物质在超临界流体中的溶解度发生变化。
通过适当调节温度和压力，可以实现对目标物质的选择性萃取。
超临界流体萃取在食品、医药、化工等领域具有广泛的应用前景。
在食品工业中，超临界流体萃取可以用于提取植物原料中的营养成分、天然色素等；在医药领域，超临界流体萃取可以用于药物的提取、分离和纯化；在化工领域，超临界流体萃取可以用于分离混合物、回收溶剂等。
相比传统的溶剂萃取方法，超临界流体萃取具有许多显著的优点。
首先，超临界流体具有较低的粘度和表面张力，使其能够渗透到微观孔隙中，提高了质量传递速率。
其次，超临界流体的物理性质可以通过改变温度和压力来调节，从而实现对溶剂-物质相互作用的控制。
再次，超临界流体具有较低的表面张力，溶解度可以在较宽的范围内调节，从而实现对目标物质的选择性分离。
最后，超临界流体萃取过程中不使用有机溶剂，减少了有机排放和环境污染。
然而，超临界流体萃取技术也存在一些挑战和限制。
首先，由于超临界流体的物理性质受温度和压力的影响较大，操作条件较为苛刻。
其次，超临界流体的设备和操作成本较高，限制了其在工业生产中的应用。
此外，超临界流体萃取的工艺参数和操作条件的选择需要经验和专业知识的支持。
超临界流体萃取
7.3.4 在化工方面的应用
在美国超临界技术还用来制备液体燃料。 以甲苯为萃取剂,在Pc=100atm,Ｔｃ=400～ 440℃条件下进行萃取,在SCF溶剂分子的扩散 作用下,促进煤有机质发生深度的热分解,能使 三分之一的有机质转化为液体产物。此外,从 煤炭中还可以萃取硫等化工产品。美国最近研 制成功用超临界二氧化碳既作反应剂又作萃取 剂的新型乙酸制造工艺。俄罗斯、德国还把 SFE法用于油料脱沥青技术。
47
8.2 SFE-SFC联用
SFE-SFC直接联用在大分子分析中较 具优势,在环境有机污染物和其它方面 也很有发展前途。
48
8.3 SFE-HPLC、SFE-TLC联用
SFE-HPLC具有高选择性、高灵敏度、 自动化程度高等特点。
29
七、超临界流体萃取技术的应用
7.1
超临界ＣＯ2萃取技术在中药开
发方面的应用
7.2 超临界流体技术在其他方面的应用
30
7.1超临界ＣＯ2萃取技术在中药开发方面的应用
在超临界流体技术中,超临界流体萃取技术 与天然药物现代化关系密切。SFE对非极性和中 等极性成分的萃取,可克服传统的萃取方法中因 回收溶剂而致样品损失和对环境的污染,尤其适 用于对温热不稳定的挥发性化合物提取;对于极 性偏大的化合物,可采用加入极性的夹带剂如乙 醇、甲醇等,改变其萃取范围提高抽提率。因此 其在中草药的提取方面具有着广泛的应用。
好，廉价易得等优点。
12
2.2 超临界流体萃取
溶质在SCF中的溶解度大致可认为随SCF的密度 增大而增大。
SCF的密度随流体压力和温度的改变而发生十分 明显的变化。
在较高压力下，使溶质溶解于SCF中，然后使 SCF溶液的压力降低，或温度升高，这时溶解 于SCF中的溶质就会因SCF的密度下降，溶解 度降低而析出。
超临界流体萃取技术
超临界流体萃取技术概述超临界流体萃取技术是一种利用超临界流体作为溶剂的分离技术。
超临界流体是介于气体和液体之间的一种物质状态，在超临界状态下具有较高的溶解能力和扩散性能，因此被广泛应用于化工、制药、食品等领域的分离与提纯过程中。
本文将介绍超临界流体的基本概念、特点以及在萃取过程中的应用。
同时，还将探讨超临界流体萃取技术的优点和局限性，并结合实际案例进行分析。
超临界流体的基本概念超临界流体指的是在临界点之上的高压高温条件下，流体达到临界状态。
在超临界状态下，物质的密度和粘度等性质与传统液体和气体有明显差异，具有较高的溶解能力和扩散性能。
常用的超临界流体包括二氧化碳、水蒸汽、乙烯等。
与传统的有机溶剂相比，超临界流体作为溶剂具有以下优点：•高溶解能力：超临界流体的溶解能力比传统有机溶剂高，可以溶解更多的物质。
•可控性强：通过调节温度和压力等条件，可以控制溶解度和提取速度。
•萃取效率高：超临界流体在溶解物质后，可以通过调节温度或者减压来实现溶剂的快速脱失，从而提高萃取效率。
•环保可持续：超临界流体一般是可再生的，可以循环利用。
超临界流体萃取技术的应用超临界流体萃取技术在许多领域都得到了广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：化工领域超临界流体萃取技术在化工领域用于分离和纯化特定化合物，常见的应用包括：•油脂提取：利用超临界流体（常用的是二氧化碳）可以高效地从植物油中提取脂肪酸、甘油等有机成分，用于制备食用油或者化妆品等产品。
相比传统的溶剂提取方法，超临界流体提取技术更加环保，不会产生有机溶剂残留。
•天然色素提取：超临界流体提取技术也可以应用于从天然植物中提取色素，用于食品、化妆品和纺织品等行业。
•聚合物分离：超临界流体还可以用于聚合物的分离和纯化，提高聚合物的纯度和质量。
制药领域在制药领域，超临界流体萃取技术被广泛应用于药物分离、纯化和微粒制备等方面，常见的应用包括：•天然药物提取：超临界流体提取技术可以高效地从天然植物中提取药物成分，用于药物生产和研发。
超临界萃取
超临界萃取的特点及工业应用
特点：
4.超临界萃取一般选用化学稳定，无毒无害 的物质作为萃取剂。
5.萃取工艺流程简单。
工业化应用：
例如：用SFE从咖啡、茶中脱咖啡因；啤酒 花萃取；从植物中萃取风味物质；从各种 动植物中萃取各种脂肪酸、提取色素；从 奶油和鸡蛋中去除胆固醇等。
从植物中萃取风味物质； 溶剂
溶剂
萃
萃
萃
取
萃
取
余
产
余
产
相
物
相
物
改变压力和温度的超临界萃取流程
超临界萃取三种经典流程
图2-26 超临界流体萃取的三种基本流程
（a）等温法 T1＝T2 p1＞p2 1—萃取釜；2—减压阀；3—分离釜；4—压缩机 （b）等压法 T1＜T2 p1＝p2 1—萃取釜；2—加热器；3—分离釜；4—高压泵；
流程主要分为两部分：
① 在超临界状态下，溶剂气体与原料接触进行萃取获得萃取相；
液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。
从植物中萃取风味物质；
（a）②等温将法 T萃1＝T取2 p1相＞p2进1—行萃取分釜；离，脱除溶质，再生溶剂。
三相呈平衡态共存的点叫三相点。
② 将萃取相进行分离，脱除溶质，再生溶剂。
在临界改点时变的温压度和力压力或称为温临界度温度的和临超界压临力。界萃取流程
什么是超临界：
任何一种物质都存在三种相态----气相、液 相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相 点。液、气两相呈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所要求的 压力和温度各不相同。超临界流体(SCF)是 指在临界温度（Tc）和临界压力(Pv)以上的 流体。高于临界温度和临界压力而接近临 界点的状态称为超临界状态。
中山大学-化工分离新技术-5--超临界流体萃取
气态 液态 SCF
(0.6-2) ×10-3 0.6-1.6 0.2-0.9
(1-3) ×10-4 (0.2-3) ×10-2 (1-9) ×10-4
0.1-0.4 (0.2-2) ×10-5 (2-7) ×10-4
由以上特性可以看出，超临界流体兼有液体和气体的 双重特性，扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体溶剂 相比，可以更快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过 程的实现。
82.5
235.5
15.1
-44.5
96.8
22.5
0.05
152.0
27.98
36.3
196.6
33.9
80.1
288.9
26.02
34.6
193.6
临界参数 pc, MPa 7.15 11.27 8.1 6.2 4.6 4.12 3.68 3.27 4.89 3.56
dc g/cm3 0.448 0.24 0.272 0.276 0.273 0.22 0.228 0.232 0.302 0.267
超临界条件下的气体，也称为超临界流体（SF），是处于 临界温度 （Tc）和临界压力 （Pc）以上，以流体形式存在的物 质。通常有二氧化碳（CO2 ）、氮气 （N2 ）、氧化二氮 （N2 O）、乙烯 （C2 H4）、三氟甲烷 （CHF3 ）等。
5.2 超临界流体的特性及其 萃取的基本原理
5.2.1 超临界流体的含义
压的逸度系数值近乎等于1；因固体的摩尔体积通常很小，在压力变
化为几十兆帕范围内，Poynting因子积分值通常不超过2；因此，决
定增强因子E的大小的主要因素是高压流体混合物中溶质2的逸度系数。
超临界流体萃取法
超临界流体萃取法超临界流体萃取法，又称为超临界流体提取法，是一种先进的绿色化学分离技术。
它利用临界点附近的高压高温条件下的超临界流体来进行物质的萃取、分离和纯化，具有高效、环保等显著优势。
本文将介绍超临界流体萃取法的原理、应用及前景展望。
## 原理与基础知识超临界流体是介于气态和液态之间的状态，在高压高温下具有较高的溶解能力和扩散能力，因此在化学分离领域具有独特的优势。
超临界流体萃取法的基本原理是通过控制温度和压力，将物质置于超临界条件下，使其与超临界流体发生相互作用，实现目标物质的萃取。
这种方法避免了传统有机溶剂的使用，减少了环境污染，符合绿色化学的发展方向。
## 超临界流体的特性### 1. 高溶解度超临界流体的溶解度随压力和温度的变化呈现出极大的变化，使其能够高效地溶解多种物质，包括极性和非极性物质。
### 2. 温和条件相比传统的溶剂萃取方法，超临界流体萃取法所需的温度和压力通常较低，有利于保护热敏感物质的活性。
### 3. 选择性通过调节超临界流体的性质和条件，可以实现对特定物质的选择性萃取，从而达到高效分离的目的。
## 应用领域### 1. 天然产物提取超临界流体萃取法在提取天然产物中得到了广泛的应用，如植物提取物、海洋生物活性成分等。
其高效、温和的特性使其能够保留大部分活性成分，同时减少了杂质的同时萃取。
### 2. 药物制备在药物制备领域，超临界流体萃取法可以用于分离和纯化药物成分，提高药物的纯度和活性，同时避免了有机溶剂残留的问题。
### 3. 食品工业在食品工业中，超临界流体萃取法可以用于提取食品中的香精、色素等活性成分，保证食品的天然和健康。
### 4. 环境保护由于超临界流体萃取法的绿色环保特性，它在处理废水、废弃物等方面也有着广泛的应用前景。
## 前景展望随着绿色化学的发展和对环保要求的日益提高，超临界流体萃取法将在化学工业、生物工程、医药等领域得到更广泛的应用。
同时，随着研究的深入，超临界流体萃取技术也将不断创新和完善，为各个领域提供更为高效、环保的分离方法。
超临界流体萃取技术
2.1超临界流体的基本性质
2.1超临界流体的基本性质
表一 一些浸出溶剂的沸点与临界特性表
溶剂 乙烯 二氧化碳 乙烷
沸点/℃
临界温度Tc/℃
临界压力Pc/MPa
临界密度ρc/(ɡ/cm2)
-103.9 -78.5 -88.0 -44.7
9.2 31.0 32.2 91.8
5.03 7.38 4.88 4.62
流量 计 分 萃 高压 泵
二 氧 化 碳 气 瓶
解 析 釜
解 析 釜 离 柱
取 釜
冷箱 贮 罐
夹 带 剂 罐
高压 泵
4.超临界流体萃取的特点
（1）具有广泛的适应性
由于超临界状态流体溶解度特异增高的现象 是普遍存在。因而理论上超临界流体萃取技术可 作为一种通用高效的分离技术而应用。
（ 2 ） 萃 取 效 率 高 ， 过 程 易 于 调 节 超临界流体兼具有气体和液体特性，因而超 临界流体既有液体的溶解能力，又有气体良好的 流动和传递性能。并且在临界点附近，压力和温 度的少量变化有可能显著改变流体溶解能力，控 制分离过程
吸附法
3.2基本工艺流程
超临界流体萃取的工艺流程一般是由萃取（ CO2 溶 解组分）和分离（ CO2 和组分的分离）两步组成。 包括高压泵及流体系统、萃取系统和收集系统三 个部分。
超临界流体萃取的基本流程
萃 取 釜
分 离 釜
热 交 换 器
CO2
热交换器 压缩机 高压泵 过滤器
超临界流体萃取的流程
3.1超临界流体萃取的典型流程
解析方法（一）
压力高，投资大，能 耗高，操作简单，常 温萃取
等温法
3.1超临界流体萃取的典型流程 能耗相对较少，对热 敏 性 物 质 有 影 响
超临界流体萃取
1.2与其他分离方法的联系 a 蒸馏－物质在流动的气体中，利用蒸汽压不同进行蒸发分
离。
b. 液－液萃取－利用溶质在不同溶液中溶解度不同。 c. 超临界流体萃取－利用SCF，依靠被萃物在不同蒸 汽压下所具有不同化学亲和力和溶解力（蒸汽压－相 分离作用。
1.3 发展史
①1896年 英国 Hanny等通过实验发现金属卤化物可被超 临界乙醇和四氯化碳溶解，但当P降低，金属卤化物又重 新析出。 ②20世纪50年代 Todd等理论上提出SCF萃取分离的可能 性。 ③1978年 一系列SFE有关的学术会议 ④中国 1981年刚刚起步
根据分离对象和分离目的来选择极性或非极性溶剂
2.5夹带剂的使用
（1）单一组分的超临界溶剂缺点包括：
①某些物质在纯超临界流体中溶解度很低，如超临界CO2 只能有效地萃取亲脂性物质，不适合糖、氨基酸等极性 物质 ②选择性不高，导致分离效果不好；
③溶质溶解度对温度、压力的变化不够敏感，使溶质与 超临界流体分离时耗费的能量增加。
P1V 1 P 2V 2 T1 T2
2.2 基本原理
（1）原理：
利用超临界流体在临界区附近，温度和压力微小的变 化，而引起流体密度大的变化，而非挥发性溶质在超 临界流体中溶解度大致和流体的密度成正比。保持T恒 定，增大P，流体密度增大，溶质溶解度增大，萃取能 力增强；降低P，流体密度减小，溶质溶解度降低，萃 取剂与溶质分离。从而能很好的固体或液体中萃取出 某种高沸点或热敏性成分
第八节 超临界流体萃取
1.概述 2.超临界流体萃取的理论基础
3.超临界流体萃取的基本过程
4.超临界流体萃取的应用
5.超临界流体萃取的优缺点
1. 超临界流体萃取-概述
1.1定义
超临界流体萃取
第三章超临界流体萃取定义：即用超临界流体作为萃取剂的萃取过程一、超临界流体指处于临界温度Tc和临界压力Pc之上的流体（它不是气体也不是液体）。
超临界C02（研究最多、应用最广）1、临界压力(7.39 MPa)适中；2、临界温度(31.1 ℃)接近室温；3、便宜易得；4、无毒、惰性，是理想的绿色溶剂；5、极易从萃取产物中分离出来。
典型应用：咖啡因、植物油脂、天然香料与药物的萃取。
超临界流体的特性（1）密度、粘度和扩散系数的特点密度比气体大得多,与液体接近，使其对溶质有较大的溶解度。
粘度接近气体,比液体小得多。
扩散系数介于气体和液体之间，是气体的几百分之一, 是液体的几百倍。
与液体相比，超临界流体粘度小、扩散系数大使其传质速率大大高于液体。
（2）溶解特性在临界点附近,压力和温度的变化可引起超临界流体密度急剧变化, 相应地使溶质在超临界流体中的溶解度发生急剧变化，因而可利用压力与温度的改变来实现萃取和分离。
有机物在超临界流体中溶解度的变化：低于临界压力时，几乎不溶解；高于临界压力时，溶解度随压力急剧增加。
二、超临界流体萃取原理流体在临界区附近，压力和温度的微小变化，会引起流体的密度大幅度变化，而非挥发性溶质在超临界流体中的溶解度大致上和流体的密度成正比。
利用流体在超临界状态下对物质有特殊增加的溶解度,而在低于临界状态下基本不溶解的特性. （1）超临界流体萃取过程一般分两步（以超临界C02为例）（2）超临界流体萃取特点① 高压下进行，设备及工艺技术要求高, 投资比较大。
② 可以在接近室温下完成(对超临界C02而言),特别适用于热敏性天然产物的分离。
③ 分离工艺流程简单，主要由萃取器和分离器二部分组成，而且萃取和分离通过改变温度和压力即可实现。
④ 超临界流体循环使用，无需溶剂回收设备，不产生二次污染。
⑤ 被萃取物中基本无萃取剂残留。
（1）萃取原料装入萃取釜，超临界C02从釜底进入,与被萃取物料充分接触,选择性溶解出被萃取物。
超临界流体萃取
高，而且能耗较少，节约成本。
2．压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。临界点附近，温度压力的 微小变化，都会引起CO2密度显著变化，从而引起待萃物的溶解度发生
变化，可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的。压力固定，改变温
度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离；因此工艺流 程短、耗时少。对环境无污染，萃取流体可循环使用，真正实现生产过
三、影响超临界CO2流体溶解能力的因素
（1）萃取压力的影响
(1)萃取压力的影响
萃取压力是SFE最重要的参数之 一，萃取温度一定时，压力增大， 流体密度增大，溶剂强度增强，溶 剂的溶解度就增大。对于不同的物 质，其萃取压力有很大的不同。
(2)萃取温度的影响
(2)萃取温度的影响 温度对超临界流体溶解能力影响比 较复杂，在一定压力下，升高温度被 萃取物挥发性增加，这样就增加了被 萃取物在超临界气相中的浓度，从而 使萃取量增大；但另一方面，温度升 高，超临界流体密度降低，从而使化 学组分溶解度减小，导致萃取数减少。 因此，在选择萃取温度时要综合这两 个因素考虑。
程绿色化。
3 ． 萃 取 温 度 低 , CO2 的 临 界 温 度 为 31.265℃ , 临 界压 力 为
7.18MPa, 可以有效地防止热敏性成分的氧化和逸散，完整
保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发渡、易热解的物 质在其沸点温度以下萃取出来。 4. 临界CO2流体常态下是气体, 无毒, 与萃取成分分离后, 完全 没有溶剂的残留, 有效地避免了传统提取条件下溶剂毒性的
六、原料粒度的影响
第四节 超临界流体萃取技术的应用
超临界CO2流体萃取技术在中药现代化中应用的 优越性，用超临界CO2萃取技术进行中药研究开发 及产业化，和中药传统方法相比，具有许多独特的 优点。 萃取能力强，提取率高。用超临界CO2提取中 药有效成分，在最佳工艺条件下，能将要提取的成 分几乎完全提取，从而大大提高产品收率和资源的 利用率。
超临界流体萃取
7.污水处理（超临界水氧化SCWO） 超临界水（临界温度647.3K，压力22.05MPa）与普通
水有截然不同的性质： ①像一种非极性有机溶剂，可与非极性物质，如烃类和 其它有机物互溶，而无机物特别是盐类在超临界水中的 离解系数和溶解度极低。 ②超临界水可与空气、氮气、氧气、和CO2等气体互溶。 ③有机物自发氧化，在小于一分钟的反应停留时间内， 使99.99％以上的有机物被氧化为CO2、H2O、N2，杂质也 被氧化。
小麦胚芽油的分离与提纯
1．简介 小麦胚芽是小麦制粉时的副制品，品小麦的1～2％；
胚芽中余油8－14％。小麦胚芽油富含维生素E、亚 油酸、廿八磺醇及谷维酸等。
小麦胚芽油用于保健营养品、食品、化妆品。
2．工艺流程
小麦胚芽 弱处理
脱脂胚芽
溶剂萃取 胚芽粗油
胚芽精油 （产品）
管制胶丸
干燥分装
产品 小麦胚芽油胶丸或天然VE 胶丸，0.8元/克
二、超临界流体的物理性质 1．超临界流体的密度与液体相近，粘度接近于普通 气体，扩散系数是液体的近百倍，既不是普通液体， 也不是通常状态下的气体，而是一种特殊的流体。
比液体具有扩散速度大，比气体有较大的溶解能 力。在临界压力处，流体密度发生突变。
2. 超临界流体的溶解能力 SF溶解物质的能力与溶质的化学性质和SF的性质有关。 溶质的化学性质与溶剂愈相似，溶解能力愈强。 SF的溶解能力与其密度有关，而密度又与温度、压力 有关。 普劳斯尼兹Prausnite 方程：
2．萃取特点（优点） ①可在适中的条件下进行，不会破坏萃取物结构和改变萃 取物性质，可用于食品、香料、生理活性物质的分离； ②对高沸点，高性物质溶解能力强，可用于煤的液化、石 油化工、超临界色谱； ③影响超临界流体溶解能力的因素，如温度、压力和组成 等容易改变，有利于选择性萃取； ④抽提后的溶液易透过等温降压、升温、吸附等物理方法 进行分离； ⑤SF大多使用CO2、无毒、不残留，可生产高质量产品， 可循环使用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超临界流体萃取技术的发展和应用生工0701 胡辰200722153016摘要：超临界流体萃取(SFE)技术是一种新型的环境友好、高效新型的分离技术。
通过查阅国内外文献，介绍超临界流体萃取的原理、特点等一些基础知识，并对超临界流体萃取在环境工程、食品、中药、酿酒等4方面应用进行综述，同时对超临界流体技术的应用前景进行了展望。
关键词：超临界流体萃取，超临界CO2流体萃取，环境工程，食品，中药，酿酒，应用，展望基础篇超临界流体(supercritical fluid，简称SCF)是指处于超过物质本身的临界温度和临界压力状态时的流体。
超临界流体既具有液体对溶质有较大溶解度的特点，又具有气体易于扩散和运动的特点。
更重要的是，超临界流体的许多性质(如黏度、密度、扩散系数、溶剂化能力等)随温度和压力变化很大，因此对选择性的分离非常敏感。
超临界流体萃取法技术就是利用超临界流体为溶剂，从固体或液体中萃取出某些有效组分，并进行分离的一种技术。
超临界流体具有高密度、低粘度、高介电常数及扩散系数大的特性，并有良好的流动和传递性质，还可萃取极性小的物质，有较大的萃取容量。
从超临界流体性质看，其具有的特点：(1)萃取速度高于液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取；(2)在接近常温的条件下操作，能耗低于一般精馏萃取，适合于热敏性物质和易氧化物质的分离；(3)传热速率快，温度易于控制；(4)适合于挥发性物质的分离并可结合图1，知：在临界区附近，任何微小的变化都会造成相关物质的物理或化学性质的剧烈变化。
超临界CO2流体的温度和压力的微小变化，都会引起流体体积及密度的大幅度变化。
利用超临界流体的特性，在高密度(低温、高压)下萃取分离物质，然后稍微提高温度或降低压力，就可以将萃取剂与待分离物质分离。
超临界流体萃取技术可萃取高沸点、难挥发物质，常用的CO2，其临界温度低、无毒、无臭、无公害，是一种环境友好的分离技术；超临界流体萃取技术具有萃取和分离的双重作用，物料无相变过程因而节能明显，工艺流程简单，萃取效率高，无有机溶剂残留，产品质量好，同时也是一种高效的廉价分类技术。
正是由于超临界流体萃取技术具有清洁、安全、高质、高效等诸多优点，它被誉为“超级绿色”技术。
因此，作为绿色分离技术的超临界流体萃取技术的发展前景非常广阔。
应用篇以下对超临界流体萃取技术的应用作些简单的介绍阐述：1.超临界流体萃取技术在环境工程中的应用1.1SCF技术在废水治理中的应用：1.1.1 SCF技术在高浓度有机废水处理中的应用利用CO2-SCF技术也可以用于处理含除草剂废水，通过采用直接接触法对除草剂废水进行超临界CO2净化的研究表明，利用超临界CO2净化来自芴丁酯生产装置的废水,可使芴醇含量降低0.2％；净化来自甜菜生产装置的废水，可使其COD降低22.O％；净化来自甲草胺生产装置的废水,可使其COD降低21.0％，甲草胺降低30.O％。
与传统方法相比,采用SCF技术无论在去除效果还是在投资操作费用方面，都优于其他方法。
1.1.2 SCF技术在低浓度有机废水处理中的应用利用CO2-SCF技术可以实现从含醇稀溶液中回收酒精,净化废水。
利用CO2-SCF技术处理含有机磷农药废水，在温度90℃、压力32.9MPa、萃取时间>40min的条件下，可将各种低浓度有机磷农药成分基本除尽。
此外，采用超临界CO2再生吸苯活性炭，再生效率随温度降低、压力升高而提高，低压下，温度的影响更为明显，随着压力的升高，各温度间再生效率的差距减小，16MPa、45℃时再生效率最高。
可见，超临界CO2萃取对吸苯活性炭的再生效果比较理想，在较温和的条件下就可达到较理想的再生效率，并且经多次循环使用再生后，活性炭仍能保持较高的吸附性能。
1.2SCF技术在固体废物处理中的应用：1.2.1 SCF技术在污泥处理中的应用利用CO2-SCF加入改性剂( 如丙烷三乙胺) 后对污泥进行萃取，能够使油泥的含油降至1％(质量)以下，可直接回炼，还可把废水中的有机物提取出来，而经CO2-SCF处理后的泥渣大多都能达到BDJLT(best demonstrated available technology)要求。
1.2.2 SCF技术用于污染土壤的处理土壤受多氯联苯(PCBs)污染后对环境安全和人体健康构成巨大的潜在威胁。
常规处理方法是将被PCBs污染的土壤用液氮冷冻后，送到专门工厂进行焚烧，该法处理费用昂贵，而使用CO2-SCF技术能经济快速地分离污染土壤中的全部PCBs，高效廉价。
1.3SCF技术在大气污染中（处理工业“三苯”废气）的应用：运用超临界态CO2再生活性炭法治理三苯废气，可完全再生活性炭；以超临界态的压缩CO2作萃取剂，对活性炭具有扩孔作用，可增加活性炭的吸附容量；并且可更充分的回收“三苯”溶剂。
2.超临界萃取技术在食品方面的应用2.1 植物油脂的萃取：植物种子富含油脂，传统的提取采用压榨法或溶剂萃取法。
用压榨法提取，油脂得率低；用有机溶剂提取时，油脂的收率大大提高，但存在溶剂回收和产品中溶剂残留等问题。
利用超临界CO2萃取得到的油品，油收率高，杂质含量低，色泽浅，并可省去后续的减压蒸馏和脱臭等精制工序。
与传统方法相比，提油脂后的残粕仍保留了原样，可以很方便地用于提取蛋白质、掺人食品或用作饲料。
2.2 色素的分离：超临界CO2流体萃取技术可以分离天然色素，随着合成色素的不安全性日益受到人们的重视，世界各国使用合成色素的种类日趋减少。
天然色素不仅使用安全，而且常有一定的营养价值，深受消费者喜爱。
2.3 磷脂的分离与提纯：磷脂普通存在于动植物的细胞中，是细胞膜、神经细胞及脑细胞的重要组成部分，也是生命的基础物质之一。
磷脂主要有卵黄磷脂和大豆磷脂。
传统的分离提纯方法有溶剂法和高温煎煮法。
溶剂法不仅会给卵磷脂和蛋白质带来难以除尽的有机溶剂，而且会造成环境污染；高温法易使磷脂分离，颜色加深，酸值升高。
利用卵磷脂通常不溶于超临界CO2中这一特性，采用超临界CO2去除蛋黄粉中的非目的产物--蛋黄油，然后用一定比例的乙醇溶解出卵磷脂，干燥得到产品。
2.4 分离提取高度不饱和脂肪酸：高度不饱和脂肪酸--二十碳五烯酸()和二十碳六烯酸()具有降血脂、防血栓、保护血管和增强血液流动的功能，被视为新一代治疗心脑血管疾病的药物。
但由于高度不饱和脂肪酸分子结构的特点，它们极易被氧化，易受光热破坏，传统的分离方法很难解决高浓度和的提取问题，因此采用超临界CO2分离和日益受到人们的重视，并取得良好的进展。
在鱼油中，和主要是以九油三醋的形式存在，并与其他脂肪酸一起结合在九油分子上。
鱼油的溶解度很低，更难将和从九油分子上解离下来而得以分离，只能萃取出鱼油中的色素、臭味物质(如醛类、酮类)以及其中部分游离脂肪酸。
因此，直接萃取鱼油实际上只能起到精制鱼油的作用。
一般把超临界萃取技术与其他分离技术(如尿素包合技术、蒸馏技术、树脂层析技术等)结合起来使用。
3.超临界流体萃取技术在现代中药提取中的应用3.1 萜类和挥发油的提取：萜类化合物是一类具有广泛生物活性的天然药物有效成分，植物中的挥发油大多富含萜和倍半萜类化合物。
大多数挥发油由于沸点较低，性质不稳定，用常规的水蒸气蒸馏，由于方法本身存在提取温度高、提取时间长，易破坏有效成分等缺陷，造成挥发油的分解或氧化，导致提取收率较低。
挥发油的分子量不大，且在超临界CO2流体中具有良好的溶解性能，因而多数可用超临界CO2流体直接萃取而得。
与传统的水蒸馏法相比，SCF法萃取的挥发油香气质量明显提高，提取的化学成分更高，效率更高、更灵敏。
3.2 生物碱的提取：生物碱是生物体内一类含氮有机物的总称，多数生物碱具有较复杂的含氮杂环结构和特殊而显著的生理作用，是中草药中的重要成分之一。
生物碱在天然植物体内以盐的形式存在，仅有少数碱性极弱的生物碱以游离态存在。
超临界CO2流体可适用于极性小的生物碱提取，如从长春花中提取长春碱和长春新碱；从秋水仙中提取秋水仙碱等。
3.3醌类化合物的提取：醌类化合物是一类分子中具有不饱和环二酮结构的有机化合物，包括苯醌、萘醌、菲醌等，具有抗菌、抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性。
由于醌类化合物极性较大，在应用SCF时一般压力较大，需加入适当的夹带剂。
在乙醇为夹带剂的条件下，其所得萃取物远优于乙醇提取工艺；与石油醚溶剂法比较，所得萃取物较多；与超声波提取法比较，两种方法无显著差异。
以甲醇为夹带剂，利用超临界CO2萃取技术易高效提取何首乌中的醌类活性成分。
超临界CO2萃取法具有速度快、收率高、后处理简单等优点。
4.超临界萃取技术在酿酒生产中的应用在发酵法生产酒精工艺流程中，精馏过程具有举足轻重的地位。
它不但决定了最终酒精产品的质量，而且控制着产品收率及公用工程消耗，堪称酒精生产过程的关键技术。
一般发酵醪液的酒精浓度为8％-12％，酒精产品必须浓缩95％，若用作燃料则应浓缩到99.5％以上。
传统的浓缩法是精馏法,即使最先进的精馏设备,精制每升酒精也需耗能5.57MJ，约占生产总能耗的60％～80％，成本较高。
因此，各国学者正在从不同的分离方法中探索浓缩高纯或无水乙醇。
近年来，国内外学者对不同超临界和亚临界溶剂流体的特殊相性质，以及对固体、液体的浸取和萃取进行了大量的研究工作，采用超临界CO2流体萃取乙醇-水溶液为重要的研究进展之一。
下图即是超临界乙醇脱水工艺流程图:酒精生产拥有丰富的CO2的资源,具有应用超临界CO2萃取技术得天独厚的资源优势。
展望篇基于超临界流体萃取技术具有传统萃取技术无法比拟的优势，兼备环境友好、高效廉价的特色，超临界流体萃取技术发展和应用越来越受到人们的关注。
同时临界流体萃取技术日趋成熟，相信在不久的未来，随着超临界流体萃取技术和准备的不断拓展和完善，在许许多多的方面都会有超临界流体萃取的技术影子，并会有“更上一层楼”的突破和进展！【参考文献】1.《超临界流体萃取技术在环境工程中的应用》，陈磊1，叶凡2 ，郑辛2 (1.广西大学，南宁530004 ；2.广西壮族自治区环境保护科学研究院，南宁530022)，新疆环境保护2008，3O(3)：32-34 2.《超临界流体萃取技术研究新进展》，张荔，吴也，肖兵，李晓东，陈洪(中国地质大学材料科学与化学工程学院，湖北武汉430074)3.《超临界流体萃取技术在食品中的应用研究》，杜方岭，王文亮，王兆华(山东省农科院原子能农业应用研究所，山东济南250100)4.《超临界流体萃取技术在中药研究中的应用及展望》，东北制药集团公司供销公司(110023)，赵宁，宋明丽5.《超临界流体技术在生物资源活性成分萃取中的应用及展望》，陈伟1，吴畏1，黄开华1，张红霞1，唐乐珊1，方亮2。