超临界CO2流体法提取咖啡因
超临界CO2萃取咖啡
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咖啡因的萃取
超临界CO 超临界CO2萃取最早大规模工业化应用于脱去咖啡豆中的 咖啡因，后来也应用于茶叶的中咖啡因的萃取。咖啡因是 一种中枢神经兴奋药物，萃取的咖啡因可以作为药物应用。 传统的方法采用的是溶剂萃取技术，这种方法存在溶剂残 留、萃取率低等问题。 超临界CO 超临界CO2流体萃取技术的应用解决了这些问题，产品的 的纯度大大增加。而CO 的纯度大大增加。而CO2具有易与溶质分离、无毒等优点， 更重要的是反映条件比较温和，对于设备的要求不是特别 的高，可以应用于大规模的生产。 。
• 缺点：
• 萃取物分子量大于500，需要夹带剂或在很高的压力下进 萃取物分子量大于500，需要夹带剂或在很高的压力下进 •
行，这就需要选择合适的夹带剂或增加高压设备； 对于成分复杂的原料，单独采用超临界CO 对于成分复杂的原料，单独采用超临界CO2流体萃取技术 往往不能满足对分离纯度的要求，需要与其他的分离手段 联用； CO2的临界压力偏高，增大了设备的固定投资
萃取步骤及洗脱装置流程图
步骤：咖啡豆倒入萃取釜中，然后通入超临界CO2流体进 步骤：咖啡豆倒入萃取釜中，然后通入超临界CO2流体进 行萃取，萃取物质经过分离装置后，咖啡因被水洗脱，二 氧化碳继续循环，有时用活性炭代替水，用以洗脱咖啡因。
影响超临界CO 影响超临界CO2萃取的的因素
• 萃取压力 • 萃取温度 • 萃取时间 • CO2的流量 • 物料的性质 • 夹带剂的使用
超临界CO2流体萃取技术的展望 超临界CO2流体萃取技术的展望
• 长期以来，对超临界流体萃取技术的产业化，主要是单纯
超临界CO2的间隙式萃取，处理的物料也多以固体植物为 超临界CO2的间隙式萃取，处理的物料也多以固体植物为 主，得到的几乎都是粗提混合物。为了得到高纯度的产品， 德国、日本、澳大利亚、意大利等国用于精制天然维生素 -E、精油脱萜、提取高纯的不饱和脂肪酸等；法国用于从 啤酒及葡萄酒中分离乙醇制备无醇啤酒及无醇葡萄酒。超 临界多元流体和在超临界流体中添加夹带剂，具有从量变 到质变的区别，具体体现在超临界多元流体的分步选择性 萃取、重组萃取及精馏萃取新工艺，可用于复方中成药、 民族药新制剂的加工，保健食品的加工，烟草深加工，茶 叶深加工，海洋生物资源深加工。
超临界二氧化碳萃取在食品工业中的应用
超临界二氧化碳萃取在食品工业中的应用超临界二氧化碳（Supercritical carbon dioxide, SC-CO2）萃取技术是一种在食品工业中广泛应用的新型技术。
它利用高温高压下的超临界二氧化碳作为溶剂，对食品原料进行提取和分离，以提取出有用的成分。
本文将探讨超临界二氧化碳萃取技术在食品工业中的应用。
超临界二氧化碳萃取技术在食品工业中的一个重要应用是咖啡因的提取。
咖啡因是咖啡和茶中的重要成分，但过多的摄入会对人体健康造成一定的影响。
因此，食品工业需要对咖啡因进行提取和分离。
传统的提取方法通常使用有机溶剂，如乙醇和丙酮，但这些溶剂在提取过程中可能残留在食品中，对人体健康不利。
而超临界二氧化碳萃取技术具有溶剂残留少、操作简便等优点，被广泛应用于咖啡因的提取。
通过调节超临界二氧化碳的温度和压力，可以实现咖啡因的高效提取和分离，同时不会对咖啡因的化学性质造成破坏。
超临界二氧化碳萃取技术还可以应用于天然色素的提取。
天然色素是食品中的一类重要添加剂，可以为食品增添色彩，提升食品的吸引力。
传统的天然色素提取方法通常使用有机溶剂，但这些有机溶剂对环境有一定的污染，并且在提取过程中可能会破坏天然色素的结构和性质。
而超临界二氧化碳萃取技术可以在较低的温度和压力下实现对天然色素的高效提取，而且提取出的天然色素更加纯净，对食品的色泽稳定性较好。
超临界二氧化碳萃取技术还可以应用于植物油的提取。
植物油是食品加工中常用的原料，传统的植物油提取方法通常使用有机溶剂，但这些溶剂在提取过程中容易残留在植物油中，对人体健康不利。
而超临界二氧化碳萃取技术可以在较低的温度和压力下实现对植物油的高效提取，同时不会对植物油的品质和营养成分造成破坏，提取出的植物油更加纯净和健康。
超临界二氧化碳萃取技术还可以应用于食品中有害物质的去除。
食品中可能存在一些有害物质，如农药残留、重金属等。
传统的去除方法通常使用有机溶剂或热处理，但这些方法存在操作复杂、效果不佳等问题。
超临界二氧化碳流体提取咖啡因研究进展
硕 的 临 界 压 力 为 ７ ４ ＭＰ ， 比较 适 合 于 工 业 化 过 ． ａ
程 。 （ ） 氧化 碳 便 宜 、 得 ， 有 机 溶剂 相 比有 较 ４二 易 与 低 的 运 行 费 用 。 （ ） 氧 化 碳 无 毒 、 性 、 于分 离 ， ５二 惰 易
【 摘
要 】 绍 了超 临 界 流 体 萃 取 技 术 ， 述 了 超 临 界 二 氧 化 碳 流 体 提 取 咖 啡 因 研 究 进 展 ， 对 其 中 的 一 些 具 有 代 表 性 的 介 综 并
工 艺 进 行 了详 细 的 阐 述 和 评 价 。 【 键 词 】 啡 因 ； 临 界 流 体 ； 取 关 咖 超 萃
ｌ＋４ ＇ １
ｔ ＋ ６
ｉ 简称 Ｓ Ｆ） １ 这 种 超 临 界 流 体 萃 取 技 术 是 利 用 ｄ， Ｃ ｕ。
处 于 临 界 压 力 和 临 界 温 度 以上 的 流 体 具 有 特 异 增加 的溶 解 能力 而形 成 的 一种 化 工 分 离 技 术 。 咖 啡 因 （ ａｆｉ ｅ 的化 学 名 称 为 １ ３ ７ ｃ ｆｅｎ ） ， ， 一三 甲基
一
１２ 超 临 界 流 体 的 选择 ．
典 型 的 超 临 界 流 体 在 环 境 条 件 下 是 气 体 ，在 自 身 临 界 温 度 以 上及 临 界 压 力 以上 的 条 件 下 被 保 存 。
一
般 使 用 的 超 临 界 流 体 包 括 二 氧 化 碳 、 气 、 氧化 氮 一
是 人 工 合 成 Ｈ 。由于 人 们 对 于 “ 色 食 品” 渴 求 ， １ 绿 的 国 内外 相 继 开 发 从 植 物 体 中提 取 天 然 咖 啡 因 的工 艺
超临界流体萃取的工作原理及应用
超临界流体萃取的工作原理及应用高等生化分离技术112300003 林兵一、超临界流体萃取的概念超临界流体(SCF)是指状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点—临界点后的流体。
超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，无相之境。
超临界流体萃取(SFE)是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术，兼有蒸馏和液液萃取的特征。
二、超临界流体萃取的理论原理1.任何一种物质都存在三种相态:气相、液相、固相。
2.液、气两相成平衡状态的点叫临界点。
在临界点时的温度和压力分别称为临界温度Tc和临界压力Pc。
不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
3.物质的临界状态是指其气态与液态共存的一种边缘状态。
在此状态中，液体的密度与其饱和蒸汽的密度相同，因此界面消失。
利用此原理诞生了超临界流体萃取技术。
三、超临界流体萃取的技术原理(CO2为例)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CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
超临界CO2是指处于临界温度与临界压力（称为临界点）以上状态的一种可压缩的高密度流体，是通常所说的气、液、固三态以外的第四态，其分子间力很小，类似于气体，而密度却很大，接近于液体，因此具有介于气体和液体之间的气液两重性质，同时具有液体较高的溶解性和气体较高的流动性，比普通液体溶剂传质速率高，并且扩散系数介于液体和气体之间，具有较好的渗透性，而且没有相际效应，因此有助于提高萃取效率，并可以大幅度节能。
超临界CO2的物理化学性质与在非临界状态的液体和气体有很大的不同。
超临界CO2萃取茶叶中咖啡因的实验研究
度 、 力对 萃取 结 果的影 响 ， 压 力 为 １ ａ 温 度 为 ４ ５ ｃ 左右 时萃取 量 和 选择 性 都 比较 压 在 ２ＭＰ ， ４～ ＯＩ 二 高， 选择性 受温度和 压 力影 响较 大 ，２ＭＰ 、４Ｉ时选择 性 最 高。 １ ａ４ ｃ 二 关键 词 ： 咖啡 因； 临界 Ｃ 萃取 ； 超 Ｏ； 茶叶
维普资讯
第 ３ 卷 第 ６期 １
２０ ０ ７年 １ ２月
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超临界co2萃取技术应用
超临界co2萃取技术应用超临界CO2萃取技术应用超临界CO2萃取技术是一种利用超临界CO2作为溶剂，通过调节温度和压力来实现物质的萃取分离的技术。
该技术具有环境友好、高效、无残留溶剂等优点，在食品、医药、化工等领域有着广泛的应用。
一、食品领域的应用超临界CO2萃取技术在食品领域的应用主要包括咖啡因的去除、食用油的提取和天然色素的制备等方面。
1. 咖啡因的去除咖啡因是咖啡、茶叶等饮品中的重要成分，但过量摄入咖啡因会对人体健康造成一定影响。
超临界CO2萃取技术可以将咖啡豆或茶叶中的咖啡因高效地去除，而不破坏其他有益物质的完整性，从而制备出低咖啡因的咖啡或茶叶产品。
2. 食用油的提取超临界CO2萃取技术可以高效地从植物种子或果实中提取食用油。
相比传统的溶剂提取方法，超临界CO2萃取技术不仅可以提取更高纯度的食用油，而且避免了有害残留溶剂对人体健康的影响。
3. 天然色素的制备超临界CO2萃取技术还可以用于从植物中提取天然色素。
天然色素具有天然、安全、无污染等特点，被广泛应用于食品、饮料、化妆品等领域。
超临界CO2萃取技术可以高效地提取天然色素，并且不会破坏其化学结构和生物活性。
二、医药领域的应用超临界CO2萃取技术在医药领域的应用主要包括天然药物的提取和纯化、药物载体的制备等方面。
1. 天然药物的提取和纯化许多药物来自于植物或动物的天然来源，超临界CO2萃取技术可以高效地从植物或动物中提取天然药物，并且不会破坏其活性成分。
此外，超临界CO2还可以用于天然药物的纯化，提高药物的纯度和质量。
2. 药物载体的制备药物载体是指将药物包裹在一定的材料中，以增加药物的稳定性和生物利用度。
超临界CO2萃取技术可以制备微米级的药物载体，通过调节温度和压力，将药物高效地包裹在载体中，提高药物的传输效果和治疗效果。
三、化工领域的应用超临界CO2萃取技术在化工领域的应用主要包括有机合成反应的催化剂回收、溶剂的回收利用等方面。
超临界CO2流体萃取法在中药有效成分提取中的应用
超临界CO2流体萃取法在中药有效成分提取中的应用摘要：目的研究超临界CO2流体萃取法在中药成分离分析中的应用。
方法在对萃取条件的优化过程中，选择最佳的萃取条件。
结果与讨论发现超临界CO2流体萃取法在中药有效成分的提取中应用广泛。
超临界CO2流体萃取法比传统的提取方法省时、省工、污染小。
关键词：超临界流体萃取；中药；有效成分；提取；超临界流体Application of Supercritical CO2Fluid Extraction in the Extraction of Active Components from Traditional ChineseMedicinesAbstract：Objective To study the the application of supercritical CO2 extraction in traditional Chinese medicine's separation and analysis . Methods In the process of optimization for the best extraction conditions，select the best extraction conditions. Results and Discussion Supercritical CO2fluid extraction is widely used in the extraction of active ingredients from Traditional Chinese Medicine. Supercritical CO2extraction spend less time，fewer worker than the traditional method，and have no environment pollution.Key words：supercritical CO2fluid extraction；Traditional Chinese medicine；extract；Active components超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction，SFE），是随着科技的发展近代化工分离中出现的一种新兴技术，也是目前国际上较为先进的一种物理萃取技术，近年来，在许多工业领域得到了广泛用[1]。
超临界CO2流体萃取技术
超临界CO2流体萃取技术美国应⽤分离公司超临界 CO2流体萃取仪⼀、超临界流体萃取技术的起源及发展超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE) 作为⼀种技术应⽤于分离提取最早可追溯到1879年，当时J.B.Hannay 等就发现，⽤超临界的⼄醇可溶解⾦属卤化物，压⼒越⾼，溶解能⼒越强。
1962年E.klesper等⾸次成功⽤超临界的⼆氯⼆氟甲烷从⾎液中分离铁卟啉，1966年开始⽤超临界CO2和超临界正戊烷来分析多环芳烃、染料和环氧树酯等。
1978年klesper⼜将超临界流体技术应⽤于聚合物⼯业，从聚合物中提取各类添加剂，使超临界流体萃取技术的应⽤范围不断扩⼤。
超临界流体萃取技术在⼯业中也早有应⽤，最为典型的例⼦就是⽤CO2流体萃取咖啡⾖中的咖啡因，即脱咖啡因。
⼆、超临界流体萃取仪的⼯作原理及特点超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE) 是⼀种以超临界流体作为流动相的分离技术。
超临界流体是指物质⾼于其临界点，即⾼于其临界温度和临界压⼒时的⼀种物态。
它即不是液体，也不是⽓体，但它具有液体的⾼密度，⽓体的低粘度，以及介⼊⽓液态之间的扩散系数的特征。
⼀⽅⾯超临界流体的密度通常⽐⽓体密度⾼两个数量级，因此具有较⾼的溶解能⼒；另⼀⽅⾯，它表⾯张⼒⼏近为零，因此具有较⾼的扩散性能，可以和样品充分的混合、接触，最⼤限度的发挥其溶解能⼒。
在萃取分离过程中，溶解样品在⽓相和液相之间经过连续的多次的分配交换，从⽽达到分离的⽬的。
三、超临界流体萃取仪的基本流程和重要部件典型的超临界流体萃仪的⼯作流程如下图所⽰。
它⼤体上可分为三个部分即流动相系统、分离系统、和收集系统。
Micrometering ValveModifier Pump Module流动相对流动相的选择⾸先要考虑它对萃取样品的溶解能⼒，流动相的密度越⼤，其溶解能⼒越强；次外，在实际应⽤中还必需考虑流体的超临界条件、腐蚀性和毒性等。
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咖啡因简介
? 咖啡因，是一种甲基黄嘌呤的生 物碱。化学式C8H10N4O2，易溶 于水。白色结晶粉末，无臭，味 苦，呈弱碱性。
? 咖啡因是一个中枢神经系统兴奋 剂，可以提神及解除疲劳，使身 体保持较好的状态。但高剂量摄 入能够导致咖啡因中毒，使身体 产生一系列的不良反应。
节萃取过程的参数，而且萃取速度快。
点
7. 使用SFE是最干净的提取方法, 萃取物无残留
溶媒, 是100% 的纯天然。
? 设备造价高，折旧费比例大
? 对极性较强的物质萃取能力较低
? 设计基础数据缺乏，且经验不足
超临界CO2 萃取的局限
超
临
医药工业
中草药提取
界
酶，纤维素精制
流 体
化学工业
金属离子萃取 烃类分离 共沸物分离
相 气相
密度 ﹙g/mL﹚
粘度
﹙g/cm·s ﹚
扩散系数 ﹙cm2/s﹚
10-3
10 -4
10 -1
超临界流体
10-1
10 -4
10 -3
液相
1
10 -2
10 -5
超 临 界
? 密度类似液体，因而溶剂化能力强，压 力和温度微小变化可导致其密度 显著
流
变化。
体 ? 具有类似气体扩散系数和低粘度。
超临界二氧化碳萃取法 提取
咖啡豆中的咖啡因
前言
咖啡因最主要来源是咖啡豆，商用咖啡豆中的咖啡因含量 为 0.7 ～3.0% 。咖啡豆又是咖啡的原材料，咖啡作为全 球三大饮料之一，风靡全球。咖啡中含有的咖啡因，多饮 对人体有害，因此脱咖啡因咖啡得到了广大消费者的喜爱。 而且从植物中脱除的咖啡因可做药用,
? 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。
萃取咖啡因过程
? 首先，对咖啡豆进行预处理，用机械法 清洗咖啡豆，去除灰尘和杂质；接着加 蒸汽和水预泡，提高其水分含量达 30% ～50% ；
? 然后，萃取，将预泡过的咖啡豆装入萃 取罐，不断往罐中送入CO2，咖啡因就逐 渐被萃取出来；
萃
高分子化合物分离
取
植物油脂萃取
技
食品工业
酒花萃取
术
植物色素提取
的
应 用
化妆品香料
天然香料萃取 化妆品原料提取精制
???????
超超萃超超超超
临临取临临临临 界界效界界界界
总
萃 取 法 应 用
萃 取 法 特 点
率 影 响 因 素
CO2
萃 取 流 程
CO2
萃 取 原 义
结
? 接着，带有咖啡因的CO2被送往清洗罐， 使咖啡因转入水相；
? 最后，然后水相中咖啡因用蒸馏法加以回 收，CO2则循环使用；
? 10小时，经SFE处理后的咖啡豆中咖啡因 含量从0.7～3%降低到0.02%。
超临界 CO2脱除咖啡中的咖啡因流程图
压缩机 制冷 MVC-760L
萃取釜 二氧化碳循环泵
SFE 萃取效率 影响因素
操作条件
CO2流量
夹带剂
原料 颗粒大小
1. 通常在室温下，不分解；
2. 萃取和分离合二为一；
3. 选择性好，有效物质收率高；
超 临
C界O 4. CO2是不活泼的气体, 且无味、无臭、无毒，
安全性好；
2
5.
CO2价位便宜，纯度高，易取得，可循环使 用；
萃 取 的
特 6. 工艺简单易掌握，压力和温度都可以成为调
超临界流体的定义
? 纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、 气体、固体等状态变化。
? 当把处于气液平衡的物质继续升温、升压时，热膨 胀引起液体密度的减小，而压力的升高又使气相密 度变大，当温度和压力达到某一点时，气液两相的 相界面消失，成为一个均相体系，该点被称为临界 点。
? 而温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流 体(supercritical fluid ，简称SCF)。
的 ? 压力和温度的变化均可改变相变。
主
要 ? 由于以上特点，超临界流体可以迅速渗
特
透到物体的内部溶解目标物质，快速达
性
到萃取平衡。
超临界CO2萃取法原理
? 在超临界状态下，超临界流体具有很好的流 动性和渗透性，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。