超临界流体萃取的基本原理
第六章 超临界流体萃取(Superitical要点
• 超临界流体特点：
①其密度接近于液体，具有与液体相当的萃取能 力； ②其扩散系数介于气体与液体之间，比气体小， 但比液体高一个数量级；粘度接近气体，比液体 低1个数量级，传递性质近似于气体，传质速率远 远大于液体。 ③在临界点气－液相界面消失，汽化热为零，分 离操作比在气液平衡区更利于传热和节能。 ④超临界流体具有较大的可压缩性，临界点以上 温度、压力稍有变化，流体密度就变化很大，可 利用调节温度、压力来调节流体的溶解能力。
超临界流体萃取与化学法萃取相比有以下 突出的优点：
• (6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的 参数。通过改变温度或压力达到萃取目的。 压力固定，改变温度可将物质分离；反之 温度固定，降低压力使萃取物分离，因此 工艺简单易掌握，而且萃取速度快。
超临界萃取流程：
• 整个萃取过程主要由两部分组成，即溶质萃取及 被萃取的溶质与超临界流体分离。 • 先将原料装入萃取釜中，然后打开高压泵把CO2 加热、升压，使之达到超临界状态后送入萃取釜 中。此时，超临界状态的CO2就会对原料中的不 同成分进行萃取。经过一定的时间后，打开节流 阀减压，此时溶有有效成分的CO2就会从萃取釜 中流入分离釜。这时再通过调节温度与压力，使 有效成分与CO2分离。分离后的CO2可通过过滤 器、流量计，并经冷却后重新加温加压循环使用。
超临界流体萃取与化学法萃取相比有以下突出的 优点：
• (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溶媒, 同时也防止了提取过程对人体的毒害和对 环境的污染,是100%的纯天然； •
超临界流体萃取与化学法萃取相比有以下 突出的优点： • (3)萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的 CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得 CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而 立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少， 节约成本；
超临界流体萃取技术
超临界流体萃取技术技术原理超临界流体萃取分离过程的原理是超临界流体对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯等具有特殊溶解作用，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而进行的。
在超临界状态下，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。
当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，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，所以超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。
萃取装置超临界萃取装置可以分为两种类型，一是研究分析型，主要应用于小量物质的分析，或为生产提供数据。
二是制备生产型，主要是应用于批量或大量生产。
超临界萃取装置从功能上大体可分为八部分：萃取剂供应系统，低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统。
具体包括二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧化碳储罐、冷水机等设备。
由于萃取过程在高压下进行，所以对设备以及整个管路系统的耐压性能要求较高，生产过程实现微机自动监控，可以大大提高系统的安全可靠性，并降低运行成本。
超临界流体萃取的特点(1)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全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来；(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溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,是100%的纯天然；(3)萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少，节约成本；(4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，故安全性好；(5)CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本；(6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。
超临界流体萃取法原理
超临界流体萃取法原理
超临界流体萃取 (Supercritical Fluid Extraction, SFE) 是一种分离提取化合物的方法，它利用超临界流体的特性可以同时具有气相和液相的特性，可以有效地溶解物质，并实现快速、高效的提取过程。
超临界流体是指在临界点以上的温度和压力条件下处于气-液两相临界状态的流体。
超临界流体具有高扩散性、低黏度、低表面张力等特点，可与溶质发生快速的质量传递，提高提取速度和效率。
超临界流体萃取法的原理是利用超临界流体在超临界状态下的溶解度随温度和压力的变化而变化的特性。
首先，选择适当的溶剂作为超临界流体，常用的超临界流体有二氧化碳和丙烷。
溶解度的调控可以通过控制温度和压力来实现。
在超临界流体萃取过程中，溶液中的溶质被溶解在超临界流体中，形成溶液。
然后，通过改变温度和压力，使超临界流体发生相变，转化为气相，从而实现溶质的分离提取。
提取后的溶质可以通过降温和减压将其回收。
超临界流体萃取法广泛应用于天然产物、食品、药物、环境等领域的提取分离过程中。
其优点包括操作简便、提取速度快、无需使用有机溶剂、对萃取物的损伤小等。
此外，超临界流体的可调节性使得可以根据不同物质的特性来进行选择性提取，提高提取效果。
总而言之，超临界流体萃取法利用超临界流体的特性进行溶解和分离，是一种高效、环保的提取方法，具有较广泛的应用前景。
超临界流体萃取的原理和应用
超临界流体萃取的原理和应用一、超临界流体萃取的原理超临界流体萃取是一种利用超临界流体对物质进行分离和提取的技术。
所谓超临界流体，是指在高于其临界温度和临界压力条件下的流体状态。
在这种状态下，超临界流体既具有气体的低粘度和高扩散性，又具有液体的高溶解力和可控性。
超临界流体萃取的基本原理是通过调节温度和压力，使超临界流体的密度和溶解力发生变化，从而实现对目标物质的选择性提取。
超临界流体萃取的主要原理包括溶解度变化原理、扩散速率变化原理和传质机理变化原理。
1. 溶解度变化原理超临界流体的溶解力随温度和压力的变化而变化。
通过调节温度和压力，可以使溶解度增大或减小，从而实现对目标物质的选择性提取。
当温度和压力适当增大时，超临界流体的溶解力会增大，有助于提高目标物质的萃取效率。
2. 扩散速率变化原理超临界流体的扩散速率比常规溶剂要快得多。
基于扩散速率变化原理，超临界流体可以更快地进入被提取物质的内部，提高物质的提取速率。
此外，超临界流体的扩散速率还受到温度和压力的影响，可以通过调节参数来控制提取速率。
3. 传质机理变化原理超临界流体的传质机理与常规溶剂有所不同。
超临界流体通过质量传递和热传递来实现物质的提取和分离。
传质机理的变化使得超临界流体的提取效率更高，同时还可以减少对环境的影响。
二、超临界流体萃取的应用超临界流体萃取技术在许多领域都有广泛的应用，主要包括化学、食品、药物和环境等。
1. 化学领域超临界流体萃取技术在化学合成、催化反应、分析测试等方面有着重要的应用。
超临界流体可以作为溶剂或反应介质，用于提取和分离化学物质，提高反应速率和选择性，减少催化剂的使用量。
2. 食品领域超临界流体萃取技术可以用于提取天然食品成分，如咖啡因、花青素、香料等。
相比传统的有机溶剂提取方法，超临界流体萃取技术具有高效、环保、无残留等优点，被广泛应用于食品加工和营养保健等领域。
3. 药物领域超临界流体萃取技术在药物研发、制备和分析中有着重要的应用。
超临界流体萃取技术
在食品分析方面的应用： 7 在食品分析方面的应用 ： 1988年,国际上推出 了第一台商品化的超临界流体萃取(SFE)仪, 早期 主要用于食品分析,如食用香料,脂肪油脂,维生素 等,采用超临界技术分析,能节省时间,节约化学试 剂,排除溶剂干扰,减少人身伤害。紫外(UV)和常 压化学解离质谱法(APCIMS) 的填充柱超临界流 体色谱法(PS-FC),是鉴别和定量测定β-兴奋剂的 通用方法,对于牛肝样品的β-兴奋剂,该法显示出 良好的回收率和较低的交量(RSD <15%) ,此法还 可用于双氯醇胺和柳丁氨醇的测定。对于农药 残留的测定,特别是水中碳硫化合物的测定,超临 界萃取法比较迅速 。对于中药有效成分的分析, 超临界萃取也有应用。
啤酒花有效成分的提取： 2 啤酒花有效成分的提取：1982 年,西德 HEG 公司建造的工业规模超临界萃取啤 酒花生产线投入生产。用有机溶剂萃取 的啤酒花萃取液,色泽暗绿,成分复杂,且残 留有机溶剂。如采用CO2 超临界萃取,萃 取液颜色为橄榄绿色,不仅萃取率高,芳香 成分也不被氧化,而且可避免萃取农药。
一、超临界流体萃取的原理
超临界流体(SCF)是指处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc) 以上，其物理性质介于气体与液体之间的流体。这种 流体(SCF)兼有气液两重性的特点，它既有与气体相当 的高渗透能力和低的粘度，又兼有与液体相近的密度 和对许多物质优良的溶解能力。溶质在某溶剂中的溶 解度与溶剂的密度呈正相关，溶质在SCF中的溶解度也 与此类似。因此，通过改变压力和温度，改变SCF的密 度，便能溶解许多不同类型的物质，达到选择性地提 取各种类型化合物的目的。
植物油脂的萃取： 3 植物油脂的萃取：油茶是我国重要的木本 食用油料,我国传统的茶油制取一般采用压 榨法和浸出法,前者残油率高,后者味差色深。 如用超临界CO2 萃取,所得油的颜色、外观, 理化指标均优于溶剂法,且提取率高,杂质少, 水分低,无需精炼。与此相类似的还有利用 超临界萃取豆油、菜籽油、米糠油、棕榈 油、茶籽油、玉米胚芽油、杏仁油、紫苏 油、花生油、山苍子油。另外,采用超临界 萃取技术提取微生物油脂也是近年来研究 的热点,如孢霉菌丝体油脂提取的研究已取 得进展。
超临界流体萃取原理
超临界流体萃取原理
超临界流体萃取是一种利用超临界流体的溶解能力进行物质分离和提纯的技术方法。
超临界流体是指在超过临界点温度和压力下的流体状态，具有介于气体和液体之间的特性。
超临界流体萃取的原理是利用超临界流体对目标物质的高溶解能力。
在超临界流体中，由于其密度较大和扩散系数较高，可以有效溶解和扩散目标物质。
当超临界流体与原料混合后形成均匀的相态，目标物质会从原料中溶解到超临界流体中，实现分离和提取。
随着溶液中溶解物质的增加，超临界流体的溶解能力也会增强，进一步提高了物质的分离效率。
此外，超临界流体萃取还具有可调控性。
通过调整超临界流体的温度和压力，可以改变其溶解性能和扩散能力，实现对不同物质的选择性萃取。
这种可调控性使得超临界流体萃取在分离和提纯复杂混合体系中有广泛的应用前景。
超临界流体萃取技术具有很多优点。
首先，超临界流体相较于传统有机溶剂，在操作温度和压力上更为温和，有利于保持萃取物质的活性和稳定性。
此外，超临界流体通常是可再生的，在环境友好性上也有优势。
最重要的是，由于超临界流体萃取过程无需使用有机溶剂，能够减少产生废液的量，有利于节约资源和降低处理成本。
总之，超临界流体萃取是一种高效、环保的分离和提纯技术。
它基于超临界流体对物质的高溶解能力和可调控性，可广泛应用于食品、医药、化工等领域，具有很大的发展潜力。
超临界流体萃取技术及其应用简介
超临界流体萃取技术及其应用简介一、本文概述《超临界流体萃取技术及其应用简介》一文旨在全面介绍超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction，简称SFE）这一先进的分离和提取技术，以及其在各个领域的广泛应用。
本文将概述超临界流体萃取技术的基本原理、特点、优势以及在实际应用中的成功案例，从而揭示这一技术在现代科学和工业中的重要地位。
超临界流体萃取技术利用超临界流体（如二氧化碳）的特殊性质，通过调整压力和温度实现对目标组分的有效提取。
与传统的提取方法相比，超临界流体萃取具有操作简便、提取效率高、溶剂残留低、环境友好等诸多优点，因此受到广泛关注。
本文将从理论基础入手，详细阐述超临界流体萃取技术的原理及其在不同领域的应用。
通过案例分析，我们将展示这一技术在医药、食品、化工、环保等领域取得的显著成果，以及其对现代工业发展的推动作用。
我们将对超临界流体萃取技术的发展前景进行展望，以期为读者提供全面的技术信息和应用参考。
二、超临界流体萃取技术的基本原理超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction，简称SFE）是一种先进的提取分离技术，其基本原理是利用超临界状态下的流体作为萃取剂，从目标物质中分离出所需组分。
超临界流体指的是在温度和压力超过其临界值后，流体既非液体也非气体的状态，具有介于液体和气体之间的独特物理性质，如密度、溶解度和扩散系数等。
在超临界状态下，流体对许多物质表现出很强的溶解能力，这主要得益于其特殊的物理性质。
通过调整温度和压力，可以控制超临界流体的溶解能力和选择性，从而实现对目标组分的有效提取。
常用的超临界流体包括二氧化碳（CO₂）、乙烯、氨等，其中二氧化碳因其无毒、无臭、化学性质稳定且易获取等优点，被广泛应用于超临界流体萃取中。
在超临界流体萃取过程中，目标物质与超临界流体接触后，其中的目标组分因溶解度差异而被选择性溶解在超临界流体中。
超临界流体萃取的基本原理
临界 压力
/MPa 4.22 3.95 3.6 7.99 6.38 4.76 7.23 4.4 3.68 4.89 4.11 3.76 22.00
-78.5 二氧化碳 -33.4 氨 -164.0 甲烷 -88.0 乙烷 -44.5 丙烷 -0.5 n-丁烷 36.5 n-戊烷 69.0 n-己烷 2,3-二甲基丁烷 58.0 -103.7 乙烯 -47.7 丙烯 -29.8 流体萃取
夹带剂的使用 在超临界状态下， CO2具有选择性溶解。SFECO2对低分子、低极性、亲脂性、低沸点的成 分表现出优异的溶解性。而对于分子量较大和 极性集团较多的成分的萃取，就需加入第三组 分（夹带剂），来改变原来有效成分的溶解度。 常用的夹带剂有丙酮、乙醇、甲醇等。 夹带剂的作用 1、可以大大地增加其溶度和选择性。2、降低 所需要的操作温度和压力。3、增加产量，缩 短加工时间。4、提高目的物纯度。
超临界流体萃取与溶剂萃取相比有以下 突出的优点：
(1)可以在接近室温(35-40℃)下进行提取，有
效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。 (2)使用SFE是最干净的提取方法,无溶剂残
留，纯净。 (3)萃取和分离合二为一，工艺简单易掌握，
萃取效率高而且能耗较少，节约成本。 (4) CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且可 以循环使用。
超临界流体色谱(SFC)
超临界流体色谱
是指以超临界流体为流动相，以固体吸附剂(如硅 胶)或键合到载体(或毛细管壁)上的高聚物为固定相的 色谱。超临界流体色谱兼有气相色谱和液相色谱的 特点。操作温度主要决定于所选用的流体。超临界 流体容易控制和调节，在进入检测器前可以转化为 气体、液体或保持其超临界流体状态，因此可与现 有任何液相或气相的检测器相连接，能与多种类型 检测器相匹配，扩大了它的应用范围和分类能力， 在定性、定量方面有较大的选择范围。
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超临界CO2流体的性质
➢ CO2萃取剂优点
1. 临界温度和临界压力低(Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)， 操作条件温和。
2. CO2可看作是与水相似的无毒、廉价的有机溶剂。 3. CO2在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不
污染环境，且可避免产品的氧化。 4. CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金量，并
超临界流体萃取的基本原理
超临界流体萃取分离过程的原理：
1. 将超临界流体与待分离的物质接触，使待分离的物 质充分溶解在超临界流体中。
2. 控制条件得到最佳比例的混合成分，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
超临界流体的临界数据
化合物
二氧化碳 氨 甲烷 乙烷 丙烷
n-丁烷 n-戊烷 n-己烷 2,3-二甲基丁烷 乙烯 丙烯 二氯二氟甲烷 二氯氟甲烷
沸点 /℃
-78.5 -33.4 -164.0 -88.0 -44.5 -0.5 36.5 69.0 58.0 -103.7 -47.7 -29.8 8.9
临界 温度℃
31.06 132.3 -83.0 32.4
97 152.0 196.6 234.2 226.0
9.5 92 111.7 178.5
临界压 力MPa
7.39 11.28
4.6 4 5.07 4.67 3.99 5.17
化合物
三氯氟甲烷 一氯三氟甲烷 1,2-二氯四氟乙烷
甲醇 乙醇 异丙醇 一氧化二氮 甲乙醚 乙醚 苯 甲苯 六氟化硫 水
沸点 /℃
23.7 -81.4 3.5 64.7 78.2 82.5 -89.0 7.6 34.6 80.1 110.6 -63.8 100
临界 温度 /℃
196.6 28.8 146.1 240.5 243.4 235.3 36.5 164.7 193.6 288.9 318 45 374.2
超临界流体的选择
相似相溶
选用的超临界流体与被 萃取物质的化学性质越 相似，溶解能力就越大。
温度
从操作角度看，使用超临界 流体为萃取剂时的操作温度 越接近临界温度，溶解能力 也越大。
超临界流体的选择
• 选择萃取剂的主要因素
•溶解度高，选择性好 •临界压力不能太高 •临界温度在室温附近 •价格便宜，容易获得 •化学稳定，无毒，不腐蚀设备
超临界流体的传递性质数据的比较
物质状态 密度（g/cm-3）
气态
(0.6-2) ×10-3
粘度(Pa*s)
(1-3) ×10-5
扩散系数(cm2*s-1)
0.1-0.4
液态
SCF
0.6-2 0.2-0.5
(0.2-3) ×10-3 (1-3) ×10-5
(0.2-2) ×10-2
10-4-10-3
➢传递性质
➢密度接近液体－－萃取能力强，因为溶剂化能力 强，压力和温度的微小变化可导致其密度显著变化。 ➢粘度接近气体－－传质性能好，具有很强的传递性 能和运动速度。
超临界流体是溶解能力强、黏度低、扩散系数高的 易流动的相
超临界流体的性质
溶解能力
流体密度
压温 力度 溶质在某溶剂中的溶解度与溶剂的密度呈正相关，SCF也 与此类似。因此，通过改变压力和温度，改变SCF的密度， 便能溶解许多不同类型的物质。 由于组成混合物的各个组分在SCF中溶解度的差异，达到 选择性地提取各种类型化合物的目的。
临界 压力 /MPa
4.22 3.95 3.6 7.99 6.38 4.76 7.23 4.4 3.68 4.89 4.11 3.76 22.00
超临界CO2流体的性质
二氧化碳临界点：Tc=31.26℃、Pc=7.2MPa
超临界CO2流体的性质
超临界CO2流体的性质
在临界点附近，密 度有很宽的变化范 围；稍微改变温度、 压力可使密度发生 显著变化，进而大 大影响溶解能力。
且无有害溶剂的残留。 4. 在超临界CO2萃取时，被萃取的物质通过降低压力，
或升高温度即可析出，萃取流程简单。 因此用超临界萃取方法提取天然产物时，一般用 CO2作萃取剂。
超临界流体萃取
➢夹带剂的使用 在超临界状态下， CO2具有选择性溶解。SFECO2对低分子、低极性、亲脂性、低沸点的成 分表现出优异的溶解性。而对于分子量较大和 极性集团较多的成分的萃取，就需加入第三组 分（夹带剂），来改变原来有效成分的溶解度。 常用的夹带剂有丙酮、乙醇、甲醇等。 ➢夹带剂的作用 1、可以大大地增加其溶度和选择性。2、降低 所需要的操作温度和压力。3、增加产量，缩 短加工时间。4、提高目的物纯度。
超临界状态：当物质所处的温度高于临界温度，压
力大于临界压力时，该物质处于超临界状态。
超临界流体(SCF) ：是指物质处在临界温度（Tc）和
临界压力(Pv)以上时形成的一种特殊状态的流体。
超临界流体萃取(SFE) ：是以超临界流体作为萃取
剂，从固体或液体中萃取出某种溶质的单元操作过程。
超临界流体的性质
超临界流体萃取的基本原理
目录
超临界的有关概念 超临界流体的性质 超临界流体萃取的基本原理 超临界流体萃取的主要影响因素
有关概念
什么是超临界：任何一种物质都存在三种相态----气
相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。 气、液两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的 温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其 临界点所要求的压力和温度各不相同。
当一种流体处于其临界点的温度和压力之下， 则称之为超临界流体。
无论压力多高，流体都不 能液化，流体的密度随压 力增高而增加
超临界流体的性质
• 物质在三相点时，气、 液、固三态处于平衡 状态。
• 在临界点时，气、液 两相呈平衡状态。
• 在物质的临界温度时， 其气相和液相具有相 同的密度。
• 物质处于临界点时， 向该状态气体加压， 气体不会液化，只是 密度增大，具有类似 液体性质，同时还保 留有气体性能
超临界流体具有气体和液体的双重特性，它既有与气体
相当的高渗透能力和低的粘度，又兼有与液体相近的密
度和对许多物质优良的溶解能力，而且扩散系数约是液 体的100倍。由于溶解过程包含分子间的相互作用和扩 散作用，因而SF对许多物质有很强的溶解能力。这些特 性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。
超临界流体的性质