超临界CO2萃取
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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。
超临界co2萃取技术应用
超临界co2萃取技术应用超临界CO2萃取技术应用超临界CO2萃取技术是一种利用超临界CO2作为溶剂，通过调节温度和压力来实现物质的萃取分离的技术。
该技术具有环境友好、高效、无残留溶剂等优点，在食品、医药、化工等领域有着广泛的应用。
一、食品领域的应用超临界CO2萃取技术在食品领域的应用主要包括咖啡因的去除、食用油的提取和天然色素的制备等方面。
1. 咖啡因的去除咖啡因是咖啡、茶叶等饮品中的重要成分，但过量摄入咖啡因会对人体健康造成一定影响。
超临界CO2萃取技术可以将咖啡豆或茶叶中的咖啡因高效地去除，而不破坏其他有益物质的完整性，从而制备出低咖啡因的咖啡或茶叶产品。
2. 食用油的提取超临界CO2萃取技术可以高效地从植物种子或果实中提取食用油。
相比传统的溶剂提取方法，超临界CO2萃取技术不仅可以提取更高纯度的食用油，而且避免了有害残留溶剂对人体健康的影响。
3. 天然色素的制备超临界CO2萃取技术还可以用于从植物中提取天然色素。
天然色素具有天然、安全、无污染等特点，被广泛应用于食品、饮料、化妆品等领域。
超临界CO2萃取技术可以高效地提取天然色素，并且不会破坏其化学结构和生物活性。
二、医药领域的应用超临界CO2萃取技术在医药领域的应用主要包括天然药物的提取和纯化、药物载体的制备等方面。
1. 天然药物的提取和纯化许多药物来自于植物或动物的天然来源，超临界CO2萃取技术可以高效地从植物或动物中提取天然药物，并且不会破坏其活性成分。
此外，超临界CO2还可以用于天然药物的纯化，提高药物的纯度和质量。
2. 药物载体的制备药物载体是指将药物包裹在一定的材料中，以增加药物的稳定性和生物利用度。
超临界CO2萃取技术可以制备微米级的药物载体，通过调节温度和压力，将药物高效地包裹在载体中，提高药物的传输效果和治疗效果。
三、化工领域的应用超临界CO2萃取技术在化工领域的应用主要包括有机合成反应的催化剂回收、溶剂的回收利用等方面。
超临界CO2流体萃取技术
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。
二氧化碳超临界流体萃取技术简介
一般用量：1%~5%（质量）
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。
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。
超临界二氧化碳萃取
超临界二氧化碳萃取简介超临界二氧化碳（Supercritical Carbon Dioxide, SC-CO2）萃取是一种以超临界二氧化碳作为溶剂进行的萃取过程。
它利用高压和高温将二氧化碳转化为超临界状态，达到具备液体和气体特性的状态。
超临界二氧化碳具有很高的溶解力和较低的粘度，因此在萃取过程中可以有效地溶解和提取目标物质。
超临界二氧化碳萃取被广泛应用于食品、药品、化妆品等领域，具有高效、环保、无残留等优势。
超临界二氧化碳特性超临界二氧化碳是指二氧化碳在超临界条件下（温度和压力高于其临界点）所处的状态。
在超临界状态下，二氧化碳既具备了液体的高溶解度，又具备了气体的低粘度。
这使得超临界二氧化碳成为一种理想的溶剂，可用于萃取、分离和精炼各种物质。
具体来说，超临界二氧化碳具有以下特性：1.高溶解力：超临界二氧化碳可以溶解多种物质，包括脂类、色素、挥发性有机物等。
由于其溶解力随压力和温度的变化而改变，因此可以通过调控压力和温度来实现有针对性的溶解和提取。
2.可控性：超临界二氧化碳的溶解力可以通过调节压力和温度来控制。
这使得超临界二氧化碳的溶解过程可以精确地控制溶剂的浓度和性质，实现对目标物质的选择性溶解和提取。
3.快速传递速度：由于超临界二氧化碳的低粘度，它能够快速渗透和传递到被提取物质的内部，从而加快了提取过程的速度。
4.安全环保：超临界二氧化碳是一种绿色溶剂，其在超临界条件下不会产生有毒物质，对环境没有污染。
同时，超临界二氧化碳是可再生的，可以循环利用，减少了对资源的消耗。
超临界二氧化碳萃取过程超临界二氧化碳萃取的过程可以分为以下几个步骤：1.设备准备：首先需要准备超临界二氧化碳的萃取设备，该设备通常由高压容器、泵和加热系统组成。
确保设备的密封性和安全性。
2.材料准备：将待提取物质准备好，并根据需要进行预处理，如研磨、过滤、干燥等。
3.加料和加热：将待提取物质放入萃取设备中，并根据需要加入辅助剂。
随后，通过加热系统升温，使二氧化碳逐渐达到超临界状态。
超临界CO2萃取技术
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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
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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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
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超临界CO2 萃取技术 超临界
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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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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
超临界二氧化碳萃取和水蒸气蒸馏的异同点
超临界CO2萃取法优点：
与溶剂萃取法相较，这样的萃取方式不会有任何的溶剂残留。
二氧化碳提取物通常比蒸馏的精油气味较厚，经常闻到更接近天然草的香味。
二氧化碳提取物已被据说含有比从相同的工厂采用水蒸气蒸馏法提取的附加成分。
这似乎是有道理的，因为二氧化碳提取物通常是较厚的油，往往似乎有一个更全面的香气。
这种方法是专业性很强的一种提取方法，由于溶剂挥发，所以，精油里面不含溶剂杂质，分离比较彻底。
提取的分子可大于蒸馏法提的的类别。
这里有个情况需要说明，蒸馏法是通过蒸汽带出芳香分子，但是较大的分子是提取不出来的，比如快乐鼠尾草中的二萜烯分子，这已经是极限了，也就是说20个碳原子的萜烯类用蒸馏法提取已经是很少看见了。
超临界CO2萃取法缺点：
当然，也有些人质疑二氧化碳属于一种酸性气体，因此这样的萃取方式或多或少会破坏精油中的化学物质结构。
虽然这种方式萃取出来的植物精油会非常接近植物内原有的芳香物质组成，算是一种相当完美的萃取法。
然而，这种萃取法所使用的器材不仅仅数量庞大，而且非常昂贵。
拿它来萃取精油往往需要好几年的时间来平衡成本。
直至今日，用超临界二氧化碳萃取出的精油价格仍十分昂贵。
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。
co2超临界萃取法
CO2超临界萃取法CO2超临界萃取法是一种用于提取天然产物和分离化合物的高效且环保的技术。
它利用二氧化碳（CO2）在超临界状态的特性，结合适当的温度和压力条件，实现对目标物质的选择性提取。
1. 原理CO2超临界萃取法基于CO2的物理性质，当温度和压力超过临界点时，CO2会变成超临界流体，具有密度和溶解能力的特点。
在这种状态下，CO2既具有气体的扩散性和低粘度，又具有液体的溶解能力和高密度，因此可以有效地溶解多种化合物。
2. 过程CO2超临界萃取法的过程通常包括以下几个步骤：（1）预处理：将原料进行干燥、粉碎等预处理步骤，以增加提取效率。
（2）萃取器：将预处理后的原料放入萃取器中，与CO2超临界流体接触。
（3）溶解：CO2超临界流体在与原料接触的同时，通过溶解作用将目标化合物从原料中提取出来。
（4）分离：将溶解了目标化合物的CO2超临界流体转移到分离器中，通过降压或改变温度，使CO2从溶解状态向气体状态转变，从而使提取的目标化合物得以分离。
（5）回收：分离后的目标化合物可通过冷凝或其他方法进行回收，而CO2则可以回收再利用。
3. 优势CO2超临界萃取法相对于传统的有机溶剂萃取方法具有以下优势：（1）环保性：CO2是一种无毒、无害、无残留的天然物质，不会对环境造成污染。
（2）高效性：CO2超临界流体具有较高的溶解度和扩散性，可以快速有效地提取目标物质。
（3）选择性：通过调节温度和压力等条件，可以实现对目标化合物的选择性提取，减少杂质的干扰。
（4）可控性：CO2超临界萃取法的温度和压力可以根据需要进行调节，以适应不同的提取要求。
（5）可回收性：CO2可以回收再利用，降低了成本和资源消耗。
4. 应用领域CO2超临界萃取法在许多领域都有广泛的应用，包括：（1）药物制剂：用于从天然药物中提取有效成分，制备药物制剂。
（2）食品工业：用于提取植物油、香料、咖啡因等天然产物。
（3）香精和化妆品：用于提取香精和化妆品中的活性成分。
CO2超临界萃取
超临界流体萃取技术是近代化工分离中的一种新型分离技术，超临界CO2萃取是采用CO2作溶剂，超临界状态下的CO2流体密度和介电常数较大，对物质溶解度很大，并随压力和温度的变化而急剧变化，因此，不仅对某些物质的溶解度有选择性，且溶剂和萃取物非常容易分离。
超临界CO2萃取特别适用于脂溶性，高沸点，热敏性物质的提取，同时也适用于不同组分的精细分离，即超临界精镏。
用超临界CO2作溶剂对生物、食品、药物等许多产物的提取和纯化。
○超临界CO2 流体的应用：医药工业：中药有效成份的提取、药品原料的浓缩、精制、脱溶、脂质分离精制；食品工业：啤酒花，植物动物油提纯，植物色素的提取；化妆品香料工业：天然香料、合成香料的分离、精制、烟草脱碱，化妆品原萃取；化学工业：烃的分离、有机化合成原料的精制、共沸混合物的分离、反应的回收、有机溶剂的水溶剂脱水、水氧化；其它：超导、半导体、陶瓷、石油岩心洗油、酶催化反应、超细粒子、超临界应；○超临界CO2 萃取装置：该装置主要由萃取釜、分离釜、精镏柱、CO2高压泵、副泵、制冷系统、CO2贮罐、换热系统、净化系统、流量计、温度、压力控制（保护）系统等组成。
○基本流程：1、CO2→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路；2、CO2→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→精镏柱→回路；3、CO2→萃取釜→精镏柱→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路；4、CO2→萃取釜→分离Ⅰ→精镏柱→分离Ⅱ→回路。
○根据工艺要求增加流程：1、CO2→精镏柱底部→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路；同时原料→精镏柱中部（逆流）液体原料连续萃取；2、分离Ⅰ或分离Ⅱ（分离物）→副泵3→精镏柱中上部；○超临界CO2 萃取特点：1、临界温度低，适用于热敏性化合物的提取和纯化。
2、可提供惰环境，避免产物氧化，不影响萃取物的有效成份；3、萃取速度快，无毒、不易燃，使用安全，不污染环境；4、无溶剂残留，无硝酸盐和重金属离子；组合形式：一萃一分；一萃二分；一萃二分一柱；二萃二分；二萃二分一柱；四萃二分；四萃二分一柱，亦可根据超临界CO2 萃取装置→特点1，萃取釜压环快速打开，O型圈为进口，使用周期4个月以上。
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它包括高压泵及流体系统、萃取池系统和收集系统三个 部分。
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。
2.3 超 临 界 二 氧 化 碳 萃取过程简介
分离釜
二氧化碳的相图
Criticle point ．
Liquid
Supercriticle Fluid
·
Gas
Triple point
Temperature
相图中清楚表明了CO2固、液、气、超临界流体等四相，其中液体亚临界相和 超临界流体相被用于作为提取溶剂。CO2的临界压力为7.38MPa（72.8 atm）, 临界 温度为31.3℃ 。TP为气、液、固三重点（ P＝0.525MPa，T＝－56.7℃）。
单猪屎豆碱是一种有抗肿瘤活性的生物碱, 美国学者利用此法 结合阳离子交换树脂, 从植物美丽猪屎豆种子, 萃取到纯度为95% 以上的单猪屎豆碱。
1.2 超临界流体的特性
超临界流体和其他流体的扩散性比较
气体 超临界流体
液体
密度 （g/cm3)
0.0006-0.002 0.2-0.9 0.6-1.6
黏度 （10-4g/cm·s)
1-3 1-9 20-300
扩散系数 （cm2/s)
0.1-0.4 0.0002-0.0007 0.000002-0.00002
第三节 超临界二氧化碳萃取技术的应用
在医药方面的应用
（1）在中草药有效成分提取分离中的应用 （2）在药物分析中的应用
在食品工业中的应用 在化学工业中的应用 在香精、香料提取中的应用 在天然色素提取中的应用 在生物工程方面的应用 在环境保护方面的应用 在材料加工过程中的应用
超临界二氧化碳在中草药上的应用
超临界二氧化碳提取过程可以描述为以下 几个阶段：
a. CO2在围绕固体粒子的超临界流体膜中扩散。 b. CO2穿透并在固体粒子中扩散。 c. 化合物在CO2中溶解。 d. 提取物扩散通过固体颗粒。
超临界二氧化碳流体萃取的工艺流程及操作特征
超临界流体萃取的工艺流程一般是由萃取（CO2溶解 溶质）和分离（CO2和溶质的分离）2步组成。
在文献中，可出现不同的压力单位，各压力单位之间的关系 如下: 30MPa=300bar=297atm=4368psi
对于不同的物质，其萃取压力有很大的不同。例如：碳氢化
合物和酯类等弱极性物质，萃取压力一般为7－10Mpa；对于含有 －OH,－COOH这些强极性基团的物质以及苯环直接与－OH,－ COOH相连的强极性化合物，萃取压力一般要求达到50Mpa以上 才能萃取出来。因此，改变压力可以在同一物料获得不同的萃取 成分。
CO2 CO2
CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2、N2O CO2、N2O CO2
CO2
CO2 CO2 CO2
乙醇 甲醇 乙醇 乙醇 乙醇 甲醇 乙醇、水 乙醇、丙酮、己烷 乙醇 尿素 尿素 甲醇、乙醇、丙酮 乙醇、己烷 丙烷(混合流体) 乙醇、己烷 乙醇
加入夹带剂后，超临界流体混合物的临界参数可由下式计算：
5.由于超临界流体萃取过程要求在高压下进行，对设备要求高，因此设备 投资费用高。
与传统的有机溶剂提取法比较，超临界二氧化碳 萃取也有其局限性：
对亲脂性成分溶解能力较强而对亲水性成分溶解能力较低；
设备造价较高而导致产品成本中的设备折旧费比例过大；
更换产品时清洗设备较困难。
超临界二氧化碳的溶解性能相当于正己烷，根据“相 似相溶”的原理，它擅长于对非极性物质的萃取，对极性不 太强的物质（如某些内酯、生物碱、黄酮等）的提取需要使 用少量的极性有机溶剂（即夹带剂)，如：水、乙醇、丙酮 等，来增加二氧化碳的极性才能完成。对极性较大物质的提 取则暂时无能为力，有待今后的技术进步。
早在20世纪70年代后期, 德国学者就应用此法从春黄菊中萃取出 有效成分, 产率高于传统溶剂法。
日本人也从药用植物蛇床子、黄连、苍术、茵陈蒿、桑白皮、甘 草和紫草中萃取有效成分。
紫杉醇是来源于红豆杉属树木的治疗卵巢癌的有效药物, 用SFECO2 萃取技术加入乙醇为夹带剂, 从短叶红豆杉的根皮中萃取紫杉醇, 效果 优于乙醇萃取法。
2.4.3 二氧化碳流量的影响
当加大二氧化碳的流量时，会产生有利和不利两方面的影响。
有利的方面是： ①增加了溶剂对原料的萃取次数，可缩短萃取时间； ②流速提高可以更好的“翻动”被萃取原料，使萃取器中各点的原料都得 到均匀的萃取； ③强化萃取过程的传质效果，迅速地将被溶解的溶质从原料表面带走，缩 短萃取时间。
超临界流体萃取技术综合了溶剂萃取和蒸馏两种功能的特点， 是以超临界状态下的流体作为溶剂，利用该状态流体所具有的高 渗透能力和高溶解能力,使超临界流体与待分离的物质在萃取罐中 接触，萃取目标物质。萃取完成后，将萃取罐中的超临界流体通 过减压阀进入分离罐，通过温度或压力的变化，降低超临界流体 的密度，使所萃取的物质与超临界流体进行分离，而超临界流体 又可循环使用。
不利的方面是：由于萃取器内的二氧化碳的流速加快，二氧化碳停留时 间变短，与被萃取物接触时间减少，二氧化碳流体中溶质的含量降低，当 流量增加超过一定限度时，二氧化碳中溶质的含量还会急剧下降。
2.4.4 夹带剂的选择
用超临界CO2作为提取溶剂较适合于非极性和极性小的化合 物的提取。而对于极性化合物的提取常须在超临界CO2中加入 定量的极性溶剂，或称为夹带剂，调节剂，共溶剂，如甲醇， 乙醇，水等，以改变流体的极性。例如，丹参中的丹参酮难溶 于二氧化碳流体，在二氧化碳添加一定量的酒精可大大增加其 溶解度。
背景
超临界CO2萃取技术（SFE）是以CO2为提取溶媒， 可选择提取目标化合物，尤其弥补了传统工艺对热不稳定 和水不稳定化合物提取的缺陷，具有提取效率高、温度低、 成本低、不污染环境等优点。
大孔树脂纯化技术是利用大孔树脂的多孔结构和选择 性吸附功能，针对中药的有效部位或有效成分进行提取， 达到去粗存精、减少服用剂量等的目的。
超临界二氧化碳萃取技术简介
中药资源与中药化学省级重点实验室 杨艳芳
主要内容
背景 第一节 超临界流体简介 第二节 超临界二氧化碳萃取技术
萃取的基本原理 萃取技术的特点 萃取过程 影响因素
第三节 超临界二氧化碳萃取技术的应用 第率低
10% 6% 4%
第一节 超临界流体简介
1.1 超临界流体的概念
物质有三种常见状态，气态、液态和固态。
物质还有另外的一些状态，如等离子状态、超临界状态等。
超临界流体（SCF）是指在临界温度和临界压力以上的流体。 高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。 处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，以至于无法分辨， 故称之为SCF。
Tc=XaTa+XbTb; Pa=XaPa+XbPb 其中，Tc和Pa 分别是流体混合物的临界温度、临界压力；Xa
和Xb分别是溶剂A和B的摩尔分数； Ta、Tb，Pa和Pb分别是溶剂A
和溶剂B的临界温度和临界压力。
2.4.5 粒度
原料颗粒愈小，溶质从原料向超临界流体传输的路径愈短，与超 临界流体接触的表面积愈大，萃取进行的愈快，愈完全。不过，粒度 不宜太小，过细的粉碎容易造成萃取器出口的过滤网堵塞，一方面产 生巨大的压差而破坏设备；另一方面造成摩擦发热，温度升高，使生 物活性物质遭到破坏。一般考虑将药材粉碎至20－40目为宜。
1.3 常见的超临界流体的种类
物质 二氧化碳
水 乙烷 乙烯 丙烷 氙 氨 氧化氮 三氟甲烷
临界温度Tc(K) 304 647 305 282 370 290 406 310 299
临界压力Pc(MPa) 7.38 22.1 4.9 5.0 4.3 5.8 11.4 7.2 4.9
Pressure Solid
2.通过选用适宜的溶质如二氧化碳，可以在较低的温度和无氧环境下操作。 常温状态下提取（30-50℃），不破坏中药有效成分，确保中药提取物的 质量。也可用于食品工业中一些热敏性物质的萃取、精制。
3.溶剂能从产品中去除，无溶剂污染问题； 溶剂经加压后可循环使用，节 约成本。
4.操作控制参数主要是温度和压力，且易控制，容易实现中药提取工艺产 业化。
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。
2.3 超 临 界 二 氧 化 碳 萃取过程简介
分离釜
二氧化碳的相图
Criticle point ．
Liquid
Supercriticle Fluid
·
Gas
Triple point
Temperature
相图中清楚表明了CO2固、液、气、超临界流体等四相，其中液体亚临界相和 超临界流体相被用于作为提取溶剂。CO2的临界压力为7.38MPa（72.8 atm）, 临界 温度为31.3℃ 。TP为气、液、固三重点（ P＝0.525MPa，T＝－56.7℃）。
单猪屎豆碱是一种有抗肿瘤活性的生物碱, 美国学者利用此法 结合阳离子交换树脂, 从植物美丽猪屎豆种子, 萃取到纯度为95% 以上的单猪屎豆碱。
1.2 超临界流体的特性
超临界流体和其他流体的扩散性比较
气体 超临界流体
液体
密度 （g/cm3)
0.0006-0.002 0.2-0.9 0.6-1.6
黏度 （10-4g/cm·s)
1-3 1-9 20-300
扩散系数 （cm2/s)
0.1-0.4 0.0002-0.0007 0.000002-0.00002
第三节 超临界二氧化碳萃取技术的应用
在医药方面的应用
（1）在中草药有效成分提取分离中的应用 （2）在药物分析中的应用
在食品工业中的应用 在化学工业中的应用 在香精、香料提取中的应用 在天然色素提取中的应用 在生物工程方面的应用 在环境保护方面的应用 在材料加工过程中的应用
超临界二氧化碳在中草药上的应用
超临界二氧化碳提取过程可以描述为以下 几个阶段：
a. CO2在围绕固体粒子的超临界流体膜中扩散。 b. CO2穿透并在固体粒子中扩散。 c. 化合物在CO2中溶解。 d. 提取物扩散通过固体颗粒。
超临界二氧化碳流体萃取的工艺流程及操作特征
超临界流体萃取的工艺流程一般是由萃取（CO2溶解 溶质）和分离（CO2和溶质的分离）2步组成。
在文献中，可出现不同的压力单位，各压力单位之间的关系 如下: 30MPa=300bar=297atm=4368psi
对于不同的物质，其萃取压力有很大的不同。例如：碳氢化
合物和酯类等弱极性物质，萃取压力一般为7－10Mpa；对于含有 －OH,－COOH这些强极性基团的物质以及苯环直接与－OH,－ COOH相连的强极性化合物，萃取压力一般要求达到50Mpa以上 才能萃取出来。因此，改变压力可以在同一物料获得不同的萃取 成分。
CO2 CO2
CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2、N2O CO2、N2O CO2
CO2
CO2 CO2 CO2
乙醇 甲醇 乙醇 乙醇 乙醇 甲醇 乙醇、水 乙醇、丙酮、己烷 乙醇 尿素 尿素 甲醇、乙醇、丙酮 乙醇、己烷 丙烷(混合流体) 乙醇、己烷 乙醇
加入夹带剂后，超临界流体混合物的临界参数可由下式计算：
5.由于超临界流体萃取过程要求在高压下进行，对设备要求高，因此设备 投资费用高。
与传统的有机溶剂提取法比较，超临界二氧化碳 萃取也有其局限性：
对亲脂性成分溶解能力较强而对亲水性成分溶解能力较低；
设备造价较高而导致产品成本中的设备折旧费比例过大；
更换产品时清洗设备较困难。
超临界二氧化碳的溶解性能相当于正己烷，根据“相 似相溶”的原理，它擅长于对非极性物质的萃取，对极性不 太强的物质（如某些内酯、生物碱、黄酮等）的提取需要使 用少量的极性有机溶剂（即夹带剂)，如：水、乙醇、丙酮 等，来增加二氧化碳的极性才能完成。对极性较大物质的提 取则暂时无能为力，有待今后的技术进步。
早在20世纪70年代后期, 德国学者就应用此法从春黄菊中萃取出 有效成分, 产率高于传统溶剂法。
日本人也从药用植物蛇床子、黄连、苍术、茵陈蒿、桑白皮、甘 草和紫草中萃取有效成分。
紫杉醇是来源于红豆杉属树木的治疗卵巢癌的有效药物, 用SFECO2 萃取技术加入乙醇为夹带剂, 从短叶红豆杉的根皮中萃取紫杉醇, 效果 优于乙醇萃取法。
2.4.3 二氧化碳流量的影响
当加大二氧化碳的流量时，会产生有利和不利两方面的影响。
有利的方面是： ①增加了溶剂对原料的萃取次数，可缩短萃取时间； ②流速提高可以更好的“翻动”被萃取原料，使萃取器中各点的原料都得 到均匀的萃取； ③强化萃取过程的传质效果，迅速地将被溶解的溶质从原料表面带走，缩 短萃取时间。
超临界流体萃取技术综合了溶剂萃取和蒸馏两种功能的特点， 是以超临界状态下的流体作为溶剂，利用该状态流体所具有的高 渗透能力和高溶解能力,使超临界流体与待分离的物质在萃取罐中 接触，萃取目标物质。萃取完成后，将萃取罐中的超临界流体通 过减压阀进入分离罐，通过温度或压力的变化，降低超临界流体 的密度，使所萃取的物质与超临界流体进行分离，而超临界流体 又可循环使用。
不利的方面是：由于萃取器内的二氧化碳的流速加快，二氧化碳停留时 间变短，与被萃取物接触时间减少，二氧化碳流体中溶质的含量降低，当 流量增加超过一定限度时，二氧化碳中溶质的含量还会急剧下降。
2.4.4 夹带剂的选择
用超临界CO2作为提取溶剂较适合于非极性和极性小的化合 物的提取。而对于极性化合物的提取常须在超临界CO2中加入 定量的极性溶剂，或称为夹带剂，调节剂，共溶剂，如甲醇， 乙醇，水等，以改变流体的极性。例如，丹参中的丹参酮难溶 于二氧化碳流体，在二氧化碳添加一定量的酒精可大大增加其 溶解度。
背景
超临界CO2萃取技术（SFE）是以CO2为提取溶媒， 可选择提取目标化合物，尤其弥补了传统工艺对热不稳定 和水不稳定化合物提取的缺陷，具有提取效率高、温度低、 成本低、不污染环境等优点。
大孔树脂纯化技术是利用大孔树脂的多孔结构和选择 性吸附功能，针对中药的有效部位或有效成分进行提取， 达到去粗存精、减少服用剂量等的目的。
超临界二氧化碳萃取技术简介
中药资源与中药化学省级重点实验室 杨艳芳
主要内容
背景 第一节 超临界流体简介 第二节 超临界二氧化碳萃取技术
萃取的基本原理 萃取技术的特点 萃取过程 影响因素
第三节 超临界二氧化碳萃取技术的应用 第率低
10% 6% 4%
第一节 超临界流体简介
1.1 超临界流体的概念
物质有三种常见状态，气态、液态和固态。
物质还有另外的一些状态，如等离子状态、超临界状态等。
超临界流体（SCF）是指在临界温度和临界压力以上的流体。 高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。 处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，以至于无法分辨， 故称之为SCF。
Tc=XaTa+XbTb; Pa=XaPa+XbPb 其中，Tc和Pa 分别是流体混合物的临界温度、临界压力；Xa
和Xb分别是溶剂A和B的摩尔分数； Ta、Tb，Pa和Pb分别是溶剂A
和溶剂B的临界温度和临界压力。
2.4.5 粒度
原料颗粒愈小，溶质从原料向超临界流体传输的路径愈短，与超 临界流体接触的表面积愈大，萃取进行的愈快，愈完全。不过，粒度 不宜太小，过细的粉碎容易造成萃取器出口的过滤网堵塞，一方面产 生巨大的压差而破坏设备；另一方面造成摩擦发热，温度升高，使生 物活性物质遭到破坏。一般考虑将药材粉碎至20－40目为宜。
1.3 常见的超临界流体的种类
物质 二氧化碳
水 乙烷 乙烯 丙烷 氙 氨 氧化氮 三氟甲烷
临界温度Tc(K) 304 647 305 282 370 290 406 310 299
临界压力Pc(MPa) 7.38 22.1 4.9 5.0 4.3 5.8 11.4 7.2 4.9
Pressure Solid
2.通过选用适宜的溶质如二氧化碳，可以在较低的温度和无氧环境下操作。 常温状态下提取（30-50℃），不破坏中药有效成分，确保中药提取物的 质量。也可用于食品工业中一些热敏性物质的萃取、精制。
3.溶剂能从产品中去除，无溶剂污染问题； 溶剂经加压后可循环使用，节 约成本。
4.操作控制参数主要是温度和压力，且易控制，容易实现中药提取工艺产 业化。