超临界萃取法
二氧化碳超临界萃取原理
二氧化碳超临界萃取原理
超临界萃取是一种高效的二氧化碳 (CO2) 提取方法，广泛应
用于食品、药物、化妆品和生物燃料等领域。
该方法的原理基于二氧化碳在超临界状态下的特殊性质。
超临界状态指的是二氧化碳在高压高温条件下达到了液-气临
界相点以上的状态。
在这种状态下，二氧化碳同时具备气体和液体的性质，具有较高的密度和低的粘度。
这种性质使得二氧化碳可以作为一种理想的溶剂，在超临界条件下用于提取物质。
超临界萃取的过程如下：首先，将待提取物质与二氧化碳进行混合，在高压高温下形成超临界混合物。
然后，通过控制温度和压力，调整二氧化碳的密度和溶解度，使其具有选定溶解度的能力。
接着，将超临界混合物通过特定的萃取器或反应器，使待提取物质溶解到超临界二氧化碳中。
最后，通过降压和调节温度，将溶解的物质从超临界二氧化碳中迅速释放出来，获得所需的提取物质。
超临界萃取的优点在于其操作简单、清洁环保，无需添加大量化学溶剂并能高效提取目标物质。
此外，超临界萃取还能够在较低温度下进行，减少了热敏性物质的降解风险。
此外，CO2是一种非常常见和廉价的物质，易于获取和处理。
综上所述，超临界萃取是一种基于二氧化碳的高效提取方法，利用超临界二氧化碳的特殊性质，能够在较低温度下高效提取目标物质，并且具有操作简单、环保等优点。
超临界萃取技术
1．超临界流体萃取的简介超临界流体萃取(Supercritical fluidextraction，简称SFE)是用超临界条件下的流体作为萃取剂，由液体或固体中萃取出所需成分(或有害成分)的一种分离方法。
超临界流体(Supercritical fluid，简称SCF)是指操作温度超过临界温度和压力超过监界压力状态的流体。
在此状态下的流体，具有接近于液体的密度和类似于液体的溶解能力，同时还具有类似于气体的高扩散性、低粘度、低表面张力等特性。
因此SCF具有良好的溶剂特性，很多固体或液体物质都能被其溶解。
常用的SCF有二氧化碳、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和氨等．其中以二氧化碳最为常用。
由于SCF在溶解能力、传递能力和溶剂回收等方面具有特殊的优点．而且所用溶剂多为无毒气体．避免了常用有机溶剂的污染问题。
早在100多年前，人们就观察到临界流体的特殊溶解性能，但在相当长时间内局限于实验室研究及石油化工方面的小型应用。
直到20世纪70年代以后才真正进入发展高潮。
1978年召开了首届专题讨论会，1979年首台工业装置投入运行，标志着超临界萃取技术开始进入工业应用。
超临界萃取之所以受到青睐，是由于它与传统额液-液萃取或浸取相比，有以下优点：①萃取率高；②产品质量高；③萃取剂易于回收；④选择性好。
1．超临界萃取的基本原理1．1．超临界流体特性所谓超临界流体（SCF），是指一类压强高于临界压强Pc,温度高于临界温度Tc，的流体，这种流体既不是液体，也不是气体，是一类特殊的流体。
超临界流体的物性较为特殊。
表1将超临界流体的这些物性与气体、液体的表1超临界流体的物性及与普通流体物性的比较相应值作了比较。
从表中可以看出：①超临界流体的密度接近于液体密度，而比气体密度高得多。
另一方面．超临界流体是可压缩的，但其压缩性比气体小得多；②超临界流体的扩散系数与气体的扩散系数相比要小得多，但比液体的扩散系数又高得多；③超临界流体的粘度接近于气体的粘度，而比液体粘度低得多。
超临界萃取技术
超临界萃取技术1．超临界流体萃取的简介超临界流体萃取(Supercritical fluidextraction，简称SFE)是用超临界条件下的流体作为萃取剂，由液体或固体中萃取出所需成分(或有害成分)的一种分离方法。
超临界流体(Supercritical fluid，简称SCF)是指操作温度超过临界温度和压力超过监界压力状态的流体。
在此状态下的流体，具有接近于液体的密度和类似于液体的溶解能力，同时还具有类似于气体的高扩散性、低粘度、低表面张力等特性。
因此SCF具有良好的溶剂特性，很多固体或液体物质都能被其溶解。
常用的SCF有二氧化碳、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和氨等．其中以二氧化碳最为常用。
由于SCF在溶解能力、传递能力和溶剂回收等方面具有特殊的优点．而且所用溶剂多为无毒气体．避免了常用有机溶剂的污染问题。
早在100多年前，人们就观察到临界流体的特殊溶解性能，但在相当长时间内局限于实验室研究及石油化工方面的小型应用。
直到20世纪70年代以后才真正进入发展高潮。
1978年召开了首届专题讨论会，1979年首台工业装置投入运行，标志着超临界萃取技术开始进入工业应用。
超临界萃取之所以受到青睐，是由于它与传统额液-液萃取或浸取相比，有以下优点：①萃取率高；②产品质量高；③萃取剂易于回收；④选择性好。
1．超临界萃取的基本原理1．1．超临界流体特性所谓超临界流体（SCF），是指一类压强高于临界压强Pc,温度高于临界温度Tc，的流体，这种流体既不是液体，也不是气体，是一类特殊的流体。
超临界流体的物性较为特殊。
表1将超临界流体的这些物性与气体、液体的表1超临界流体的物性及与普通流体物性的比较ρ(k g﹒m-3) D(m2﹒s-1) μ(Pa﹒s)气体（0.1Mpa,15～30℃）0.6～2 （0.1～0.4）×10-4（0.1～0.3）×10-4液体600～1600 （0.02～（0.02～（0.1Mpa,15～30℃）0.2）×10-80.3）×10-2超临界流体，P=Pc，T=Tc 200～500 7×10-8（0.1～0.3）×10-4P=4Pc，T=Tc 400～900 2×10-8（0.3～0.9）×10-4相应值作了比较。
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。
SFE(超临界二氧化碳萃取)
超临界二氧化碳萃取
超临界二氧化碳萃取（Supercritical Carbon Dioxide Extraction，简称SFE）是一种利用超临界二氧化碳提取天然物质的独特工艺。
超临界二氧化碳是一种介于气态和液态之间状态的物质，具有高溶解力、低表面张力、低粘度和可调节性等特点，在低温下能够较快地将有机物质从天然源中提取。
SFE工艺主要包括三个步骤：加压、扩散和减压。
首先，将二氧化碳压缩至超临界状态（大约50℃和3000 psi）；然后，将超临界二氧化碳通过特制的萃取釜与天然源接触，将天然物质中可溶解的成分提取出来；最后，通过减压，将萃取物质从二氧化碳中分离出来。
整个过程中，温度、压力、流量等参数都可以精密控制，以确保最佳的萃取效果。
SFE有以下优点：一是绿色环保，使用超临界液体作为萃取介质，使得萃取过程中无需使用有毒有害的有机溶剂；二是提取效率高，由于超临界二氧化碳具有较高的溶解力，所以可以将极低浓度的活性成分（如植物中的活性成分、香料、药品等）高效提取出来；三是生产成本低，不需要大量的化学品，节省能源，因此具有较好的经济性。
超临界二氧化碳萃取目前广泛应用于食品、药品、香料、色素等行业。
例如，SFE可以从植物、动物中提取出天然活性成分，如咖啡因、芝麻酚、黄酮、萜烯等；在化妆品、食品、药品行业中可以从香料、色素等中萃取出高品质的成分，具有广泛的应用前景。
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。
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
超临界流体萃取技术及其应用简介
超临界流体萃取技术及其应用简介一、本文概述《超临界流体萃取技术及其应用简介》一文旨在全面介绍超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction，简称SFE）这一先进的分离和提取技术，以及其在各个领域的广泛应用。
本文将概述超临界流体萃取技术的基本原理、特点、优势以及在实际应用中的成功案例，从而揭示这一技术在现代科学和工业中的重要地位。
超临界流体萃取技术利用超临界流体（如二氧化碳）的特殊性质，通过调整压力和温度实现对目标组分的有效提取。
与传统的提取方法相比，超临界流体萃取具有操作简便、提取效率高、溶剂残留低、环境友好等诸多优点，因此受到广泛关注。
本文将从理论基础入手，详细阐述超临界流体萃取技术的原理及其在不同领域的应用。
通过案例分析，我们将展示这一技术在医药、食品、化工、环保等领域取得的显著成果，以及其对现代工业发展的推动作用。
我们将对超临界流体萃取技术的发展前景进行展望，以期为读者提供全面的技术信息和应用参考。
二、超临界流体萃取技术的基本原理超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction，简称SFE）是一种先进的提取分离技术，其基本原理是利用超临界状态下的流体作为萃取剂，从目标物质中分离出所需组分。
超临界流体指的是在温度和压力超过其临界值后，流体既非液体也非气体的状态，具有介于液体和气体之间的独特物理性质，如密度、溶解度和扩散系数等。
在超临界状态下，流体对许多物质表现出很强的溶解能力，这主要得益于其特殊的物理性质。
通过调整温度和压力，可以控制超临界流体的溶解能力和选择性，从而实现对目标组分的有效提取。
常用的超临界流体包括二氧化碳（CO₂）、乙烯、氨等，其中二氧化碳因其无毒、无臭、化学性质稳定且易获取等优点，被广泛应用于超临界流体萃取中。
在超临界流体萃取过程中，目标物质与超临界流体接触后，其中的目标组分因溶解度差异而被选择性溶解在超临界流体中。
超临界萃取法
（2）温度的影响（1）
● 萃取温度的变化也会改变超临界流体萃取的能力， 它体现在影响萃取剂的密度和溶质的蒸汽压两个因 素。
① 在低温区（仍在临界温度以上），温度升高降低流 体密度而溶质蒸汽压增加不多，因此萃取剂的溶解 能力降低，升温可以使溶剂从流体萃取剂中析出；
温度的影响（2）
② 温度进一步升高到高温区时，虽然萃取剂密度进 一步降低，但溶质的蒸汽压迅速增加起了主要作 用，因而挥发度提高，萃取率反而增大。
越完全，效率也越高。
（4）其他溶剂的影响
在超临界流体中加入少量其他溶剂可改变它对 溶质的溶解能力。通常加入量不超过10％而且以极 性溶剂如甲醇、异丙醇等居多。加入少量的其他溶 剂可以使超临界萃取技术的适用范围扩大到极性较 大的化合物。
应 用（1）
超临界萃取分离法具有高效、快速、后处理简单 等特点，它特别适合于处理烃类及非极性酯溶化合物 ，如醚、酯、酮等。即有从原料中提取和纯化少量有 效成分的功能，又能从粗制品中除去少量杂质，达到 深度纯化的效果。
3、超临界萃取技术特点
可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效 地防止了热敏性物质的氧化和逸散；
不用有机溶剂, 防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染, 是100%的纯天然；（环境友好）
萃取和分离合二为一，压力下降能使CO2与萃取物迅速成为两 相（气液分离）而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较 少，节约成本；
作有一定的危险性，而且成本较高，所以限制其广泛应用。
为什么选择CO2超临界流体作为萃取剂
（i）临界温度低（31.3°C）适于分析热不稳定性样品 （ii）无毒，对人体无害，易纯化获得高纯度，可达
99.999%。 （iii）CO2 隋性气体，适于多种检测器,并在190 nm以上
超临界萃取技术
02
萃取条件优化
通过实验确定最佳的萃取压力、温 度、流速等条件。
产物收集
将分离后的产物进行收集和纯化。
04
实验设备与操作规范
1 2
萃取设备
超临界萃取装置，包括萃取柱、高压泵、加热器 、冷却器等部件。
操作规范
严格遵守设备操作规程，确保实验过程的安全和 稳定。
3
设备维护
定期对设备进行清洗和维护，确保设备的正常运 行。
食用色素提取
从天然材料中提取食用色素，用于食品加工和染色。
功能性食品成分提取
提取具有特定功能的食品成分，如抗氧化剂、益生菌等。
化工领域
精细化学品合成
利用超临界萃取技术合成 精细化学品，如染料、涂 料等。
高分子材料合成
合成高分子材料，如聚合 物、橡胶等。
环保化学品合成
合成环保化学品，如溶剂 、燃料等。
萃取剂的选择与使用
萃取剂选择
选择合适的萃取剂是超临界萃取技术的关键。常用的萃取剂 包括二氧化碳、乙醇、丙酮等。根据目标成分的性质和萃取 要求，选择合适的萃取剂可以提高萃取效率和纯度。
萃取剂使用
在使用超临界萃取技术时，需要将萃取剂与目标成分混合物 充分接触，以保证目标成分的溶解和萃取。同时，需要控制 温度和压力等参数，以保证萃取过程的顺利进行。
其他领域
环境科学
用于处理和回收废物、废水等环境污染问题。
能源领域
用于提取和分离燃料中的有效成分。
材料科学
用于合成和加工新材料。
04
超临界萃取技术优势 与局限性
技术优势
高效性
01
超临界萃取技术能够在短时间内从天然产物中提取出高纯度的
有效成分。
节能环保
超临界萃取的原理和应用
超临界萃取的原理和应用1. 什么是超临界萃取超临界萃取是一种可控的物质分离技术，它利用超临界流体作为萃取剂，在超临界状态下实现物质的分离和回收。
超临界流体是介于气体和液体之间的状态，具有较高的溶解能力和渗透能力。
超临界萃取主要应用于化学、食品、医药等产业，具有高效、环保、无残留等优点。
2. 超临界萃取的原理超临界萃取利用物质在超临界状态下的性质，通过调节温度和压力，使物质从固体或液体转化为超临界流体。
在超临界状态下，物质的密度和粘度减小，扩大了物质和溶剂之间的接触面积，从而提高了分离效率。
超临界萃取的原理主要包括以下几个方面：•溶解能力增强：超临界流体的密度和粘度较低，分子间距离较大，使得超临界流体具有较强的溶解能力，能够高效地溶解物质。
•传质速度快：超临界流体的扩散系数较大，传质速度快，利于物质的分离和回收。
•可控性强：通过调节温度和压力，可以控制超临界流体的物性参数，从而对物质的分离过程进行调控。
•无残留：超临界流体在正常环境下转化为气体，不留下残留物，对环境友好。
3. 超临界萃取的应用超临界萃取技术在多个领域都得到了广泛应用，以下列举了一些典型的应用案例：3.1 药物提取超临界萃取技术可用于药物的提取和纯化过程。
通过调节超临界流体的温度和压力，可以选择性地提取目标药物，并去除其他杂质。
这种方法不仅效率高，而且对药物结构没有破坏，避免了传统提取方法中可能存在的热力学或化学反应。
3.2 天然气和石油萃取超临界萃取技术被广泛用于天然气和石油的分离和提纯过程。
通过调节超临界流体的物性参数，可以高效地分离出石油中的混合物，如石脑油、甲烷等。
这种方法操作简单，无需添加其他化学物质，不会对环境造成污染。
3.3 食品加工超临界萃取技术在食品加工领域也得到了广泛应用。
通过超临界萃取技术，可以从天然植物材料中提取出天然色素、香料和营养成分。
与传统提取方法相比，超临界萃取不会破坏原料中的活性成分，还可以避免使用有害溶剂，提高了食品加工的安全性和质量。
第五章 超临界流体萃取技术
Supercritical F1uid Extraction
一、概述
二、超临界流体萃取原理 三、SFE萃取的基本流程 四、 SFE萃取的特点 五、 应用
一、概述
超临界流体萃取 (Supercritical luidExtraction，SFE) 是一种新型的萃取分 离技术。 超临界流体萃取是利用流体在临界点 附近某一区域内，与待分离混合物中的溶 质具有异常相平衡行为和传递性能，且它 对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相 当宽的范围内变动,利用这一特性而达到溶 质分离的一项技术。
合物是可溶的。
※分子量很低的极性有机物
(如羧酸)是可溶的。酰胺、脲、 氨基甲酸乙酯、偶氮染料的溶解性较差。
※ 极性基团 (如羧基、羟基、氮)的增加通 常会降低有机物的溶解性。 ※ 脂肪酸及其甘油三酯具有低的溶解性 ※ 甲酯化作用可增强脂肪酸的溶解性。 ※ 同系物中溶解度随分子量的增加而降低。 ※ 生物碱、类胡萝卜素、氨基酸、水果酸 和大多数无机盐是不溶的。
超临界流体兼有液体和气体的双重特性，扩散系 进高效分离过程实现。
一些超临界流体的性质
超临界流体的主要特性
1 密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和 温度微小变化可导致其密度显著变化 2 粘度接近于气体，具有很强传递性能和运动速 度 3 扩散系数比气体小，但比液体高一到两个数量 级； 4 SCF的介电常数，极化率和分子行为与气液两 相均有着明显的差别; 5 压力和温度的变化均可改变相变
2.超临界流体的传递性质 ������ ������ 由于超临界流体的自扩散系数 大，粘度小，渗透性好，与液体萃取相 比，可以很快地完成传质，达到平衡， 促进高效分离过程的实现。 3.超临界流体的溶解能力 超临界流体的溶解能力，与密度有 很大关系，在临界区附近，操作压力和 温度的微小变化，会引起流体密度的大 幅度变化，因而也将影响其溶解能力。
述超临界流体萃取与普通萃取的相同点和异同点
超临界流体萃取（SFE）和普通萃取（SE）是两种常用的提取分离技术，它们在提取天然产物、化学品和药物等领域发挥着重要作用。
本文将就超临界流体萃取与普通萃取的相同点和异同点进行深入探讨，以期为读者提供更全面的认识和理解。
一、相同点1. 提取原理相似超临界流体萃取和普通萃取在提取原理上有一定的相似性。
两种方法都是利用流体与被提取物质之间的相互作用，通过渗透、扩散等物理化学过程将目标物质从原料中提取出来。
2. 应用领域广泛SFE和SE在食品加工、天然药物提取、环境监测等领域均有广泛的应用。
无论是萃取食用油中的脂肪酸、从中草药中提取活性成分，还是提取土壤和水样中的有机污染物，SFE和SE都能够发挥作用，为不同的领域提供技术支持。
二、异同点1. 工作条件不同超临界流体萃取是在超临界状态下进行的，常用的超临界流体包括二氧化碳、乙烷等。
而普通萃取则是在常温常压下进行的，主要使用有机溶剂如乙醇、丙酮等。
由于工作状态的不同，SFE通常需要较高的压力和温度条件，而SE则更容易实施。
2. 萃取效率不同在一些特定的情况下，超临界流体萃取的效率比普通萃取更高。
因为超临界流体的运动速度和扩散能力较大，能够更快速地渗透至被提取物质内部，从而提高了萃取效率。
超临界流体的密度可调性和选择性也使得SFE在一些情况下具有更高的选择性。
3. 安全环保性不同相比普通萃取，超临界流体萃取更加环保。
超临界流体通常是可再生的、无毒无害的，因此其在萃取过程中不会对环境产生污染，也不会对人体造成危害。
而普通萃取所使用的有机溶剂则可能存在毒性和蒸发性，对环境和人体都会带来一定的风险。
4. 成本问题从成本角度考虑，超临界流体萃取相较于普通萃取而言成本更高。
超临界流体设备的投资和维护成本都相对较高，同时超临界流体本身也具有一定的成本。
而普通萃取所需的设备和溶剂成本相对较低，使用更加便利，因此在一些成本敏感的场合更容易得到应用。
三、结论超临界流体萃取与普通萃取各有其独特的优势和不足，其选择应该根据具体情况进行综合考量。
超临界萃取——工艺流程
2
(1)等温变压法：依靠压力变化的萃取分离法。 萃取剂经压缩达到最大溶解能力的状态点(即超临界状态)后
加入到萃取器中与物料接触进行萃取。 在一定温度下，当萃取了溶质的超临界流体通过膨胀阀进入
分离槽后，压力降低，被萃取组分在超临界流体中的溶解度降低， 使其在分离器中析出。
溶质由分离器下部取出，气体经压缩机返回萃取器循环使用。 萃取釜与分离釜温度（基本）相等。
精制产物
图2 装有多孔塔盘的液相原料萃取系统及塔盘结构
2021/8/2
1.电容传感器 2. 塔盘
15
固物料的超临界流体萃取系统
1．普通的间歇式萃取系统
回流头T
2
1
3
54
2
2
1
3
6
5
4
（a）
（b）
1
图1.几种典型的间歇式萃取系统 （a）单级分离 （b）两级分离 （c）精馏+分离 1.萃取釜 2.减压阀 3.分离釜 4.换热器 5.压缩机
6.分离釜 7.精馏柱
2021/8/2
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（c）
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3. 超临界萃取设备及连续化进料装置的探索
间歇式萃取器：
萃取器——装置的核心部分，它 必须耐高压、腐蚀，密封可靠， 操作安全。
目前大多数萃取器是间歇式的静 态装置，装卸料必须打顶盖，为 提高操作效体物料时，萃取器内加入 螺旋填料；萃取固体物料时，将 填料取出，代之以不锈钢提篮， 物料加入篮内。
2021/8/2
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快开式萃取器：
萃取某些不易进行粉碎预处 理的固体物料(例如某些必须 保持纤维结构不发生变化的 天然产品)，需要打开萃取器 的顶盖加料和出料，进行间 歇生产。为了提高生产效率， 萃取器顶盖须设计成快开式 结构。
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7.影响因素
(1) 压力的影响 压力的改变会使超临界流体对物质的溶解能力
发生很大的改变。利用这种特性，只需改变萃 取剂流体的压力，就可把试样中的不同组分按 它们在流体中溶解度的大小的不同萃取分离出 来。在低压下溶解度大的物质先被萃取，随着 压力的增加，难溶物质也逐渐与基体分离。
1、概述
超临界流体：在高于临界压力与临界 温度时，物质的一种状态。它们的物 理性质介于液体和气体之间。
超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction, SFE)是用超临界流体作为 萃取剂进行萃取的一种技术。由于超 临界流体有好的溶解力和扩散系数， 容易渗透到固体的孔隙中，快速进行 两相平衡交换大大提高萃取效率和速 度，成为样品预处理与各种色谱方法 联用的重要手段。
超临界萃取分离法
(Supercritical Fluid Extraction, SFE)
超临界流体萃取发展简史
1887年，Hannary和Hogarth首次报道了超临界乙醇溶解 金属卤化物的现象。
1943年，Messmore首次提出利用压缩气体的溶解力作为 分离过程基础，从而才发展出一种新的分离方法 —SFE法。
3、超临界萃取装置（3）
HA120-50-01 超临界萃取装置 南通华兴石油仪器有限公司
4、超临界萃取流程示意图
加
萃
萃
冷凝器
热 器
取
取
器
器
分
贮
离
槽
器
提携剂
CO2贮槽
补充CO2
萃取产物
图4-1 一种固体物料的SCFE流程示意图
5．超临界流体萃取分离流程（1）
（1）超临界流体发生源 由萃取剂贮槽、高压泵及其他附属装置组成。其功
（2）温度的影响（1）
● 萃取温度的变化也会改变超临界流体萃取的能力， 它体现在影响萃取剂的密度和溶质的蒸汽压两个因 素。
① 在低温区（仍在临界温度以上），温度升高降低流 体密度而溶质蒸汽压增加不多，因此萃取剂的溶解 能力降低，升温可以使溶剂从流体萃取剂中析出；
温度的影响（2）
② 温度进一步升高到高温区时，虽然萃取剂密度进 一步降低，但溶质的蒸汽压迅速增加起了主要作 用，因而挥发度提高，萃取率反而增大。
超临界萃取技术特点
CO好 低2是，一同种时不，活CO泼2的价气格体便，宜萃，取纯过度程高不，发容生易化取学得反，应所,以安成全本性较 压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通过改变温度或
压力达到萃取目的。因此工艺简单易掌握，而且萃取速度 快。
超临界流体提取装置较复杂，不适合分析水样，且在高压下操
1955年，Todd和Elgihj研究了脂肪酸和高分子醇在超临界 乙烯中的溶解性和相平衡，提出可以利用超临界 密度的改变对组分进行萃取的观点。
50年代，美国的Kerr－McGee精炼公司发展了一种渣油 的超临界流体萃取过程。
1962年，开始用于分析，建立超临界流体色谱（SFC）
超临界流体萃取发展简史
③ 吸收管和收集器的温度 吸收管和收集器的温度也会影响到回收率，因为萃 取出的溶质溶解或吸附在吸收管内，会放出吸附 或溶解热降低温度有利于提高回收率。
（3）萃取时间的影响
● 萃取的时间取决于两个因素： ① 被萃取物在流体中的溶解度，溶解度越大，萃取
效率越高，速度也越快； ② 被萃取物在基体中的传质速率，速率越大，萃取
2、基本原理
① 超临界流体萃取分离法是利用超临界流体做萃取剂 在两相之间进行的一种萃取方法。
② 超临界流体是介于气液之间的一种物态，它只能在 物质的温度和压力超过临界点时才能存在。
③ 超临界流体的密度大，与液体相仿，所以它与溶质 分子的作用力很强，很容易溶解其他物质。
④ 另一方面，它的粘度较小，接近气体，传质速率很 高；加上表面张力小，容易渗透固体颗粒，保持较 大的流速，使萃取过程在高效、快速、经济的条件 下完成。
分析样品。
6、超临界流体萃取分离的操作 方式(2)
（2） 静态法是将萃取的试样“浸泡”在超临 界流体内，经过一段时间后再把萃取剂流体输 入吸收管，适合于萃取与试样基体较难分离或 在萃取剂流体内溶解度不大的物质，也适合于 试样基体较为致密、超临界流体不易渗透的情 况。
6、超临界流体萃取分离的操作 方式（3）
2、基本原理
超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶 解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流 体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临 界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大 小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然 ，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但 可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压 、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质 则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超 临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。
中强极性样品。 （v）价格便宜。 缺点为极性太弱，对极性化合物溶解力差。
水：23.5 各种具有液 体密度的压 缩气体与液 体的溶剂力 比较分度表
2．SFE优点
（1）快速
由于萃取过程的动力学可知，传质阻力最终决定萃取的速度。
超临界流体的密度是气体的100－1000倍，和液体相近。因此， 它具有和液体相似的溶剂力。扩散系数是液体的10－100倍，使 得其对基体有很强的穿透能力。因此，溶质的传质阻力较小， 可以获得快速高效的分离，通常仅需10－60分即可完成。
能是将萃取剂由常温常压态转化为超临界流体。 （2）超临界流体萃取
由试样萃取管及附属装置组成。处于超临界态的 萃取剂在这里将被萃取的溶质从试样基体中溶解出来 随着流体的流动使含被萃取溶质的流体与试样基体分 开。
5、超临界流体萃取分离流程（2）
（3）溶质减压分离部分 由喷口及吸收管组成。萃取出来的溶质及流
3、超临界萃取技术特点
可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效 地防止了热敏性物质的氧化和逸散；
不用有机溶剂, 防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染, 是100%的纯天然；（环境友好）
萃取和分离合二为一，压力下降能使CO2与萃取物迅速成为两 相（气液分离）而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较 少，节约成本；
（8）易于从复杂体系中分离目标物
2．超临界流体萃取中萃取剂的选择
① 超临界流体萃取中萃取剂的选择随萃取对象的 不同而改变；
② 通常用二氧化碳作超临界流体萃取剂分离萃取 低极性和非极性的化合物；
③ 用氨或氧化亚氮作超临界流体萃取剂分离萃取 极性较大的化合物。
3．超临界萃取装置ห้องสมุดไป่ตู้
3、超临界萃取装置（2）
（4）易于在线联用，实现自动化. 超临界流体萃取与 其它分析方法联用，消除了样品可能发生的损失、 降解和污染，而可以缩短分析时间。
（5）基本解决了溶剂对环境的污染。大多数SFs相对 惰性、纯净、无毒。
（6）效率高，费用低。
（7）有利于萃取受热不稳定的物质。CO2和N2O具有 低的临界温度(分别是31℃和36℃，选用这些低临 界温度的超临界萃取，就可以在较低温度下萃取 热不稳定化合物，但CO2安全性好。
超临界萃取基本原理
萃取 选择性萃取
分离提纯
基本原理
扩 通散 过改力体变超系系 扩T临压数 散、界力大 、P流增可， 溶体加改粘解随 而变度、着 极溶小分密 性解闭 增能 配大等，利作用用程序升压可将
改变体不系同温极度性或的压成分力进，行使分被 萃取部的提分取析。物析出，达到 提取和分离的目的。
萃取 + 富集
多环芳烃 杀虫剂 蜡 脂肪 烷烃
SFE vs. Soxhlet Extraction (per extraction)
15minutes
24 hours
15minutes
24 hours
45minutes
16 hours
10-40minutes
7 hours
15minutes
48 hours
（2）萃取过程易于控制并具有选择性 温度恒定，压力降低：萃取倾向于弱极性的分析物；
应 用（2）
超临界流体萃取的另一个特点是它能与其他仪器 分析方法联用，从而避免了试样转移时的损失， 减少了各种人为的偶然误差，提高了方法的精密 度。
发展趋势与值得深入研究的课题
研究和使用不同超临界流体和各种改性剂以扩大超 临界流体萃取的应用面；
研究联用技术的接口； 发展微型SFE系统，可分析微量样品； 与其它样品制备方法相联，以便更好地净化或浓缩
压力升高：萃取倾向于强极性和高分子量的分析物
压力和温度的较小变化都会使其密度（溶剂力）有很大 变化。所以通过改变萃取压力和萃取温度，可改变SFs的 溶剂力，从而实现对特定组分的萃取。这个特性还允许 我们在不同的压力下萃取一个复杂样品，从而实现选择 性萃取。
（3）后处理简单，即萃取物易于和二氧化碳分离 溶剂萃取在分析痕量有机物时需要浓缩，这样费时，而且 还会引起挥发性物质的损失。反之，一些SFs在室温时是 气体（如CO2），浓缩步骤可以大大简化。
70年代，SFE工作的中心逐渐转移到食品工业中，建立 从天然产品中提取有效成分或脱除有害物质的工 艺流程，其中包括对咖啡、茶、烟草和香料的 SFE。
80年代，发展迅速，成为分析化学中一种新的样品制备 手段。
90年代，对各种环境中微量污染物的萃取成为SFE应用 的热点。
21世纪，SFE在环境分析、食品分析与安全、手性药物 分析等发挥着重要作用。
体，必须由超临界态经喷口减压降温转化为常温 常压态，此时流体挥发逸出，而溶质吸附在吸收 管内多空填料表面。用合适溶剂淋洗吸收管就可 把溶质洗脱收集备用。