超临界技术

十一五期间，超临界技术成为了制药行 业关键技术。
二、技术原理
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，
在超临界状态下（部分物质的临界温度和 临界压力.doc），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。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
三、基本流程
超临界流体萃取的基本流程
萃
分
取
离
釜
釜
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
固体物料的超临界流体萃取系统
1．普通的间歇式萃取系统
2
1
3
54
2
2
1
3
6
5
4
（a）
（b）
图9 几种典型的间歇式萃取系统
1
（a）单级分离 （b）两级分离 （c）精馏+分离
一种新型萃取器 7
6
图11 新型萃取器
1. 筒体底部 2. 球阀
5
3. 隋性球层 4.CO2入
口 5.加热夹套 6.筒体
7.过滤板 8. CO2出口 9. 筒体顶部 10高压螺
4
1
栓与透镜垫 11.锁
3 2
T
原料 （液体）
CO2
T T
萃取物
外回流
T
T
T填 料 塔
T
T T
T 残渣物
图12 液相物料连续逆流萃取系统
20世纪80年代起，SFE技术的发展呈现出前所 未有的势头，有关超临界流体技术理论和应用 的国际会议接二连三地召开。SFE技术成为一 种新的分离分析技术，
我国对超临界流体技术的研究开始于20 世纪80年代初期，随着国际交流的加快 和有关部门及科技人员的重视，进步较 快。
“八五”、“九五”期间，国家将超临 界流体萃取技术列入重点攻关项目
二、超临界萃取的特点
1、超临界萃取可以在接近室温(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，在萃取物中能保持生物有效成分 的活性，而且能把高沸点、低挥发性、 易热解的物质在远低于其沸点温度下萃 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 残留的溶剂物质，从而防止了提取过程 中对人体有害物的存在和对环境的污染， 保证了100%的纯天然性；
该技术是近年来发展起来的一种新型的 物质分离提纯技术，在化工、医药、食 品、香料、生物化工已引起人们的广泛 兴趣，被称为高效提取分离技术
一、发展史
1879年，英国Hannay和Hogarth在研究 中发现，一些高沸点的物质如氧化钴、 碘化钾、溴化钾等在超临界状态下的乙 醇中可以溶解，但系统压力下降时，这 些无机盐有会沉降出来。
1 液料
CO2+ 萃取物 液面位置
超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分 离过程组合而成的。
原理图
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的粘度是液体的百分之一， 自扩散系数是液体的100倍，因而具有良 好的传质特性，可大大缩短相平衡所需 时间，是高效传质的理想介质
第三章 超临界流体技术
超临界流体萃取技术
超临界超析技术
干燥
第一节 超临界流体萃取技术
一种流体（气体或液体），当其温度和压力均超 过其相应临界点值时，该状态下的流体称为超临 界流体（Supercritical Fluid简称SCF或SF）。
以超临界流体为萃取剂从溶液中提取被溶物质的 过程称为超临界流体萃取 （Supercritical Fluid Extracting 简称SFE）， 该项技术即为超临界流体萃取技术。
具有比液体快得多的溶解溶质的速率，有 比气体大得多的对固体物质的溶解和携带 能力 。
具有不同寻常的巨大压缩性，在临界点附 近，压力和温度的微小变化会引起CO2的 密度发生很大的变化
可通过简单的变化体系的温度或压力来 调节CO2的溶解能力，提高萃取的选择 性；
通过降低体系的压力来分离CO2和所溶 解的产品，省去消除溶剂的工序。
从而受到启发，在理论上对临界点的特 殊现象进行了研究，但当时没有实际的 工业应用价值
1936年有学者首次用高压丙烷对重油脱 沥青；
20世纪40年代就有人开始从事对超临界 流体的学术研究；
直到20世纪70年代超临界流体萃取作为 一种新工艺才开始受到人们的关注。
1978年，德国的Zosel博士，他利用超临界流 体CO2从咖啡豆中成功地提取了咖啡因。建立 了世界上第一套用于脱除咖啡豆中咖啡因的工 业化SFE装置 。 其后各国也相继建立了SFE实用装置
3、萃取和分离合二为一，当含有溶解物 的CO2流体进入分离器时，由于压力的 下降或温度的变化，使得CO2与萃取物 迅速成为两相（气液分离）而立即分开，
不仅萃取的效率高而且能耗较少，提高 了生产效率也降低了费用成本；
4、CO2是一种不活泼的气体，萃取过程 中不发生化学反应，且属于不燃性气体， 无味、无臭、无毒、安全性非常好
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
7Байду номын сангаас
2
2
3
5
4
（c）
2．半连续的超临界 流体萃取系统
含咖啡因 的咖啡
1 2
1
CO2+ 咖啡因
3
图10 半连续超临界CO2 CO2 萃取萃取器示意图
1.阀门 2.吹扬器
3.萃取釜
1
2
1
脱除咖啡因 后的咖啡
10
11
9
8 2
5、CO2气体价格便宜，纯度高，容易制 取，且在生产中可以重复循环使用，从 而有效地降低了成本；
6、压力和温度都可以成为调节萃取过程 的参数，通过改变温度和压力达到萃取 的目的
压力固定通过改变温度也同样可以将物 质分离开来；
反之，将温度固定，通过降低压力使萃 取物分离，因此工艺简单容易掌握，而 且萃取的速度快。