超临界

在萃取过程中，SFE的萃取效率是由SCF的 溶剂力、溶质的特性、溶质—基体结合状况决 定的。因而在选择萃取条件时，一方面要考虑 溶质在SCF中的溶解度，另一方面也要考虑溶 质从样品基体活性点脱附并扩散到SCF中的能 力与速度。
超临界二氧化碳提取过程可以描述 为以下几个阶段： a. CO2在围绕固体粒子的超临界流体膜 中扩散。 b. CO2穿透并在固体粒子中扩散。 c. 化合物在CO2中溶解。 d. 提取物扩散通过固体颗粒。 e. 提取物扩散通过。
超临界二氧化碳萃取的产品必须是“以质 取胜”，必须具备其他提取技术不可替代的优 越性。一般说来，超临界二氧化碳萃取主要是 提取一些附加值高和产量大的产品，在质量领 先的前提下，尽量降低成本中的设备折旧费的 比例，以使该技术的优势得到较好的发挥。
2.2 超 临 界 二 氧 化 碳 萃取过程简介
2.2.1 超临界流体萃取（SFE）的 基本原理
可作为超临界流体的物质虽然很多，但从廉价易
得、临界温度和临界压力较低、安全环保等方面考虑，
仅有极少数的溶剂符合要求。临界温度在0-100℃以内、
临界压力在2-10MPa以内的物质有二氧化碳和丙烷。考
虑到廉价易得、使用安全等因素则二氧化碳最适合用
于萃取的超临界流体。由于丙烷的临界压力较二氧化
碳低，在解决好装置防爆的前提下，丙烷也是一个很
Liquid
Supercriticle Fluid
·
Gas
Triple point
Temperature
CO2的相图中清楚表明了CO2固、液、 气、超临界流体等四相，其中液体亚临
界相和超临界流体相被用于作为提取溶
剂 。 CO2 的 临 界 压 力 为 7 . 3 8 MPa（72.8 atm）, 临界温度为31.3 0C。TP为气、液、 固三重点（ P＝0.525MPa，T＝－56.7℃）
2.3 超临界二氧化碳萃取的 影响因素
2.3.1 萃取压力的影响
物质处于临界状态时，其密度对压力的变化比较敏 感，即当提取温度T与临界温度Tc的比值在1-1.2 （1<T/TC），压力的较小改变会引起流体密度有较大的 变化，而密度的增加将引起溶解度的提高，因此可调节 流体对溶质的溶解能力，以达到分离的目的。 在文献中，可出现不同的压力单位，各压力单位之间 的关系如下。
有竞争力的超临界流体。
与传统的有机溶剂提取法比较，超临界二氧
化碳萃取也有其局限性：
对亲脂性成分溶解能力较强而对亲水性成分溶 解能力较低；
设备造价较高而导致产品成本中的设备折旧费 比例过大；
更换产品时清洗设备较困难。
超临界二氧化碳的溶解性能相当于正己烷， 根据“相似相溶”的原理 ，它擅长于对非极 性物质的萃取，对极性不太强的物质（如某些 内酯、生物碱、黄酮等）的提取需要使用少量 的极性有机溶剂（即夹带剂），如：水、乙醇、 丙酮等，来增加二氧化碳的极性才能完成。对 极性较大物质的提取则暂时无能为力，有待今 后的技术进步。
（4）化合物的相对分子量愈高，愈难萃取。 相对分子质量在200-400范围内的组分容易 萃取；高相对分子质量的物质（如蛋白质、 树胶和蜡等）则很难萃取。
（5）当混合物中的组分间的相对挥发度较大 或极性（介电常数）有较大差别时，可以在不 同的压力下使混合物得到分馏。
第二节 超临界二氧化碳萃取技术
2.1 超临界二氧化碳萃取技术的特点
1.3 常见的超临界流体的种类
物质 二氧化碳 水 乙烷 乙烯 丙烷 氙 氨 氧化氮 三氟甲烷
临界温度Tc(K) 304 647 305 282 370 290 406 310 299
临界压力Pc(MPa) 7.38 22.1 4.9 5.0 4.3 5.8 11.4 7.2 4.9
1.4 超临界二氧化碳的溶解性能
超临界二氧化碳萃取技术简介
第一节 超临界流体简介
1.1 超临界流体的概念
物质有三种常见状态，气态、液态和固态。
物质还有另外的一些状态，如等离子状态、 超临界状态等。
超临界流体（SCF）是指在临界温度和临 界压力以上的流体。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。处 于超临界状态时，气液两相性质非常接近， 以至于无法分辨，故称之为SCF。
2.2.2 超临界二氧化碳流体萃取的工艺流 程及操作特征
超临界流体萃取的工艺流程一般是由 萃取（CO2溶解溶质）和分离（CO2和溶质 的分离）2步组成。
它包括高压泵及流体系统、萃取池系统和 收集系统三个部分。
2.2.3 工作流程
超临界流体的循环借助压缩机或泵完成，具体操作 步骤如下：
(1) 首先将经过前处理的原料放入萃取釜；
(2)二氧化碳经过升压，在设定的超临界状态被送入萃取釜；
(3)在萃取釜内可溶性成分被溶解进入流动相。通过改变压力 和温度，在分离釜中二氧化碳将可溶性成分分离。
(4)分离了可溶性成分的二氧化碳再经过压缩机或泵和热交换 器，实现循环使用。
Pressure Solid
二氧化碳的相图
Criticle point ．
SFE利用SCF作为萃取溶剂，SCF所具有独特 的物理化学性质，使其极易于渗透到样品基体中 去，通过扩散、溶解、分配等作用，使基体中的 溶质扩散并分配到SCF中，从而将其从基体中萃取 出来。提取完成后，改变体系温度或压力，使超 临界流体变成普通气体逸散出去，物料中已提取 的成分就可以完全或基本上完全析出，达到提取 和分离的目的。
一般说有以下的规律：
（1）亲脂性、低沸点成分可在10MPa以下萃 取，如挥发油、烃、酯、内酯、醚、环氧化 合物等，如天然植物和果实中的香气成分， 如桉树脑、麝香草酚、酒花中的低沸点酯类 等。
（2）强的极性基团（如－OH, －COOH）的 引入，使得萃取变得困难。
（3）更强的极性物质，如糖类、氨基酸类在 40MPa以下是不能被萃取的。
1.2 超临界流体的特性
超临界流体和其他流体的扩散性比较
密度
黏度
扩散系数
（g/cm3) （10-4g/cm·s)
（cHale Waihona Puke Baidu2/s)
气体
0.0006-0.002
1-3
0.1-0.4
超临界流体 0.2-0.9
1-9
0.0002-0.0007
液体
0.6-1.6
20-300 0.000002-0.00002