概述

英文名稱

supercritical fluid extraction

簡介

超臨界流體的溶劑強度取決于萃取的溫度和壓力。利用這種特性，只需改變萃取劑流體的壓力和溫度，就可以把樣品中的不同組分按在流體中溶解度的大小，先后萃取出來，在低壓下弱極性的物質先萃取，隨著壓力的增加，極性較大和大分子量的物質與基本性質，所以在程序升壓下進行超臨界萃取，可得不同萃取組分，同時還可以起到分離的作用。

溫度的變化體現(xiàn)在影響萃取劑的密度與溶質的蒸汽壓兩個因素，在低溫區(qū)（仍在臨界溫度以上），溫度升高降低流體密度，而溶質蒸汽壓增加不多，因此，萃取劑的溶解能力時的升溫可以使溶質從流體萃取劑中析出，溫度進一步升高到高溫區(qū)時，雖然萃取劑的密度進一步降低，但溶質蒸汽壓增加，揮發(fā)度提高，萃取率不但不會減少反而有增大的趨勢。

除壓力與溫度外，在超臨界流體中加入少量其他溶劑也可改變它對溶質的溶解能力。其作用機理至今尚未全清楚。通常加入量不超過10%，且以極性溶劑甲醇、異丙醇等居多。加入少量的極性溶劑，可以使超臨界萃取技術的適用范圍進一步擴大到極性較大化合物。

流體

物質是以氣、液和固3種形式存在，在不同的壓力和溫度下可以相的轉換。在溫度高于某一數(shù)值時，任何大的壓力均不能使該純物質由氣相轉化為液相，此時的溫度即被稱之為臨界溫度Tc;而在臨界溫度下，氣體能被液化的z低壓力稱為臨界壓力Pc。當物質所處的溫度高于臨界溫度，壓力大于臨界壓力時，該物質處于超臨界狀態(tài)。在壓溫圖中，高于臨界溫度和臨界壓力的區(qū)域就稱為超臨界區(qū)，如果流體被加熱或被壓縮至其臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）以上狀態(tài)時，向該狀態(tài)氣體加壓，氣體不會液化，只是密度增大，具有類似液體性質，同時還保留有氣體性能，這種狀態(tài)的流體稱為超臨界流體。

技術原理

超臨界CO2流體萃取（SFE）分離過程的原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。當然，對應各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以控制條件得到最佳比例的混合成分，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質則全或基本析出，從而達到分離提純的目的，所以超臨界CO2流體萃取過程是由萃取和分離過程組合而成的。

流程

放空CO2

↑

冷卻水→CO2→低溫浴槽→高壓泵→預熱器→萃取器→分離器→產(chǎn)品

特點

1、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(fā)性、易熱解的物質在遠低于其沸點溫度下萃取出來;

2、使用SFE是最干凈的提取方法，由于全過程不用有機溶劑，因此萃取物無殘留的溶劑物質，從而防止了提取過程中對人體有害物的存在和對環(huán)境的污染，保證了天然性;

3、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(chǎn)效率也降低了費用成本;

4、CO2是一種不活潑的氣體，萃取過程中不發(fā)生化學反應，且屬于不燃性氣體，無味、無臭、無毒、安全性非常好;

5、CO2氣體價格便宜，純度高，容易制取，且在生產(chǎn)中可以重復循環(huán)使用，從而有效地降低了成本;

6、壓力和溫度都可以成為調節(jié)萃取過程的參數(shù)，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。

技術應用

超臨界CO2萃取的特點決定了其應用范圍十分廣闊。如在醫(yī)藥工業(yè)中，可用于中草藥有效成份的提取，熱敏性生物制品藥物的精制，及脂質類混合物的分離;在食品工業(yè)中，啤酒花的提取，色素的提取等;在香料工業(yè)中，天然及合成香料的精制;化學工業(yè)中混合物的分離等。具體應用可以分為以下幾個方面:

1、從藥用植物中萃取生物活性分子，生物堿萃取和分離;

2、來自不同微生物的類脂脂類，或用于類脂脂類回收，或從配糖和蛋白質中去除類脂脂類;

3、從多種植物中萃取抗癌物質，特別是從紅豆杉樹皮和枝葉中獲得紫杉醇防治癌癥;

4、維生素，主要是維生素E的萃取;

5、對各種活性物質（天然的或合成的）進行提純，除去不需要分子（比如從蔬菜提取物中除掉殺蟲劑）或"渣物"以獲得提純產(chǎn)品;

6、對各種天然抗菌或抗氧化萃取物的加工，如羅勒、串紅、百里香、蒜、洋蔥、辣椒粉、甘草和茴香子等。

區(qū)別

與超臨界萃取類似的亞臨界指物質存在的狀態(tài)條件，是指某些物質在溫度高于其沸點但低于臨界溫度，以流體形式且壓力低于其臨界壓力存在的物質。當溫度不超過某一數(shù)值，對氣體進行加壓，可以使氣體液化，而在該溫度以上，無論加多大壓力都不能使氣體液化，這個溫度叫該氣體的臨界溫度。在臨界溫度下，使氣體液化所必須的壓力叫臨界壓力。

1、二氧化碳溶劑超臨界萃取

這種萃取方法是低溫加工，可提取出質量較好的有效成分，無溶劑殘留。但是，設備一次性投入較大，因為在高壓力狀態(tài)下進行萃取，萃取缶體積較小（最大的1000升），生產(chǎn)能力有限，無法形成工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品成本高。

2、亞臨界（丁烷等）低溫萃取

這種方法整個生產(chǎn)過程在低溫下進行，物料營養(yǎng)成分不會受到破壞，且得率高，產(chǎn)品的品相較好。質量可與二氧化碳超臨界萃取相媲美。 可以形成規(guī)模化生產(chǎn)，一次性設備投入少。生產(chǎn)成本低。環(huán)保節(jié)能。該技術已在貴重油料、辣椒紅色素及萬壽菊葉黃素等色素等領域得到很好的應用。