超临界CO2萃取技术
超临界萃取技术及其应用ppt课件.ppt
SC- CO2萃取金属离于最显著的特点就是：萃取过程 中络合剂的引入．通常，络合则总是在静态条件下， 以远远大于金属有机配合物化学计量数的量溶解在SCCO2相中，然后，在动态条件下，随流动相进入萃取 耀，样品中金属离于与其络合形成金属有机配合物而 进入超临界流体相，经减压，超临界流体与金属有机 配合物分离，lI．流程图如下：
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因为若再升高压力，萃取收率的提高，相对于为获得 及保持这样高的压力所增的投资和操作费用来说就不 经济了。
温度T升高，一般情况下CO2的溶解力有所增加，且 较压力影响明显。仍以超临界CO2 萃取沙棘油为例。 F＝30MPa，T＝32℃时，沙棘油的收率为90.1%，当 温度升高T＝40℃，油的收率提高到92.1％．但温度的 升高受到对所萃取物质热敏性要求的限制。
17 解吸釜
冷却器
(b) 等压法 T1<T2，P1=P2 1.萃取釜，2.加热器， 3.解析釜 4.高压泵 5.冷却器
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3．恒温恒压工艺（吸附剂法）。
图2(c)流程为恒温恒压萃取工艺，即萃取和分离在同样 的温度和压力下进行。该工艺分离萃取取物需要持殊 的吸附剂(如离于交换树脂、活性炭等)进行吸脱，一 般用于去除有害物质，如从茶叶中脱除咖啡因。有时 也称吸附剂法。 该工艺C02流体始终处于恒定的超临 界状态，十分节能。但若采用较贵的吸附剂，则要在 生产中增加吸附剂再生系统。
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处于超临界状态的C02即具有选择溶解其它物质的能力。 通过调整适当的温度和压力可选择性地萃取物质。然 后再经减压、升温或吸附，使溶解在超临界CO2中的被 萃取物与CO2分离，从而达到分离和提纯的目的。
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二、超临界C02及其萃取技术的主要特点
1.CO2的物质特点： 与通常采用的超临界流体 物质，如N2、N20、CH4、C2H4、等相比，CO2 有如下特点：
超临界CO2萃取
基本工艺流程
2.4 超临界二氧化碳萃取的影响因素
压力 温度 流量 夹带剂 粒度
2.4.1 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。
提取和分离一体，提取后马上分离，效率高。
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。
2.2 超临界流体萃取技术的特点
1.超临界流体具有良好的渗透性和溶解性，可从固体或粘稠的原料中快速 萃取有效成分。提取有效成分的效率高，为传统生产工艺的2-10倍。
2.4.2 萃取温度的影响
一方面，温度升高，超临界流体的密度降低，其溶解能力相 应下降，导致萃取数量的减少；
但另一方面，温度升高使被萃取溶质的挥发性增加，这样就增 加了被萃取物在超临界流体中的浓度，从而使萃取数量增大。
通过实验，人们还发现温度对溶解度的影响还与压力有密切的 关系：在压力相对较低时（28MPa以下），温度升高溶解度降低； 而在压力较高时（28MPa以上），温度升高二氧化碳的溶解能力提 高。
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。
超临界co2萃取法
超临界co2萃取法超临界co2萃取法：超临界CO2流体萃取（SFE）是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。
技术原理：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CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
技术特点：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。
技术应用：超临界CO2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。
二氧化碳超临界流体萃取技术简介
常见临界流体萃取辅助剂
被萃取物 咖啡因 单甘酯 亚麻酸
青霉素G钾盐 乙醇 豆油
菜子油 棕榈油 EPA ,DHA
超临界流体
CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2
辅助剂 水
丙酮 正己烷
水 氯化锂 己烷,乙醇
丙烷 乙醇 尿素
超临界流体旳选择性
超临界流体萃取技术
（Supercritical Fluid Extraction，SFE）
物质有三种状态： 气态、液态、固态 流体状态
物质旳第四态：超临界状态
临界温度：每种物质都有一种特定 温度，在这个温度以上，不论怎样 增大压强，虽然密度与液态接近， 气态物质也不会液化。这个温度称 为物质旳临界温度。
④ 化合物旳相对分子量越高，越难萃取。
分子量在200～400范围内旳组分轻易萃 取，有些低相对分子质量、易挥发成份甚 至能够直接用二氧化碳液体提取；高分子 量物质（如树胶、蜡等）则极难萃取。
超临界CO2是非极性溶剂，在许 多方面类似于己烷，对非极性旳脂 溶性成份有很好旳溶解能力，对有 一定极性旳物质（如黄酮、生物碱 等）旳溶解性就较差。其对成份旳 溶解能力差别很大，主要与成份旳 极性有关，其次与沸点、分子量也 有关。
3 扩散系数比气体小，但比液体高一到 两个数量级，具有很强旳渗透能力
4 SCF旳介电常数，极化率和分子行为 都与气液两相都有明显差别
总之，超临界流体不但具有液体 旳溶解能力，也具有气体旳扩散和 传质能力
超临界流体萃取
（Supercritical Fluid Extraction，SFE）
超临界流体萃取是利用超临 界流体作萃取剂，从液体或固体 中萃取出某些成份并进行分离旳 技术。
超临界二氧化碳流体萃取技术
超临界二氧化碳流体萃取技术摘要超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction，简称SFE)[1]是一种发展快，运用广的新型分离技术，具有操作简单、能耗少、污染低、分散能力好、产品纯、无有机溶剂残留等优点，故又名“绿色分离技术”。
其中超临界CO2萃取技术运用最为广泛，技术最为成熟。
广泛用于医药、食品和化工工业，对于传统方法难以提取及分离的物质，更有其无可比拟的优越性。
本文主要介绍了SFE技术分离原理、主要优点、技术运用及发展现状，并对其发展前景进行展望。
关键词：超临界流体萃取技术；二氧化碳；应用；Keywords:Supercritical Fluid Extraction（SFE）;CO2;Application引言超临界流体萃取技术是近30年前发展起来的一个新兴的分离技术。
超临界萃取的介质可以有很多种，例如水、二氧化碳、乙烷、己烷、一氧化氮、氨、二氯二氟、甲烷等等。
这一技术是运用了流体处于临界温度和临界压力之上时的溶解性发生特异性变化这一点，对目的物进行萃取。
即使是较小的温度、要离变化，对超临界流体的溶质溶解性都可以起很大变化，运用这一点完成了对目标物的萃取和分离。
随着人们对生活品质的追求，对食品、药物的质量与安全的要求越来越严格，在追求无毒无公害的绿色生活中，传统的食品添加剂、香料、药物成份的提取方法已经逐渐不为人们所接受。
更为安全、高效、环保的工艺手段也逐步代替了传统加工工艺，而超临界流体萃取技术即为其中突出的一种新兴分离技术，可以达到更高的安全标准的同时，满足高效的当代生产要求。
1.概述1.1超临界流体萃取技术的定义超临界流体（SCF）是指热力学状态处于临界点之上的流体。
超临界流体由于液气分界消失，是提高压力也不液化的非凝聚性气体。
兼具液体与气体物性，其密度似液体，且物质溶解度与溶剂密度成正比，故溶解能力接近液体溶剂[2]。
其黏度又似气体，具有气体易于扩散、运动特性，传质速率远高于液体。
超临界CO2萃取技术及其发展前景
超临界CO2萃取技术及其发展前景1超临界CO2萃取技术的特点超临界流体技术近三十年来在国际上得到迅猛发展,内容涉及超临界流体萃取、超临界色谱、超临界条件下的化学反应、超临界流体细胞破碎技术、超临界流体结晶技术等。
超临界流体萃取(Supercritical fluid, SCF)技术就是以超临界状态(压力和温度均在临界值以上)的流体为溶媒,对萃取物中的目标组分进行提取分离的过程。
可以用于超临界流体萃取的物质很多,理论上讲,诸如甲醇、乙醇、二氯甲烷等沸点较低的有机物都可以用于超临界工业。
但是由于这些物质的毒性较大,在工业中的应用受到很大限制。
因CO2气体的临界温度和临界压力低（31.06o C,7.39MPa），而且具有无色、无味、无毒、易于分离、价廉、易制得高纯气体等特点，因而成为应用最为广泛的超临界流体。
超临界CO2萃取技术尤其适合于生物资源有效成分的分离,十分符合绿色食品发展的要求,被称作“绿色分离技术”，现已广泛应用于食品、医药等行业。
[1-2]2超临界CO2萃取技术的应用2.1在香料及色素提取中的应用利用超临界CO2萃取技术主要从鲜花、水果皮、食用香料等中提取精油，也可提取其它风味物质，如生姜中的姜辣素、胡椒中的胡椒碱、辣椒中的辣椒素等，其中，从啤酒花中提取挥发性油和律草酮是超临界萃取最成功的工业化应用。
[3]另外，目前已有1000L的萃取设备用于香料的生产，产品种类正不断增多。
张骊等从墨红花中用超临界提取的精油香气与鲜花相近。
[4]高彦祥等通过调整分离器的工艺参数，获得含脂和含油两种产品，中试效果好。
[5]曾健青等萃取芹菜籽油，其中具有防治心血管疾病的医用有效成分(3一正丁基一4，5一二氢苯并吠喃酮)含量比水蒸气法所得芹菜籽油高5倍多。
[6]超临界CO2可以较好的选择性萃取甜橙皮油，优质提取胡椒中的风味成分，还可以从辣椒中直接提取辣椒包素，蕃茄中提取蕃茄红素，紫草中提取紫草宁，海藻中提取胡萝卜素等。
二氧化碳超临界萃取技术
二氧化碳超临界萃取技术摘要二氧化碳是一种很常见的气体，但是过多的二氧化碳会造成“温室效应”，因此充分利用二氧化碳具有重要意义。
传统的二氧化碳利用技术主要用于生产干冰（灭火用）或作为食品添加剂等。
现国内外正在致力于发展一种新型二氧化碳利用技术──CO2超临界萃取技术。
运用该技术可生产高附加值的产品，可提取过去用化学方法无法提取的物质，且廉价、无毒、安全、高效。
它适用于化工、医药、食品等工业。
正文二氧化碳在温度高于临界温度（Tc）31℃、压力高于临界压力（Pc）3MPa的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解能力，用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛应用。
传统提取有效成份的方法如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，但工艺复杂、纯度不高，而且易残留有害物质。
而二氧化碳超临界萃取廉价、无毒、安全、高效，可以生产极高附加值的产品。
用超临界CO2萃取法可以从许多种植物中提取其有效成分，而这些成分过去用化学方法是提取不出来的。
除了用在化工、化工等工业外，还可用在烟草、香料、食品等方面。
如食品中，可以用来去除咖啡、茶叶中的咖啡因，可提取大蒜素、胚芽油、沙棘油、植物油以及医药用的鸦片、阿托品、人参素及银杏叶、紫杉中的有价值成分。
以下举例简单介绍一下该技术的应用。
（一）用于提取辣椒中的红色素用超临界方法萃取的红色素没有一丝辣味，副产品主要是辣味素，只要加入90%的熟植物油即可制成辣椒油。
一年能收回投资。
1991年以来，在日本每年需要辣椒红色素30吨，每公斤价3万日元，年销售额9亿日元。
我国化学方法生产的辣椒红色素每年60吨，但色价太低又有辣味，出口困难。
我国色素应用也呈直线上升趋势，因此生产色素有极光明的前景。
除辣椒色素外，设备还可以生产姜黄、玉米黄、红花色素等。
（二）用于提取茶叶中的茶多酚安徽、云南、四川、湖北等省盛产茶叶，可以将质次的碎茶叶未或次茶生产茶多酚及咖啡因。
超临界CO2萃取技术
二氧化碳的生产工艺
膜分离及组合分离手段，将二氧化碳分离出来， 膜分离及组合分离手段，将二氧化碳分离出来，浓集 高浓度的二氧化碳气体，加压液化后作为工业过程B 高浓度的二氧化碳气体，加压液化后作为工业过程 的原料或直接作为一种工业产品。 的原料或直接作为一种工业产品。二氧化碳固定转化 综合利用研究已经成为绿色工程学科研究的热点
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二氧化碳的生产工艺
二氧化碳控制和综合利用技术研究已成为绿色过程工程热点之一，从绿色过 程工程角度，根据工业生态学原理，构建二氧化碳良性循环系统，流程如下：
碳循环源 过程A 过程 过程B 过程
浓缩加工 处理收集 分离纯化
来自工业过程的A的二氧化碳废气，经收集，除尘，废热利用，压缩等预处理后， 来自工业过程的 的二氧化碳废气，经收集，除尘，废热利用，压缩等预处理后，进入 的二氧化碳废气 分离纯化系统，依据不同工业气源的组成及含量，分别采取吸收，吸附， 分离纯化系统，依据不同工业气源的组成及含量，分别采取吸收，吸附，
超临界CO2 萃取技术 萃取技术Supercritical 超临界 CO2 extraction technology
南昌大学 制药091：徐换换 ： 制药 学号： 学号：5801309035 2011.12.11
超临界CO2 萃取技术 超临界
1.概述 概述
2.超临界 超临界 CO2萃取原 萃取原 理 3.超临界 超临界CO2
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典型固体物料萃取工艺流程图
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典型固体物料萃取工艺流程图
流程中二氧化碳流体采用液态加压工艺，所以流程中有多 流程中二氧化碳流体采用液态加压工艺， 个热交换装置以满足二氧化碳多次相变需要。 个热交换装置以满足二氧化碳多次相变需要。萃取釜温度 选择受溶质溶解度大小和热稳定性的限制， 选择受溶质溶解度大小和热稳定性的限制，与压力选用范 围相比，温度选择范围要窄得多， 围相比，温度选择范围要窄得多，常用温度范围在其临界 温度附近。选择工艺条件时可按超临界溶剂的对比压力， 温度附近。选择工艺条件时可按超临界溶剂的对比压力， 对比温度和对比密度的关系，选用萃取温度和压力的范围。 对比温度和对比密度的关系，选用萃取温度和压力的范围。 普遍推荐萃取工艺条件介于对比压力在1〈Pr〈 6.对比 普遍推荐萃取工艺条件介于对比压力在 〈 〈 对比 温度在1〈 之间。 温度在 〈 Tr〈 1.4之间。 〈 之间
超临界CO2流体萃取技术
美国应用分离公司超临界 CO2流体萃取仪一、超临界流体萃取技术的起源及发展超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE) 作为一种技术应用于分离提取最早可追溯到1879年，当时J.B.Hannay等就发现，用超临界的乙醇可溶解金属卤化物，压力越高，溶解能力越强。
1962年E.klesper等首次成功用超临界的二氯二氟甲烷从血液中分离铁卟啉，1966年开始用超临界CO2和超临界正戊烷来分析多环芳烃、染料和环氧树酯等。
1978年klesper又将超临界流体技术应用于聚合物工业，从聚合物中提取各类添加剂，使超临界流体萃取技术的应用范围不断扩大。
超临界流体萃取技术在工业中也早有应用，最为典型的例子就是用CO2流体萃取咖啡豆中的咖啡因，即脱咖啡因。
二、超临界流体萃取仪的工作原理及特点超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE) 是一种以超临界流体作为流动相的分离技术。
超临界流体是指物质高于其临界点，即高于其临界温度和临界压力时的一种物态。
它即不是液体，也不是气体，但它具有液体的高密度，气体的低粘度，以及介入气液态之间的扩散系数的特征。
一方面超临界流体的密度通常比气体密度高两个数量级，因此具有较高的溶解能力；另一方面，它表面张力几近为零，因此具有较高的扩散性能，可以和样品充分的混合、接触，最大限度的发挥其溶解能力。
在萃取分离过程中，溶解样品在气相和液相之间经过连续的多次的分配交换，从而达到分离的目的。
三、超临界流体萃取仪的基本流程和重要部件典型的超临界流体萃仪的工作流程如下图所示。
它大体上可分为三个部分即流动相系统、分离系统、和收集系统。
Micrometering ValveModifier Pump Module流动相对流动相的选择首先要考虑它对萃取样品的溶解能力，流动相的密度越大，其溶解能力越强；次外，在实际应用中还必需考虑流体的超临界条件、腐蚀性和毒性等。
超临界二氧化碳萃取技术
摘要：介绍了超临界二氧化碳萃取技术的基本原理和特点，简单说明了该技术在香料、医药、食品等工业上的应用。
关键词：超临界二氧化碳萃取分离技术基本原理前言超临界流体萃取，又称超临界萃取、压力流体萃取、超临界气体萃取。
它是以高压、高密度的超临界状态流体为溶剂，从液体或固体中萃取所需要的组分，然后采用升温、降压或二者兼用和吸收（吸附）等手段将溶剂与所萃取的组分分离。
早在1897年，人们就已经认识到了超临界萃取这一概念。
当时发现超临界状态的压缩气体对于固体具有特殊的溶解作用。
例如再高于临界点的条件下，金属卤化物可以溶解再在乙醇或四氯化碳中，当压力降低后又可以析出。
但直到20世纪60年代，才开始了其工业应用的研究。
目前超临界二氧化碳萃取已成为一种新型萃取分离技术，被广泛应用于食品、医药、化工、能源、香精香料的工业的生产部门。
1超临界萃取的原理当液体的温度和压力处于它的临界状态。
如图1是纯流体的典型压力—温度图。
图中，AT表示气—固平衡的升华曲线，BT表示液—固平衡的熔融曲线，CT表示气－液平衡的饱和液体的蒸汽压曲线，点T是气－液－固三相共存的三相点。
按照相率，当纯物的气－液－固三相共存时，确定系统状态的自由度为零，即每个纯物质都有自己确定的三相点。
将纯物质沿气－液饱和线升温，当达到图中的C时，气－液的分界面消失，体系的性质变得均一，不再分为气体和液体，称点C为临界点。
与该点相对应的临界温度和压力分别称为临界温度T0和临界压力P。
图中高于临界温度和临界压力的有影阴的区域属于超临界流体状态。
在这种状态下，它既不完全与一般气相相同，又不是液相，故称为超临界流体。
超临界流体有气、液相的特点，它既有与气体相当的高渗透力和低粘度，又兼有液体相近的密度和对物质优良的溶解能力。
这种溶解能力能随体系参数的变化而连续的改变，因而可以通过改变体系的温度和压力，方便的调节组分的溶解度和萃取的选择性。
利用上述特点，超临界二氧化碳萃取技术主要分为两大类原理流程即恒温降压流程和恒压升温流程。