超临界萃取（超临界萃取设备）

本篇文章给大家谈谈超临界萃取，超临萃以及超临界萃取设备对应的界萃知识点，希望对各位有所帮助，取超不要忘了收藏本站喔。临界

什么叫超临界萃取

所谓超临界流体,设备是指物体处于其临界温度和临界压力以上时的状态.这种流体兼有液体和气体的优点,密度大,粘稠度低,表面张力小,有极高的溶解能力,能深入到提取材料的基质中,发挥非常有效的萃取功能.而且这种溶解能力随着压力的升高而急剧增大.这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂.而超临界流体萃取,就是利用超临界流体的这一强溶解能力特性,从动、植物中提取各种有效成份,超临萃再通过减压将其释放出来的过程.

超临界流体萃取法是一种物理分离和纯化方法,它是以CO2为萃取剂,在超临界状态下,加压后使其溶解度增大.将物质溶解出来,然后通过减压又将其释放出来.该过程中CO2循环使用.在压力为8--40MPa时的超临界CO2足以溶解任何非极性、中极性化合物,界萃在加入改性剂后则可溶解极化物.该技术除可替代传统溶剂分离法外,还可以解决生物大分子、热敏性和化学不稳定性物质的取超分离,因而在食品、医药、临界香料、设备化工等领域受到广泛重视.

超临界流体萃取技术的基本原理,工艺流程,基本特点及主要影响因素

超临界流体(SCF)的特性

超临界流体(SCF)是指物体处于其临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上状态时,向该状态气体加压,气体不会液化,只是密度增大,具有类似液体的性质,同时还保留气体的性能.

超临界流体兼具气体和液体的优点,其密度接近于液体,溶解能力较强,而黏度与气体相近,扩散系数远大于一般的液体,有利于传质.另外,超临界流体具有零表面张力,很容易渗透扩散到被萃取物的微孔内.因此,超临界流体具有良好的溶解和传质特性,能与萃取物很快地达到传质平衡,实现物质的有效分离.

超临界流体萃取分离的原理

超临界流体萃取分离过程是利用其溶解能力与密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的.在超临界状态下,流体与待分离的物质接触,使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和分子质量大小的界萃不同成分萃取出来.然后借助减压、升温的取超方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则自动完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,并将萃取分离的两个过程合为一体.

超临界流体萃取的溶剂

超临界流体萃取过程能否有效地分离产物或除去杂质,关键是萃取中使用的溶剂必须具有良好的选择性.目前研究的超临界流体种类很多,主要有二氧化碳、水、临界甲苯、设备甲醇、乙烯、乙烷、丙烷、丙酮和氨等.近年来主要还是以使用二氧化碳超临界流体居多,因为二氧化碳的临界状态易达到,它的临界温度(Tc=30.98℃) 接近室温,临界压力(Pc=7.377 MPa)也不高,具有很好的扩散性能,较低的表面张力,且无毒、无味、不易燃、价廉、易精制等特点,这些特性对热敏性易氧化的天然产品更具吸引力

超临界流体萃取主要特点

超临界流体技术在萃取和精馏过程中,作为常规分离方法的替代,有许多潜在的应用前景.其优势特点是：

（1）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；

（2）萃取和分离合二为一,当饱和的溶解物的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；

（3）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.

（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；

（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.

超临界流体萃取过程的主要影响因素

(1)萃取压力的影响

萃取压力是SFE最重要的参数之一,萃取温度一定时,压力增大,流体密度增大,溶剂强度增强,溶剂的溶解度就增大.对于不同的物质,其萃取压力有很大的不同.

(2)萃取温度的影响

温度对超临界流体溶解能力影响比较复杂,在一定压力下,升高温度被萃取物挥发性增加,这样就增加了被萃取物在超临界气相中的浓度,从而使萃取量增大；但另一方面,温度升高,超临界流体密度降低,从而使化学组分溶解度减小,导致萃取数减少.因此,在选择萃取温度时要综合这两个因素考虑.

(3)萃取粒度的影响

粒度大小可影响提取回收率,减小样品粒度,可增加固体与溶剂的接触面积,从而使萃取速度提高.不过,粒度如过小、过细,不仅会严重堵塞筛孔,造成萃取器出口过滤网的堵塞.

(4)CO2流量的影响

CO2的流量的变化对超临界萃取有两个方面的影响.CO2的流量太大,会造成萃取器内CO2流速增加,CO2停留时间缩短,与被萃取物接触时间减少,不利于萃取率的提高.但另一方面,CO2的流量增加,可增大萃取过程的传质推动力,相应地增大传质系数,使传质速率加快,从而提高SFE的萃取能力.因此,合理选择CO2的流量在SFE中也相当重要.

超临界流体萃取的过程是由萃取和分离2个阶段组合而成的.根据分离方法的不同,可以把超临界萃取流程分为：等温法、等压法和吸附法,如图2所示.

3.1 等温变压萃取流程

等温条件下,萃取相减压,膨胀,溶质分离,溶剂CO2经压缩机加压后再回到萃取槽,溶质经分离器分离从底部取出.如此循环,从而得到被分离的萃取物.该过程易于操作,应用较为广泛,但能耗高一些.

3.2 等压变温萃取流程

等压条件下,萃取相加热升温,溶质分离,溶剂CO2经冷却后回到萃取槽.过程只需用循环泵操作即可,压缩功率较少,但需要使用加热蒸汽和冷却水.

3.3吸附萃取流程

萃取相中的溶质由分离槽中的吸附剂吸附,溶剂CO2再回到萃取槽中.吸附萃取流程适用于萃取除去杂质的情况,萃取器中留下的剩余物则为提纯产品.

其中,前两种流程主要用于萃取相中的溶质为需要的精制产品,第三种流程则常用于萃取产物中杂质或有害成分的去除.

超临界流体具有许多不同于一般液体溶剂的物理化学特性,基于超临界流体的萃取技术具有传统萃取技术无法比拟的优势,近年来,超临界流体萃取技术的研究和应用从基础数据、工艺流程到实验设备等方面均有较快的发展.

但由于对超临界流体本身尚缺乏透彻的认识,对其化学反应、传质理论以及反应中热力学的本质问题研究有待深入,而且超临界流体萃取分离技术需要高压装置,因而对工艺设备的要求往往也比较高,需要有较大的投入等原因的客观存在,因此目前超临界流体的大规模实际应用还存在诸多问题需要进一步解决.

目前国际上超临界流体萃取与造粒技术的研究和应用正方兴未艾,技术发展应用范围包括了：萃取(extraction),分离(separation),清洗(cleaning),包覆(coating),浸透(impregnation),颗粒形成(particle formation)与反应(reaction).德国,日本和美国已处于领先地位,在医药,化工,食品,轻工,环保等方面研究成果不断问世,工业化的大型超临界流体设备有5000L～10000L的规模,日本已成功研制出超临界色谱分析仪,而台湾亦有五王粮食公司运用超临界二氧化碳萃取技术进行食米农药残留及重金属的萃取与去除.

目前国际上超临界流体萃取的研究重点已有所转移,为得到纯度较高的高附加值产品,对超临界流体逆流萃取和分馏萃取的研究越来越多.超临界条件下的反应的研究成为重点, 特别是超临界水和超临界二氧化碳条件下的各类反应,更为人们所重视.超临界流体技术应用的领域更为广泛,除了天然产物的提取,有机合成外还有环境保护,材料加工,油漆印染,生物技术和医学等；有关超临界流体技术的基础理论研究得到加强,国际上的这些动向值得我们关注.

由于超临界二氧化碳萃取技术在萃取后能将二氧化碳再次利用,把对环境的污染降至最低,所以未来传统工业若是能以超临界二氧化碳当作主要溶剂,那现在我们这颗唯一的地球,便能得到舒缓.

21世纪的化学工业,医药工业等必须通过调整自身的产业结构和产品结构,研究开发清洁化生产和绿色工业的新工艺和新技术.超临界流体技术就是近30年来迅速发展起来的这样一种新技术.我们应当从这个战略高度来认识超临界流体技术研究和推广应用的重要性,制定研究规划,加大投入,加强对该技术的基础和应用研究,使它真正用于工业化生产,造福于人类,造福于社会.

什么叫采用超临界萃取技术？

查了查资料，最早将超临界CO2萃取技术应用于大规模生产的是美国通用食品公司，之后法、英、德等国也很快将该技术应用于大规模生产中。超临界流体萃取是近代化工分离中出现的高新技术，SFE将传统的蒸馏和有机溶剂萃取结合一体，利用超临界CO2优良的溶剂力，将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。 SFE使用超临界CO2对物料进行萃取。 CO2是安全、无毒、廉价的液体，超临界CO2具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。超临界萃取的特点决定了其应用范围十分广阔。如在医药工业中，可用于中草药有效成份的提取，热敏性生物制品药物的精制，及脂质类混合物的分离；在食品工业中，啤酒花的提取，色素的提取等；在香料工业中，天然及合成香料的精制；化学工业中混合物的分离等。在医药保健品方面的应用是十分广泛的，比如从银杏叶中提取的银杏黄酮，从鱼的内脏，骨头等提取的多烯不饱和脂肪酸，从沙棘籽提取的沙棘油，从蛋黄中提取的卵磷脂等对心脑血管疾病具有独特的疗效。从药用植物蛇床子、桑白皮、甘草根、紫草、红花、月见草中提取了有效成分。现在市面上有个比较好的降脂产品，叫“黄金三宝”的，就是利用超临界技术从三七、丹参、凤尾藻里提取出了高纯度的三七总皂苷、丹参酮及凤藻素，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点，最大限度的保证了“黄金三宝”的有效成分含量，所以效果就比一般的产品会好很多。科学技术就是生产力，超临界萃取会越来越多的应用到各行业中来，相信这样生产制造出来的产品会带给广大消费者更好地产品。

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，在萃取物中保持着药用植物的有效成分，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；

3、萃取和分离合二为一，当饱和的溶解物的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；

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。

超临界流体萃取的基本原理

超临界流体萃取的基本原理如下：

1、任何一种物质随着温度和压力的变化都会以二种状态存在，也就是我们常说的三种相态：气相、液相、固相。

2、气相、液相、固相之间是紧密相关的，同时三者之间也是可以相互转化的，在一个特定的温度和压力条件下，气相、液相、固相会达成平衡，这个三相共存的特定状态点，通常就叫三相点。

3、液、气两相达成平衡状态的点称为临界点，在临界点时的温度和压力就称为临界温度和临界压力。不同的化学物质其本身的特性也千差万别，因此其临界点所要求的压力和温度会有很大的差异。

知识拓展：

1、目前研究较多的超临界流体是超临界二氧化碳，二氧化碳流体在超临界状态下兼有气液两相的双重特点，既具有与气体相当的高扩散系数和低黏度，又具有与液体相近的密度和良好的溶解能力，且其溶解能力也可通过控制温度和压力来进行调节。

2、超临界流体萃取本质仁就是调控压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而达到萃取分离的目的。同时它还具有无毒、不燃烧、与大部分物质不发生化学反应、价格低廉等优点，因此应用最广泛。

什么是超临界萃取技术？

超临界CO2萃取作为一种单元技术，兼有高产率和高效率的特性。超临界CO2萃取中药，提取率高，有效成分不被破坏；并且最大限度地获取有用成分的同时，能选择性地萃取与分离。通过选择萃取压力等条件可以将需要的某一类成分选择性地萃取出来，也可以通过优化分离条件选择性地将目标成分与杂质进行初步分离，从而富集目标成分。超临界CO2萃取技术从整体上看是一种单元技术，某种程度上，它又是一种集成技术，它集提取分离浓缩为一体,在萃取的同时就进行萃取物的分离与浓缩。对于不使用夹带剂的萃取，不需要回收溶剂； 对于添加夹带剂的萃取，也可通过多级分离将大部分夹带剂从萃取液中分离出来超临界CO2萃取中药，与传统方法相比，具有提取率高、操作温度低、中药有效成分不被破坏、无有机溶剂残留和工艺简单等很多优点。超临界CO2萃取中药，对中药挥发油、脂肪油、香豆素、萜类、生物碱和醌类等有效成分的提取分离，该技术基本可以独立完成，具有其它技术无可比拟的优越性。例如，超临界CO2从黄花蒿中萃取青蒿素，青蒿素是一种倍半萜,由于其分子中含有一个过氧基团,对湿热不稳定,用有机溶剂提取易破坏分解；而用超临界CO2提取，提取率可达92%以上，收率提高了1.9倍。我们用超临界CO2萃取技术制备抗癌中药—注射用鸦胆子油，发现该技术具有萃取收率高、产品品质好、工艺简单和生产周期短等优点，可利用脂肪酸、油中聚合物与甘油酯沸点的不同,完成脱胶过程,并可起到脱酸、脱臭、脱色效果,大大简化后续工艺。

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