第四章--超临界

常规流程 含夹带剂的流程
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或
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第四节 SCF-CO2萃取的工艺流程与设备
一、超临界CO2流体萃取的工艺流程
由于压力改变对CO2流 体溶解度的影响很大，该 流程使用广泛。
适用于从固体物料中萃
取脂溶性、热敏性组分。
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第四节 SCF-CO2萃取的工艺流程与设备
一、超临界CO2流体萃取的工艺流程
1、萃取釜
目前萃取釜存在的问题：
核心
1）物料无法实现高压下连续进出物料；
2）密封结构和材料必须适应超临界流体的强溶解性和高渗透能力。
自紧式
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丁睛橡胶
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带卡箍
第四节 SCF-CO2萃取的工艺流程与设备
二、超临界CO2流体萃取的设备
2、分离器
两相流状态，即含萃取物和溶剂的液相以小液滴形式分散于气相中， 进入分离器后进行两相分离。
要求：避免液滴被夹带出去。
做法： 1）轴向进气：效果不好，轻组分易带走； 2）旋流式进气：效果好； 3）内设热交换器：高效，但需要考虑热交换器表面是否有萃取物析 出
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第五节 SCF-CO2萃取的应用
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第五节 SCF-CO2萃取的应用
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三、超临界萃取的过程
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三、超临界萃取的过程
1-萃取釜 2-减压阀 3-分离釜 4-加压泵
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超 临 界 萃 取 过 程
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第三节 超临界CO2流体萃取
一、超临界CO2流体对溶质的溶解性能
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第二节 超临界流体萃取技术原理
用SF-CO2:
用超临界二氧化碳萃取替代醇提法提取穿心莲有效成分，解决 穿心莲内酯等有效成分（1） 在传统工艺的提取和烘膏过程 中受热分解的问题（2）生产周期长的问题。有效成分含量较 高并有该药的天然香味。 乙醇夹带剂
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例4
鱼油中不饱和脂肪酸的精制浓缩
多烯不饱和脂肪酸有很高的药用价值和营养价值。 鱼油中富含ω-3系列的长链PUFA，并以二十碳五烯酸 （eicosapentaepic acid，EPA）和二十二碳六烯酸 （docOSahexaenoic acid，DHA）为主。 研究表明，鱼油中的ω-3PUFA具有重要的生理活性，是人及动
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素
4、萃取CO2流量的影响
有一定搅拌作用。
不利方面：停留时间短，不利于溶解度较小组分的扩散。
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素 5、夹带剂的选择
1.种类选择：综合考虑分子结构、分子极性、相对分子质量、 分子体积和化学活性等因素，对酸、醇、酚、酯等组分， 可以选用含-OH、C=O基团的夹带剂；对极性较大的目标组 分，可选用极性较大的物质作为夹带剂。 2.浓度选择---选择合适的夹带剂浓度。 通过实验确定所选择的夹带剂是否具有夹带增大效应（与 未添加夹带剂相比）和夹带剂的选择性。
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素
2、萃取温度的影响
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素 3、萃取时间的影响
延长动态萃取的时间，会使在增加操作成本的同时，而 会使其他本来溶解度较小的杂质也随之被萃取出来。同 时萃取的速率会下降。 许多研究已表明，增加萃取强度，用尽量短的时间，更 有利于整个萃取效率的提高。
＞50MPa
难
相对难
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二、SCF－CO2萃取的特点
CO2的临界温度接近于室温（32℃），适合于分离热敏性物质； 渗透力强，传质速度快，可大大缩短生产周期； 不残留有机溶剂；
SCF－CO2还具有抗氧化作用，有利于保证和提高天然物产品的
质量。
溶剂回收简单方便，节省能源。通过等温降压或等压升温被萃
适用提取那些CO2流体溶 解度对温度较为敏感，且受 热不易分解的组分。
由于溶解度敏感性远小于
压力，该流程使用较少。
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第四节 SCF-CO2萃取的工艺流程与设备
一、超临界CO2流体萃取的工艺流程
吸附剂可以为液 体如水，有机溶 剂，也可以是固 体如活性炭等。
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第四节 SCF-CO2萃取的工艺流程与设备
一、萜类和挥发油的萃取
青蒿素-- 200L工业化生产，收率高于传统法1.9倍，减少 了三废--据世界卫生组织公布的资料，迄今为止，全球 每年仍有近3亿人感染疟疾，每年约有100多万人死于疟 疾，其中90％的死亡者为5岁以下儿童，且主要分布在非 洲南部国家, 川芎油—300L装置，收率是水蒸气蒸馏的5~8倍。 二、醌类：
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第一节 概述
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第二节 超临界流体萃取技术原理
一、基本工作原理
1.高密度造就了高溶解性
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第二节 超临界流体萃取技术原理
2.超临界流体的密度对压力和温度较敏感
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第二节 超临界流体萃取技术原理
3.超临界流体具有较高的扩散系数
超临界流体萃取（SCFE或SFE）技术是20世纪60年代兴起 的一种绿色分离技术。
超临界液体特性：
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第一节 概述
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第一节 概述
总之：
SCF不仅具有与液体溶剂相当的溶解能力，还有很好的流动性 和优良的传质性能，有利于被提取物质的扩散和传递。
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取物就可与萃取分离。
无毒、无污染，不易燃、易爆。
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三、夹带剂的使用
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三、夹带剂的使用
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三、夹带剂的使用
夹带剂的作用： （1）增加目标组分在SCF中的溶解度，降低萃取压力；
（2）增加溶质溶解度对温度、压力的敏感性
（3）提高对极性溶质的选择性. 夹带剂与溶质分子间形成作用力，如氢键、范德华力 以及其它化学作用力等，对溶解度起了更为重要的作用。
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素 6、粒度
粒度小，表面积增大，有 利于萃取 粉碎过细，阻力增加，阻 塞流体通道，不利。
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素 7、传质性能的改善
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第四节 SCF-CO2萃取的工艺流程与设备
超临界液体：
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第一节 概述
超临界流体萃取（SCFE或SFE）技术是20世纪60年代兴起 的一种绿色分离技术。
超临界液体：
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第一节 概述
超临界流体萃取（SCFE或SFE）技术是20世纪60年代兴起 的一种绿色分离技术。
超临界液体特性：
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第一节 概述
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三、夹带剂的使用
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三、夹带剂的使用
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三、夹带剂的使用
导致的问题： 1）降低萃取的选择性；
2）不可避免地在产物中有残留；
3）增加了夹带剂的分离与回收。
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素
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五、香豆素与木质素类：碱溶酸沉法； 六、黄酮类：活性最广泛的成分—碱提、碱醇、热水提，pH梯度 法铅盐法等---排污量大、有效成分损失多、提取率低、成本 高等一系列缺点 银杏叶；茶多酚。
七、其他 紫苏子，脂肪油，富含α-亚麻酸。
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例1 牛尾独活挥发油的提取
对牛尾独活的水蒸气蒸馏提取、超临界CO2流体萃取以及微 波辅助萃取进行了比较： 结果表明微波辅助萃取需要的时间最短，而挥发油的收率 最高，可达到0.72%，但萃取物的品质较差。而在萃取压力 25 Mpa、萃取温度45℃、CO2流量20 L/h的条件下，对牛尾
天然色素，极性大，萃取压力提高，加入夹带剂。
三、生物碱： 在植物中以盐的形式存在，在萃取前需用氨水碱化使之游 离，再行萃取。
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四、糖类及其苷类： 多糖用途广泛，分子量大，极性大。萃取时加入夹带剂， 提高压力。 藏药雪灵芝多糖，加入极性夹带剂，总皂苷、多糖的收率分
别是传统法的189和162倍。
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例3：穿心莲有效成分的萃取
穿心莲中有效成分为二萜内酯类化合物，包括穿心莲内酯、脱水 穿心莲内酯、新穿心莲内酯、去氧穿心莲内酯，其中以穿心莲内 酯和脱水穿心莲内酯为主。所以药典中以此作为衡量质量的指标 来控制穿心莲产品的质量。 传统法：水提和醇提法，前者因穿心莲内酯提取率极低而淘汰。 后者冷浸时提取率高，但周期长（6天），耗醇量大。
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第二节 超临界流体萃取技术原理
二、超临界流体的选择
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第二节 超临界流体萃取技术原理
超临界流体的选择原则：
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第二节 超临界流体萃取技术原理
超临界流体的种类：
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第二节 超临界流体萃取技术原理
超临界流体的种类：
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独活进行超临界CO2流体流体萃取，其挥发油的收率为 0.65%，比微波辅助萃取的收率略低，但远高于水蒸气蒸馏 法0.13%的提取率，而且萃取产物具有较浓厚的牛尾独活芳 香，产品具有较高的品质。
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例2 蛇床子的超临界萃取
在萃取压力40Mpa、萃取温度40℃、分离I压力5Mpa、 分离I温度45℃、分离II温度46℃、分离Ⅱ压力5Mpa 的最佳条件下，萃取80min，蛇床子素（香豆素类） 的量可达21.08％。
一、超临界CO2流体萃取的工艺流程
多级降压分离流程
最难萃取 的成分最先 分离出来。
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第四节 SCF-CO2萃取的工艺流程与设备
一、超临界CO2流体萃取的工艺流程
多级降压分离流程
如用超临界CO2提取一个含有糖、苷、挥发油类的植物： 采用恒温多级降压分离流程进行萃取，将超临界CO2调节到
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素
1、萃取压力的影响
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素
2、萃取温度的影响
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四、影响SCF－CO2流体对溶质溶解能力的因素
2、萃取温度的影响
50MPa，对该植物进行循环提取，然后采用恒温分级降压，降
到20MPa时得到糖类，继续降到10MPa可得到苷类，降到7MPa 以下可得到挥发油类。
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第四节 SCF-CO2萃取的工艺流程与设备
二、超临界CO2流体萃取的设备
萃取系统的主要设备包括：压缩机、高压泵、阀门、热交换器、
萃取釜、分离釜，加料器和储料罐等。
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三、夹带剂的使用
种类：
非极性和极性两类： 在中药萃取中主要用极性夹带剂； 极性夹带剂：可极大的改善某些溶质的溶解度和萃取选 择性。 夹带剂应用可以是纯物质也可以是多种物质混合物。
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三、夹带剂的使用
对选择性影响不大
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三、夹带剂的使用
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一、超临界CO2流体对溶质的溶解性能
成分特点 天然产物类型 压力 7~10MPa 溶解能力 易 夹带剂
低极性、小分子 挥发油、亲脂性生 低沸点、亲脂性 物碱某些苷元
极性化合物 含-COOH，-OH 强极性化合物
大分子量物质
苷类、生物碱、有 机酸 糖类、氨基酸
20MPa
较难
甲醇、乙醇、 丙酮、乙酸 乙酯 同上
一、超临界CO2流体萃取的工艺流程
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第四节 SCF-CO2萃取的工艺流程与设备
一、超临界CO2流体萃取的工艺流程 常规流程 夹带剂流程
依解吸方式不同分

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等温法 等压法 吸附法 多级解吸法
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第四节 SCF-CO2萃取的工艺流程与设备
一、超临界CO2流体萃取的工艺流程
第四章
第一节 概述
超临界流体萃取技术
第二节 超临界流体萃取技术基本原理 第三节 超临界CO2流体萃取
第四节 超临界CO2流体萃取的工艺流程与设备
第五节 超临界CO2流体萃取的应用与实例
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第一节 概述
超临界流体萃取（SCFE或SFE）技术是20世纪60年代兴起 的一种绿色分离技术。