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。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狀態的流體作為萃取劑。

從液體或固體中萃取出特定成分，以達到分離目的。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的分離; 可調節壓力、溫度和引人夾帶劑等調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 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展方向 5 工藝流程 6 裝置規模 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 應用 ? 在食品方面的應用 ? 在醫藥保健品方面的應用 ? 在中藥方面的應用 ? 在化工方面的應用 ? 在農藥殘留分析中的應用 9 發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，簡稱SFE（supercritical fluid extraction）。

在較低溫度下，不斷增加氣體的壓力時，氣體會轉化成液體，當壓力增高時，液體的體積增大，對于某一特定的物質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，物質狀態處于氣體和液體之間，這個范圍之內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，可作為溶劑進行萃取、分離單體。

超臨界流體萃取是近代化工分離中出現的*，SFE將傳統的蒸餾和有機溶劑萃取結合一體，利用超臨界CO2優良的溶劑力，將基質與萃取物有效分離、提取和純化。SFE使用超臨界CO2對物料進行萃取。CO2是安全、無毒、廉價的液體，超臨界CO2具有類似氣體的擴散系數、液體的溶解力，表面張力為零，能迅速滲透進固體物質之中，提取其精華，具有高效、不易氧化、*、無化學污染等特點。超臨界流體萃取分離技術是利用超臨界流體的溶解能力與其密度密切相關，通過改變壓力或溫度使超臨界流體的密度大幅改變。在超臨界狀態下，將超臨界流體與待分離的物質接觸，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，但擴散系數約比液體大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散作用，因而SF對許多物質有很強的溶解能力。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。超臨界流體對物質進行溶解和分離的過程就叫超臨界流體萃取。可作為SF的物質很多，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、化學惰性、價廉、易制成高純度氣體）。優點編輯用超臨界萃取方法提取天然產物時，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，如香精、香料、油脂、維生素等； b)CO2可看作是與水相似的無毒、廉價的有機溶劑； c)CO2在使用過程中穩定、無毒、不燃燒、安全、不污染環境，且可避免產品的氧化： 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，被萃取的物質通過降低壓力，或升超臨界流體萃取機超臨界流體萃取機高溫度即可析出，不必經過反復萃取操作，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油、烴、酯、內酯、醚，環氧化合物等表現出優異的溶解性，像天然植物與果實的香氣成分。對具有極性基團(-OH，-COOH等）的化合物，極性基團愈多，就愈難萃取，故多元醇，多元酸及多羥基的芳香物質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，通常將具有改變溶質溶解度的第三組分稱為夾帶劑（也有許多文獻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，單純的SC-CO2只能萃取極性較低的親脂性物質及低分子量的脂肪烴，如醇、醚、醛及內醋等物質。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萃取效果不夠理想。1989年于恩平等介紹了關于超臨界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，而且提高了難揮發性溶質和極性溶質的溶解度。由于夾帶劑的使用，增強了SC-CO2的溶解力和選擇性。夾帶劑可以從兩個方而影響溶質在SC-CO2中的溶解度和選擇性，即CO2的密度和溶質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分子間的范德華力或夾帶劑與溶質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，由于配合衍生效應的緣故，生成的中性配合物的極性已大大降低，再結合另一種極性夾帶劑。增強其在SC-CO2中的溶解度，進行萃取。另外，在溶劑的臨界點附近，溶質溶解度對溫度、壓力的變化敏感。

加入夾帶劑后，超臨界流體萃取技術的研究超臨界流體萃取技術的研究能使混合溶劑的臨界點相應改變，更接近萃取溫度。增強溶質溶解度對溫度、壓力的敏感程度，使被分離組分在操作壓力不變的情況下，適當升溫就可使溶解度大大降低，從循環氣體中分離出來，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微乳液萃取技術在生物活性物質和金屬離子萃取方面取得了很大的成就，有著非常廣闊的發展前景。夾帶劑的選擇夾帶劑的選擇是一個比較復雜的過程，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及所處環境。被萃取物的性質包括分子結構、分子極性、分子量、分子體積和化學活性等。了解被萃取物所處環境也是非常必要的，它可以指導夾帶劑的選擇。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中，所以要提取其中DHA必須提取出各種極性的脂質成分，進而可以確定合適的夾帶劑。

⑵綜合夾帶劑的性質（分子極性、分子結構、分子量、分子體積）和被萃取物性質及所處環境進行夾帶劑的預選。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（以純CO2萃取為參照）和夾帶劑的選擇性，統稱為夾帶劑的夾帶效應。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超臨界流體萃取機。

但這方而的實驗測定比較困難，有關論文發表及介紹資料不多。另外，夾帶劑在改善SC-CO2的溶解性的同時，也會削弱萃取系統的捕獲作用，導致共萃物的增加，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萃取技術已廣泛應用于生物、醫藥、食品等領域，因而夾帶劑在這些領域中還須滿足廉價、安全、符合醫藥食品衛生等要求。夾帶劑存在問題及發展方向夾帶劑的引入給了超臨界CO2萃取技術更廣闊的應用，同時也帶來了兩個負而影響。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點。

工業上也增加了設計、研制和運行工藝方而的困難。針對這些有必要進一步地研究。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，因此開發新型、容易與產物分離、無害的夾帶劑，研究其作用機理乃是今后研究的方向之一。特點超臨界流體技術在萃取和精餾過程中，作為常規分離方法的替代，有許多潛在的應用前景。其優勢特點是： ⑴超臨界萃取可以在接近室溫（35～40℃）及CO2氣體籠罩下進行提取，有效地防止了熱敏性物質的氧化和逸散。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、低揮發性、易熱解的物質在遠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溶劑，因此萃取物*殘留的溶劑物質，從而防止了提取過程中對人體有害物的存在和對環境的污染，保證了*的*性； ⑶萃取和分離合二為一，當飽和的溶解物的CO2流體進入分離器時，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，萃取過程中不發生化學反應，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，且在生產中可以重復循環使用，從而有效地降低了成本； ⑹壓力和溫度都可以成為調節萃取過程的參數，通過改變溫度和壓力達到萃取的目的，壓力固定通過改變溫度也同樣可以將物質分離開來；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。