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。
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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。
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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。
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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
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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。
超临界萃取
超临界萃取1. 引言超临界萃取是一种利用超临界流体作为萃取介质的分离技术。
超临界流体是指在超过其临界点（临界温度和临界压力）的条件下存在的物质状态，表现出独特的物理和化学性质。
这种技术已经在化学、食品、制药和环境保护等领域得到广泛应用。
本文将介绍超临界萃取的原理、应用和优缺点。
2. 超临界萃取原理超临界萃取的原理基于超临界流体的特殊性质。
在超临界条件下，流体的密度和溶解性都显著增强，从而增强了其对目标物质的溶解能力。
超临界萃取可以选择性地提取目标物质，同时不引入有毒或有害的溶剂。
超临界萃取的基本步骤包括： - 原料准备：选择合适的原料，通常为植物或动物组织。
- 超临界流体的选择：根据目标物质的特性选择合适的超临界流体，常用的有二氧化碳和乙醇。
- 超临界萃取设备：使用高压容器和恒温器来实现超临界条件。
- 萃取过程：将原料置于超临界流体中，通过参数控制溶解和分离的过程。
- 分离和回收：通过减压和蒸发等方法将目标物质从超临界流体中分离提取，并回收使用。
3. 超临界萃取的应用3.1 化学领域超临界萃取在化学合成中的应用越来越广泛。
它可以用于分离和纯化有机化合物，提取天然产物和制备新型材料。
由于超临界流体可调节的溶解能力，可以选择性地提取目标物质，避免了传统方法中使用大量有机溶剂带来的环境问题。
3.2 食品工业在食品工业中，超临界萃取被广泛用于营养成分的提取，如咖啡因从咖啡中的提取，花青素从葡萄皮中的提取等。
超临界萃取不仅能够提取目标物质，还可以保留原料的营养成分，提高产品的质量。
3.3 制药领域超临界萃取在制药领域中也有重要的应用。
它可以用于药物的分离和提纯，提高药物的纯度和效果。
此外，超临界萃取还可以用于药物的微粒化和载药体系的制备，提高药物的生物利用度和稳定性。
4. 超临界萃取的优缺点4.1 优点•高效：超临界流体具有较高的扩散速度和溶解能力，能够在较短时间内完成目标物质的提取。
•环保：超临界流体通常采用二氧化碳等无毒无害的物质，不会对环境和人体健康造成危害。
超临界流体萃取
十二、应用前景
• 我国资源丰富，用超临界萃取有广泛的应用前景。 许多都可以用超临界流体技术进行加工，如：银 杏叶、鱼油、卵磷脂、沙棘油、川芎等。大力开 展这方面的研究，能获得很高的经济效益。超临 界萃取技术的应用，除对环境污染少、操作简便、 温度低、省时、提高收率外，还能得到许多种常 规法得不到的成分，这也为我国中药材化学成分 的提取和分离提供了一种有效方法。相信随着人 们对环境保护的日益重视和绿色时代的要求，超 临界流体技术将促进其进一步的开发和利用
二、发展现状
• 最早将超临界CO2萃取技术应用于大规模生产的是 美国通用食品公司，之后法、英、德等国也很快 将该技术应用于大规模生产中。90年代初，中国 开始了超临界萃取技术的产业化工作，发展速度 很快。实现了超临界流体萃取技术从理论研究、 中小水平向大规模产业化的转变使中国在该领域 的研究应用已同国际接轨，在某些地方达到了国 际领先水平。目前，超临界流体萃取已被广泛应 用于从石油渣油中回收油品、从咖啡中提取咖啡 因、从啤酒花中提取有效成分等工业中。
超临界流体萃取
一、概述
• 超临界流体萃取是一种新型提取技术，它利用超 临界条件下的气体做萃取剂，从液体或固体中萃 取出某些成分并进行分离技术。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、氮气、氧化二氮、 乙烯、三氟甲烷等。 • 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。
5．5．超临界流体的极性可以改变
• 超临界流体的的密度和介电常数随着密闭体系压 力的增加而增加，极性增大，只要改变压力，即 可提取不同极性的物质，可选择范围广。
超临界流体萃取原理
超临界流体萃取原理超临界流体萃取是一种在高压和高温条件下进行的分离技术，广泛应用于化工、食品、药品等行业。
它利用超临界流体的特殊性质和相变行为，实现对混合物中组分的选择性提取和分离。
本文将详细介绍超临界流体萃取的原理和应用。
一、超临界流体的特性超临界流体是介于气体和液体之间的状态，在高压和高温条件下具有与传统液体截然不同的特性。
其主要特点包括：1. 高溶解性：超临界流体具有较高的溶解力，能够溶解大量的物质，包括非极性、极性和大分子化合物。
2. 可调性：超临界流体的溶解力可以通过调节压力和温度进行调控，实现对不同组分的选择性提取。
3. 安全性：超临界流体通常是无毒无害的，并且不会在被提取物中留下残留物。
同时，超临界流体可以循环使用，降低了对环境的影响。
4. 温和性：超临界流体在萃取过程中无需添加任何化学试剂，避免了对被提取物的影响，保持了其本身的纯度。
二、超临界流体萃取的原理超临界流体萃取的原理基于超临界流体的溶解力和传质性能。
其主要步骤包括：1. 调节压力和温度：通过调节系统的压力和温度，将溶剂转变为超临界状态。
一般来说，当压力高于临界压力时，溶剂会变成超临界流体。
2. 萃取过程：将混合物和超临界流体接触，并且在一定的压力和温度下进行混合。
超临界流体的溶解力使得混合物中的组分溶解在其中。
3. 分离和回收：将超临界流体与被提取物分离，并且对溶液进行蒸发或减压，使超临界流体恢复为常规气体或液体。
被提取物可以通过蒸发或其他方法进行浓缩和纯化。
三、超临界流体萃取的应用超临界流体萃取在许多领域都有广泛的应用，包括：1. 化工领域：超临界流体萃取可以用于分离和提取化学反应中的产物，例如天然产物提取、色素提取等。
2. 食品加工：超临界流体萃取可以用于咖啡因的脱咖啡因、食品中有毒物质的去除等。
3. 药物制备：超临界流体萃取可用于药物中的成分分离和纯化，提取药材中的有效成分等。
4. 环境保护：超临界流体萃取可以用于处理有机废物、水体净化和回收等。
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
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。
超临界流体的萃取原理
超临界流体的萃取原理超临界流体是指在临界温度和临界压力以上的条件下，气体与液体之间的边界变得模糊，具有介于气体和液体之间的物理特性。
超临界流体在萃取过程中具有较高的溶解力、低的粘度和表面张力，使得其在化学、食品、制药等领域具有广泛的应用。
超临界流体的萃取原理主要是基于溶解度的变化。
溶解度是指单位溶剂中能够溶解的溶质的质量或体积。
对于溶解度随温度的曲线而言，当超临界流体温度接近临界温度时，溶解度呈现急剧增加的趋势，而在临界温度以上，超临界流体的溶解度基本上变为无穷大。
超临界流体的萃取主要通过以下步骤进行：1. 预处理：将待提取的原料进行预处理，例如破碎、粉碎、干燥等，以增加其表面积，便于溶质与超临界流体的接触和扩散速度。
2. 超临界萃取器：将预处理后的原料放入超临界萃取器内。
超临界萃取器一般为密封式容器，能够承受较高的温度和压力。
在萃取器中，通过加热和增加压力，将超临界流体（通常为二氧化碳）转变为超临界状态。
3. 萃取过程：在超临界状态下，超临界流体具有较高的溶解力，可渗透固体原料中的有用成分。
超临界流体以类似气体的方式进入原料粒子内部，与溶质发生相互作用，将有用成分溶解在超临界流体中。
4. 分离：将含有有用成分的超临界流体从原料中分离出来。
通常采用降温、减压等方式，使超临界流体迅速恢复到气态或液态，有用成分则被分离出来。
此外，也可以通过进一步提高温度和压力，实现超临界流体的再循环利用。
超临界流体的萃取具有以下优点：1. 高效性：由于超临界流体具有较高的溶解力和扩散速度，可以在较短的时间内将有用成分从原料中萃取出来。
2. 温和性：与传统的有机溶剂相比，超临界流体萃取不需要高温和强酸碱条件，对原料的化学性质和活性成分具有较好的保护作用。
3. 环保性：超临界流体主要采用二氧化碳等无毒、无污染的物质，对环境没有污染，符合可持续发展的要求。
4. 可控性：超临界流体的溶解能力可通过调节温度、压力和流体密度等参数来控制，使得萃取过程具有较好的可控性。
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。
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所以超临界流体对许多组分具有很强的 选择性和溶解能力，又具有气体易扩散 的特性，使传质速率大大高于溶剂萃取， 可以实现物质的高效率分离提纯。 部分超临界流体溶剂： CO2，氨，甲
烷，氧……
选择萃取剂时要考虑溶解度，选择性， 临界点数据，化学反应的可能性等因素。
3.溶剂化效应 有机化合物在超 临界流体中的溶解度 与压力关系：
2.超临界萃取原理
1.几个重要概念 ①临界点 ②临界温度(tc) ③临界压力(pc) ④超临界流体区域(即 阴影部分)
2.超临界流体特性 物质处于临界温度和临界压力以上 状态时，向该状态气体加压，气体不会 液化，只是密度增大，具有类似液态性 质，同时还保留气体性能，这种状态的 流体称为超临界流体。 密度：比气体大数百倍 粘度：仍接近于气体 扩散系数：介于气体与液体之间
在中草药研究与开发中的应用： 提取萜类与挥发油；提取生物碱；提取 香豆素和木脂素；提取黄酮类化合物等 等。 在医药工业中的应用： 超临界干燥和造粒；超临界除杂，灭菌； 超临界重结晶。 在高分子科学中的应用：超临界CO2协助 渗透技术；超临界CO2溶胀聚合技术……
6.超临界流体萃取技术的展望
当今，天然食品，“绿色食品”不断发 展，人们对食品管理卫生也有日趋严格 的趋势。但传统的天然产物分离，精制 加工的工艺手段往往会造成天然产品中 某些成分在加工过程中被破坏，改变了 天然食品独特的风味和营养。而且加工 过程溶剂残留物的污染也是不可避免的。 超临界流体萃取技术有可能解决这一系 列的问题。
Ⅰ：表示45℃下萘在超临 界CO2中溶解度与压力的 关系． Ⅱ：表示25℃下对氯碘苯 在超临界乙烯中的溶解 度．
上述结果表明：在超临界状态下， 流体具有溶剂性质，又称为溶剂化效应。
同时，上述曲线也表明：超临界流 体的溶解能力将受到溶剂性质，流体压 力和温度等因素的影响。
也就是说：在临界点附近，压力和 温度的微小变化，都会引起流体的 密度有很大的变化，溶解度也相应 地变化。所以，可以利用压力，温 度的变化来实现萃取和分离的过程。 这就是超临界流体萃取的原理。
4.超临界流体萃取技术的特点
具有广泛的适应性。 萃取效率高，过程易于调节。 分离工艺流程简单。 分离过程有可能在接近室温下完成，特 别适用于热敏性天然物质。 必须在高压下操作，设备及工艺技术要 求高，投资比较大。
5.超临界萃取在各方面的应用
在天然香料工业上的应用： 提取植物芳香成分；萃取和浓缩水果蔬 菜香气成分；提取鲜花芳香成分。 在食品方面的应用： 脱咖啡因；萃取啤酒花的有效成分；萃 取植物油脂（小麦胚芽油，沙棘油，大 豆油） ；从鱼油中分离提取高度不饱和 脂肪酸；分离提纯磷脂；分离辣椒红色 素和辣素。
近年来超临界流体技术正迅速向萃取分 离以外的领域发展。国际上每三年召开 一次超临界流体学术会议。 超临界流体技术已发展成包括萃取分离， 材料制备，化学反应和环境保护等多项 领域的综合技术，并存在着非萃取应用 研究越来越受到重视的趋势。
谢谢！
超临界CO2的简单 介绍 1.优点(书P432) tc=31.05℃ pc =7.32MPa 溶解度…… 2.CO2的压力与温 度、密度的关系
3.萘在超临界CO2中的溶解度与压力的关系
综上所述，超临界CO2有一系列的优点， 所以绝大部分超临界流体萃取都以CO2 为溶剂。 另外，超临界轻质烷烃（C3~C5）和水， 它们各具特点，在超临界流体技术上也 占有一定地位。
3.超临界流体萃取基本流程
依据分离方法的不同，可分为三种：
以超临界CO2萃取工艺过程为例经热交换器冷凝成液体，用加压泵4把压力提 升到工艺过程所需的压力（高于CO2的临界压力）， 同时调节温度，使其成为超临界CO2流体。 3.CO2流体从萃取釜1底部进入，与被萃取物料充分接触， 选择性溶解出所需的化学成分。 4.含溶解萃取物的高压CO2流体经减压阀2降压到低于 CO2临界压力以下，进入分离釜。 5.CO2溶解度急剧下降而析出溶质，自动分离成溶质和 CO2气体两部分。产品定期从分离釜3底部放出，CO2 气体经热交换器冷凝成CO2液体再循环使用。
超临界流体萃取
1.超临界萃取的历史
超临界萃取是以处于临界温度和临 界压力以上的超临界流体作为萃取 剂，提纯分离与纯化液体或固体中 的有效成分的一种单元操作。 超临界萃取是近二十多年来发展起 来的一种新型分离技术。
1978年联邦德国建成从咖啡豆脱除 咖啡因的超临界CO2萃取工业化装置。 生产出能保持咖啡原有色香味的脱 咖啡因咖啡。 我国超临界萃取研究始于20世纪80 年代初，从基础数据，工艺流程和 实验设备等方面逐步发展。现在已 逐步走向工业化，有多种产品进入 市场。其发展方兴未艾。