XXXXXXX工程技术研究中心可行性研究报告

XXXX 市工程技术研究中心可行性研究报告

中心名称：XXXXXXX超临界萃取工程技术研究中心依托单位：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（签章）推荐部门：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（签章）所属领域：□工业□农业□社会发展

填报时间：年月日

XXXXXXX科学技术厅编制

一、建设本工程技术研究中心的目的和意义

1．本技术领域在行业发展中的地位和作用

我国幅员辽阔、资源丰富，有很多具有巨大经济价值和应用价值的植

物及天然产物资源，如红豆杉、黄莲、冬虫夏草等，随着人类对其需求的不断增加以及经济利益的驱使，许多不可重复利用的宝贵资源遭到了破坏，植物资源不断减少。且很多天然产物中的有效成分都具有热敏性，用传统分离方法对其进行分离容易破坏其结构，大大降低了产物质量和提取效率。如何对这些宝贵的资源进行合理利用？在科学家们进行了大量实验研究后发现，超临界流体萃取技术在天然产物提取中，是一种十分理想的分离手段。与传统的提取分离方法相比，超临界萃取可在近常温条件下提取分离不同极性、不同沸点的化合物，几乎保留产品中全部有效成分，而且更利于热敏性成分的提取。超临界萃取还具有传质速度快、渗透能力强、溶解萃取效率高、提取温度低、无溶剂残留、无污染、操作方便、快速、低廉的优点，越来越受到普遍重视。

2．建设本工程技术研究中心的必要性

超临界流体萃取(Supercritical fluid extraction，简写SCFE)是一种较新型的萃取分离技术，其起源于20世纪40年代，70年代投入工业应用，并取得成功。过去，分离天然的有机成分一直沿用水蒸汽蒸馏法、压榨法、有机溶剂萃取法等。水蒸汽蒸馏法需要将原料加热，不适用于化学性质不稳定成分的提取；压榨法得率低；有机溶剂萃取法在去除溶剂时会造成产品质量下降或有机溶剂残留；超临界流体萃取法则有效地克服了传统分离方法的不足，它利用在临界温度以上的高压气体作为溶剂，分离、萃取、

精制有机成分。

— 2 —

超临界流体(Supercritical fluid，简写SCF)是指处于临界温度和临界压力以上的非凝缩性的高密度流体。超临界流体没有明显的气液分界面，既不是气体，也不是液体，是一种气液不分的状态，性质介于气体和液体之间，具有优异的溶剂性质，粘度低，密度大，有较好的流动、传质、传热和溶解性能。流体处于超临界状态时，其密度接近于液体密度，并且随流体压力和温度的改变发生十分明显的变化，而溶质在超临界流体中的溶解度随超临界流体密度的增大而增大。超临界流体萃取正是利用这种性质，在较高压力下，将溶质溶解于流体中，然后降低流体溶液的压力或升高流体溶液的温度，使溶解于超临界流体中的溶质因其密度下降溶解度降低而析出，从而实现特定溶质的萃取。用超临界萃取方法提取天然产物时，一般用CO2作萃取剂。这是因为：超临界流体CO2萃取与化学法萃取相比有以下突出的优点：

1.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。因此，在萃取物中保持着药用植物的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来；

2.使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也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；

3.萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得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；

— 3 —

4.CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，故安全性好；

5.CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本；

6.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。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，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。

3．建设本工程技术研究中心的可行性

所谓超临界流体是指物质的温度和压力分别超过其临界温度（Tc）和临界压力（Pc）时的流体。处于临界点状态的物质可实现液态到气态的连续过渡，两相界面消失，汽化热为零。超过临界点的物质，无论压力多大都不会使其液化，压力的变化只引起流体密度的变化。故超临界流体有别于液体和气体。通常超临界流体用SCF（Supercritical Fluid)表示。

具有代表性的超临界流体有：Xe、C02、H20、CH4、C2H6、CH30H及CHF3等；最常用的是C02，因为它价廉、无毒、方便。

超临界流体具有接近液体的密度和类似液体的溶解性能；具有接近气体的粘度和扩散系数，因此将有很高的传质速率和很快达到萃取平衡的能力。超临界流体最重要的性质是具有很大的压缩性，温度和压力较小的变化即可引起超临界流体体积发生很大的变化。进一步研究发现，超临界流体的溶解能力主要取决于密度，其溶解度的对数在一定范围内与流体密度的对数呈线性关系。

超临界流体萃取技术（supercritical fluid extraction,SFE）是利— 4 —

用流体在临界点附近所具有的特殊溶解性能进行萃取的一种化工分离技

术[5]。任何物质都有3种相态，它们随压力和温度的变化而变化。当气体超过一定的温度和压力时，便进人临界状态，此时的流体成为超临界流体。超临界流体具有与液体相近的密度，故对物质有较强的溶解能力；又具有气体的高扩散性和低粘度，因而在提取样品时很容易渗透到样品体内，缩短提取时间并提高提取效率，正是这种双重性使得超临界流体对物料有良好的渗透性和较强的溶解能力。超临界流体萃取的分离过程正是利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而实现的。在超临界状态下，超临界流体与待分离的物质接触，通过控制压力和温度使其有选择性地把不同极性、不同沸点和相对分子质量的成分萃取出来，然后借助减压等方法使超超临界流体变成普通气体，被萃取物质则自动析出，从而达到分离提纯的目的。

超临界萃取技术生产天然香料的主要原料有鲜花、水果皮等，主要产品为精油，还可提取其它风味物质，如大蒜中的大蒜素、大蒜辣素；生姜中的姜辣素；胡椒中的胡椒碱及辣椒中的辣椒素等。Temeli等用超临界萃取柑桔香精油，在70％、8．3MPa下得到柑桔风味浓厚的桔香精油,T．Baysal 用超临界萃取法从香菜种子中分离得到柠檬香油和香芹酮。Papamichail 对芹菜种子先研磨，再用超临界CO2提取植物油。Zekovic 用超临界CO2提取百里香。张骊等从墨红花中用超临界CO2提取的精油香气与鲜花相近161。高彦样用超临界CO2萃取茴香油，在提取压力30MPa，温度40℃，通过两个串联分级分离器，获得含脂和含油两种产品。江梅等用超临界CO2萃取研究荔枝果皮精油。实验结果表明，荔枝果皮粉精油的最佳萃取条件

— 5 —