超臨界流體萃取

超臨界流體萃取是一種新型萃取分離技術(shù)。它利用超臨界流體，即處于溫度高于臨界溫度、壓力高于臨界壓力的熱力學(xué)狀態(tài)的流體作為萃取劑。

從液體或固體中萃取出特定成分，以達(dá)到分離目的。超臨界流體萃取的特點是: 萃取劑在常壓和室溫下為氣體，萃取后易與萃余相和萃取組分離; 在較低盈度下操作，特別適合于天然物質(zhì)的分離; 可調(diào)節(jié)壓力、溫度和引人夾帶劑等調(diào)整超界流體的溶解能力，并可通過逐漸密度交溫度和壓力把萃取組分引人到希望的產(chǎn)品中。 *一套二手超臨界CO2流體萃取裝置

[1] 中文名 超臨界流體萃取 概 述 指以超臨界流體為溶劑 基本原理 物理萃取技術(shù) 臨界流體 氣體和液體的雙重特性目錄 1 基本原理 2 臨界流體 3 優(yōu)點 4 夾帶劑 ? 夾帶劑的作用及原理 ? 夾帶劑的選擇 ? 夾帶劑存在問題及發(fā)展方向 5 工藝流程 6 裝置規(guī)模 7 影響因素 ? 萃取壓力的影響 ? 萃取溫度的影響 ? 萃取顆粒大小 ? CO2的流量 ? 夾帶劑的選擇 8 應(yīng)用 ? 在食品方面的應(yīng)用 ? 在醫(yī)藥保健品方面的應(yīng)用 ? 在中藥方面的應(yīng)用 ? 在化工方面的應(yīng)用 ? 在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用 9 發(fā)展基本原理超臨界流體萃取工藝流程超臨界流體萃取工藝流程超臨界流體萃取是上的物理萃取技術(shù)，簡稱SFE（supercritical fluid extraction）。

在較低溫度下，不斷增加氣體的壓力時，氣體會轉(zhuǎn)化成液體，當(dāng)壓力增高時，液體的體積增大，對于某一特定的物質(zhì)而言總存在一個臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc），高于臨界溫度和臨界壓力，物質(zhì)不會成為液體或氣體，這一點就是臨界點。在臨界點以上的范圍內(nèi)，物質(zhì)狀態(tài)處于氣體和液體之間，這個范圍之內(nèi)的流體成為超臨界流體（SF）。超臨界流體具有類似氣體的較強(qiáng)穿透力和類似于液體的較大密度和溶解度，具有良好的溶劑特性，可作為溶劑進(jìn)行萃取、分離單體。

超臨界流體萃取是近代化工分離中出現(xiàn)的*，SFE將傳統(tǒng)的蒸餾和有機(jī)溶劑萃取結(jié)合一體，利用超臨界CO2優(yōu)良的溶劑力，將基質(zhì)與萃取物有效分離、提取和純化。SFE使用超臨界CO2對物料進(jìn)行萃取。CO2是安全、無毒、廉價的液體，超臨界CO2具有類似氣體的擴(kuò)散系數(shù)、液體的溶解力，表面張力為零，能迅速滲透進(jìn)固體物質(zhì)之中，提取其精華，具有高效、不易氧化、*、無化學(xué)污染等特點。超臨界流體萃取分離技術(shù)是利用超臨界流體的溶解能力與其密度密切相關(guān)，通過改變壓力或溫度使超臨界流體的密度大幅改變。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地依次把極性大小、沸點高低和相對分子質(zhì)量大小不同的成分萃取出來。臨界流體編輯超臨界流體（Supercritical Fluid，SF）是處于臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）以上，介于氣體和液體之間的流體。

超臨界流體具有氣體和液體的雙重特性。SF的密度和液體相近，粘度與氣體相近，但擴(kuò)散系數(shù)約比液體大100倍。由于溶解過程包含分子間的相互 CO2-SFE工藝流程示意圖 CO2-SFE工藝流程示意圖作用和擴(kuò)散作用，因而SF對許多物質(zhì)有很強(qiáng)的溶解能力。這些特性使得超臨界流體成為一種好的萃取劑。而超臨界流體萃取，就是利用超臨界流體的這一強(qiáng)溶解能力特性，從動、植物中提取各種有效成份，再通過減壓將其釋放出來的過程。超臨界流體對物質(zhì)進(jìn)行溶解和分離的過程就叫超臨界流體萃取?？勺鳛镾F的物質(zhì)很多，如二氧化碳、一氧化亞氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨等，其中多選用CO2（臨界溫度接近室溫，且無色、無毒、無味、不易然、化學(xué)惰性、價廉、易制成高純度氣體）。優(yōu)點編輯用超臨界萃取方法提取天然產(chǎn)物時，一般用CO2作萃取劑。

這是因為： a) 臨界溫度和臨界壓力低（Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)，操作條件溫和，對有效成分的破壞少，因此特別適合于處理高沸點熱敏性物質(zhì)，如香精、香料、油脂、維生素等； b)CO2可看作是與水相似的無毒、廉價的有機(jī)溶劑； c)CO2在使用過程中穩(wěn)定、無毒、不燃燒、安全、不污染環(huán)境，且可避免產(chǎn)品的氧化： d)CO2的萃取物中不含硝酸鹽和有害的重金屬，并且無有害溶劑的殘留； e）在超臨界CO2萃取時，被萃取的物質(zhì)通過降低壓力，或升超臨界流體萃取機(jī)超臨界流體萃取機(jī)高溫度即可析出，不必經(jīng)過反復(fù)萃取操作，所以超臨界CO2萃取流程簡單。

因此超臨界CO2萃取特別適合于對生物、食品、化妝品和藥物等的提取和純化。夾帶劑編輯在超臨界狀態(tài)下，CO2具有選擇性溶解。SFE-CO2對低分子、低極性、親脂性、低沸點的成分如揮發(fā)油、烴、酯、內(nèi)酯、醚，環(huán)氧化合物等表現(xiàn)出優(yōu)異的溶解性，像天然植物與果實的香氣成分。對具有極性基團(tuán)(-OH，-COOH等）的化合物，極性基團(tuán)愈多，就愈難萃取，故多元醇，多元酸及多羥基的芳香物質(zhì)均難溶于超臨界二氧化碳。

對于分子量高的化合物，分子量越高，越難萃取，分子量超過500的高分子化合物也幾乎不溶。而對于分子量較大和極性基團(tuán)較多的中草藥的有效成分的超臨界流體萃取中藥蜂膠超臨界流體萃取中藥蜂膠萃取，就需向有效成分和超臨界二氧化碳組成的二元體系中加入第三組分，來改變原來有效成分的溶解度，在超臨界液體萃取的研究中，通常將具有改變?nèi)苜|(zhì)溶解度的第三組分稱為夾帶劑（也有許多文獻(xiàn)稱夾帶劑為亞臨界組分）。

一般地說，具有很好溶解性能的溶劑，也往往是很好的夾帶劑，如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。夾帶劑的作用及原理由于CO2是非極性物質(zhì)，單純的SC-CO2只能萃取極性較低的親脂性物質(zhì)及低分子量的脂肪烴，如醇、醚、醛及內(nèi)醋等物質(zhì)。對于極性較大的親水性分子，金屬離子及相對分子量較大的物質(zhì)萃取效果不夠理想。1989年于恩平等介紹了關(guān)于超臨界CO2萃取過程中使用夾帶劑。即萃取時加入合適的夾帶劑。如乙醇、甲醇、丙酮等。不僅改善和維持了萃取選擇性，而且提高了難揮發(fā)性溶質(zhì)和極性溶質(zhì)的溶解度。由于夾帶劑的使用，增強(qiáng)了SC-CO2的溶解力和選擇性。夾帶劑可以從兩個方而影響溶質(zhì)在SC-CO2中的溶解度和選擇性，即CO2的密度和溶質(zhì)與夾帶劑分子間的相互作用。*一套二手超臨界CO2流體萃取裝置

一般來說，夾帶劑在使用中用量較少，對二氧化碳的密度影響不大。甚至還會降低SC-CO2的密度。而影響溶解度和選擇性的決定因素就是夾帶劑與溶質(zhì)分子間的范德華力或夾帶劑與溶質(zhì)有特定的分子間作用，如氫鍵及其它各種作用力。例如，超臨界CO2萃取重金屬，重金屬離子帶有正電荷，具有很強(qiáng)的極性，使得重金屬離子與SC-CO2之間的范德華力很弱，難以直接萃取。一般采取的方法是選擇帶有負(fù)電的夾帶劑(此處也稱金屬配合劑），中和金屬離子的正電荷，由于配合衍生效應(yīng)的緣故，生成的中性配合物的極性已大大降低，再結(jié)合另一種極性夾帶劑。增強(qiáng)其在SC-CO2中的溶解度，進(jìn)行萃取。另外，在溶劑的臨界點附近，溶質(zhì)溶解度對溫度、壓力的變化敏感。

加入夾帶劑后，超臨界流體萃取技術(shù)的研究超臨界流體萃取技術(shù)的研究能使混合溶劑的臨界點相應(yīng)改變，更接近萃取溫度。增強(qiáng)溶質(zhì)溶解度對溫度、壓力的敏感程度，使被分離組分在操作壓力不變的情況下，適當(dāng)升溫就可使溶解度大大降低，從循環(huán)氣體中分離出來，以避免氣體再次壓縮的高能耗。夾帶劑在超臨界CO2微乳液萃取技術(shù)中也起著非常重要的作用。超臨界CO2微乳液是由合適的表面活性劑(SAA）溶解于SC-CO2中形成的。由于SC-CO2對大多數(shù)SAA的溶解力是有限的，使得超臨界CO2微乳液的形成過程比較困難。加入夾帶劑（多為含3－6個碳原子的醇）不僅可以增加SAA在SC-CO2中的溶解度，同時還可以作為助表面活性劑有利于超臨界CO2微乳液的形成。超臨界CO2微乳液萃取技術(shù)在生物活性物質(zhì)和金屬離子萃取方面取得了很大的成就，有著非常廣闊的發(fā)展前景。夾帶劑的選擇夾帶劑的選擇是一個比較復(fù)雜的過程，歸納起來可概括為以下幾個方而：

⑴充分了解被萃取物的性質(zhì)及所處環(huán)境。被萃取物的性質(zhì)包括分子結(jié)構(gòu)、分子極性、分子量、分子體積和化學(xué)活性等。了解被萃取物所處環(huán)境也是非常必要的，它可以指導(dǎo)夾帶劑的選擇。例如：DHA分布于低極性的甘油脂、中極性的半乳糖酯和極性很大的磷脂中，且主要存在于極性脂質(zhì)中，所以要提取其中DHA必須提取出各種極性的脂質(zhì)成分，進(jìn)而可以確定合適的夾帶劑。

⑵綜合夾帶劑的性質(zhì)（分子極性、分子結(jié)構(gòu)、分子量、分子體積）和被萃取物性質(zhì)及所處環(huán)境進(jìn)行夾帶劑的預(yù)選。對酸、醇、酚、酯等被萃取物，可以選用含－OH、C=0基因的夾帶劑；對極性較大的被萃取物，可選用極性較大的夾帶劑。 ⑶實驗驗證。確定因素有夾帶劑的夾帶增大效應(yīng)（以純CO2萃取為參照）和夾帶劑的選擇性，統(tǒng)稱為夾帶劑的夾帶效應(yīng)。臧志清等在超臨界CO2萃取紅辣椒夾帶劑的篩選研究中對此做了詳細(xì)的介紹。對于夾帶劑的選擇，還有必要掌握涉及萃取條件的相變化、相平衡情況超臨界流體萃取機(jī)超臨界流體萃取機(jī)。

但這方而的實驗測定比較困難，有關(guān)論文發(fā)表及介紹資料不多。另外，夾帶劑在改善SC-CO2的溶解性的同時，也會削弱萃取系統(tǒng)的捕獲作用，導(dǎo)致共萃物的增加，還可能會干擾分析測定，所以夾帶劑的用量要小，一般不要超過5%mol。后，超臨界CO2萃取技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域，因而夾帶劑在這些領(lǐng)域中還須滿足廉價、安全、符合醫(yī)藥食品衛(wèi)生等要求。夾帶劑存在問題及發(fā)展方向夾帶劑的引入給了超臨界CO2萃取技術(shù)更廣闊的應(yīng)用，同時也帶來了兩個負(fù)而影響。這就是由于夾帶劑的使用，增加了從萃取物中分離回收夾帶劑的難度。而且由于使用了夾帶劑，使得一些萃取物中有夾帶劑的殘留。這就失去了超臨界CO2萃取沒有溶劑殘留的優(yōu)點。

工業(yè)上也增加了設(shè)計、研制和運行工藝方而的困難。針對這些有必要進(jìn)一步地研究。由于對不同的萃取物，不同的萃取體系，夾帶劑的種類、用量和作用都會有所不同，因此開發(fā)新型、容易與產(chǎn)物分離、無害的夾帶劑，研究其作用機(jī)理乃是今后研究的方向之一。特點超臨界流體技術(shù)在萃取和精餾過程中，作為常規(guī)分離方法的替代，有許多潛在的應(yīng)用前景。其優(yōu)勢特點是： ⑴超臨界萃取可以在接近室溫（35～40℃）及CO2氣體籠罩下進(jìn)行提取，有效地防止了熱敏性物質(zhì)的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持著藥用植物的有效成分，而且能把高沸點、低揮發(fā)性、易熱解的物質(zhì)在遠(yuǎn)低于其沸點溫度下萃取出來； ⑵使用SFE是干凈的提取方法，由于全過程不用有機(jī)溶劑，因此萃取物*殘留的溶劑物質(zhì)，從而防止了提取過程中對人體有害物的存在和對環(huán)境的污染，保證了*的*性； ⑶萃取和分離合二為一，當(dāng)飽和的溶解物的CO2流體進(jìn)入分離器時，由于壓力的下降或溫度的變化，使得CO2與萃取物迅速成為兩相（氣液分離）而立即分開，不僅萃取的效率高而且能耗較少，提高了生產(chǎn)效率也降低了費用成本； ⑷CO2是一種不活潑的氣體，萃取過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且屬于不間歇式萃取器間歇式萃取器燃性氣體，無味、無臭、無毒、安全性非常好； ⑸CO2氣體價格便宜，純度高，容易制取，且在生產(chǎn)中可以重復(fù)循環(huán)使用，從而有效地降低了成本； ⑹壓力和溫度都可以成為調(diào)節(jié)萃取過程的參數(shù)，通過改變溫度和壓力達(dá)到萃取的目的，壓力固定通過改變溫度也同樣可以將物質(zhì)分離開來；反之，將溫度固定，通過降低壓力使萃取物分離，因此工藝簡單容易掌握，而且萃取的速度快。