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超临界萃取原理超临界流体萃取是当前国际上最先进的物理分离技术。
常见的临界流体中，由于CO2化学性质稳定，无毒害和无腐蚀性，不易燃和不爆炸，临界状态容易实现，而且其临界温度（31.1℃）接近常温，在食品及医药中香气成分，生理活性物质、酶及蛋白质等热敏物质无破坏作用，因而常用CO2作为作为萃取剂进行超临界萃取。
一、超临界CO2纯CO2的临界压力是7.3MPa和31.1℃时，此状态CO2被称为超临界CO2。
在超临界状态下，CO2流体是一种可压缩的高密度流体，成为性质介于液体和气体之间的单一状态，兼有气液两相的双重特点：它的密度接近液体，粘度是液体的1%，自扩散系数是液体的100倍，因而它既具有与气体相当的高扩散系数和低粘度，又具有与液体相近的密度和对某些物质很强的溶解能力，可以说超临界CO2对某些物质有着特殊的渗透力和溶解能力。
二、超临界CO2萃取过程超临界CO2密度对对温度和压力变化十分敏感，所以调节正在使用的CO2的压力和密度，就可以通过调节CO2密度来调整该CO2对欲提取物质的溶解能力；对应各压力范围所得到的的萃取物不是单一的，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，与被萃取物质完全或部分分开，从而达到分离提纯的目的。
三、超临界CO2溶解选择性超临界状态下的CO2具有选择性溶解，对低分子、弱极性、脂溶性、低沸点的成分如挥发油、烃、酯、内脂、醚、环氧化合物等表现出优异的溶解性，而对具有极性集团（-OH、-COOH等）的化合物，极性基团愈多，就愈难萃取，故多元醇、多元酸及多羟基的芳香物质均难溶于超临界CO2。
对于分子量大的化合物，分子量越大，越难萃取，分子量超过500的高分子化合物几乎不溶，因而对这类物质的萃取，就需加大萃取压力或者向有效成分和超临界CO2组成的二元体系中加入具有改变溶质溶解度的第三组成粉（即夹带剂），来改变原来有效成分的溶解度。
一般来说，具有很好性能的溶剂，也往往是很好的夹带剂，如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。
超临界流体萃取的工作原理及应用高等生化分离技术112300003 林兵一、超临界流体萃取的概念超临界流体(SCF)是指状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点—临界点后的流体。
超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，无相之境。
超临界流体萃取(SFE)是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术，兼有蒸馏和液液萃取的特征。
二、超临界流体萃取的理论原理1.任何一种物质都存在三种相态:气相、液相、固相。
2.液、气两相成平衡状态的点叫临界点。
在临界点时的温度和压力分别称为临界温度Tc和临界压力Pc。
不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
3.物质的临界状态是指其气态与液态共存的一种边缘状态。
在此状态中，液体的密度与其饱和蒸汽的密度相同，因此界面消失。
利用此原理诞生了超临界流体萃取技术。
三、超临界流体萃取的技术原理(CO2为例)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CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
超临界CO2是指处于临界温度与临界压力（称为临界点）以上状态的一种可压缩的高密度流体，是通常所说的气、液、固三态以外的第四态，其分子间力很小，类似于气体，而密度却很大，接近于液体，因此具有介于气体和液体之间的气液两重性质，同时具有液体较高的溶解性和气体较高的流动性，比普通液体溶剂传质速率高，并且扩散系数介于液体和气体之间，具有较好的渗透性，而且没有相际效应，因此有助于提高萃取效率，并可以大幅度节能。
超临界CO2的物理化学性质与在非临界状态的液体和气体有很大的不同。
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。
超临界流体萃取技术超临界流体概念任何物质，随着温度、压力的变化，都会相应的呈现为固态、液态和气态这三种状态，称为物质的三态。
三态之间互相转化的温度和压力值叫做三相点，每种分子量不太大的稳定的物质都具有一个固有的临界点，严格意义上，临界点由临界温度、临界压力、临界密度构成。
在临界温度以上，无论怎样加压，气态物质绝不会被液化。
当温度和压力超过了临界点时，该物质就进入了超临界状态，超临界状态下的物质既非气体又非液体的状态，叫做超临界流体[11]，SCF是气体和液体状态以外的第三流体。
超临界流体萃取原理及其特点所谓超临界流体萃取[12]，是指利用超临界条件下的流体作为萃取剂，从液体或固体中萃取出特定成分，以达到某种分离目的。
SCF的密度对温度和压力的变化很敏感，而其溶解能力在一定压力范围内与其密度成比例，因此可以通过控制温度和压力来改变物质在SCF中的溶解度，特别是在临界点附近，温度和压力的微小变化可导致溶质溶解度发生几个数量级的突变，这就是SFE的依据。
与其它常规分离方法相比，SFE具有以下特点[13]：1) 通过调节温度和压力可全部或选择性地提取有效成分或脱除有害物质；可在较低温度和无氧环境下操作，分离、精制热敏2)选择适宜的溶剂如CO2性物质和易氧化物质；3)临界流体具有良好的渗透性和溶解性，能从固体或粘稠的原料中快速提取有效成分；4)降低超临界相的密度，很容易使溶剂从产品中分离，无溶剂污染，且回收溶剂无相变过程，能耗低；5)兼有蒸馏和萃取双重功能，可用于有机物的分离、精制。
SFE存在的不足有[14]：1) 高压下萃取，相平衡较复杂，物性数据缺乏；2) 高压装置与高压操作，投资费用高，安全要求亦高；3) 超临界流体中溶质浓度相对还是较低，故需大量溶剂循环；4) 超临界流体萃取过程固体物料居多，连续化生产较困难。
超临界流体的选择可用作SFE的溶剂很多，不同的溶剂其临界性质各不相同，而不同的萃取过程要求采用不同的溶剂。
超临界流体萃取的原理超临界流体萃取是一种高效、环保的分离技术，通常与传统的有机溶剂萃取相比，具有更高的选择性和更广泛的应用范围。
本文将介绍超临界流体萃取的原理，包括超临界流体的定义、超临界流体萃取的机理、超临界流体萃取的优势和应用以及超临界流体萃取技术的进展。
1. 超临界流体的定义超临界流体是指在临界点以上（即临界温度和临界压力的组合）的温压条件下，液体和气体进入一种状态，成为具有超临界特性的流体。
超临界流体具有较高的扩散性、低粘度、大的溶解能力和稳定性等特点，适用于高效、环保地萃取、分离和提纯天然产物中的活性成分，也可用于化学反应和催化反应等领域。
超临界流体萃取的机理是基于超临界流体溶解性质的变化。
超临界流体溶解能力的改变是由于在临界点以上，流体密度的变化和物理化学性质的变化引起的。
在这种超临界条件下，超临界流体具有比传统的有机溶剂更高的溶解能力和选择性。
萃取时，样品与超临界流体接触，部分或全部目标物溶解于超临界流体中，形成溶液。
随着温度、压力等条件的变化，目标物从溶液中被释放，从而实现了分离和提纯。
（1）高效性：超临界流体有较高的溶解能力和扩散性，可以实现快速、高效的萃取。
（2）环保性：超临界流体无毒、无味、无污染，分离过程不会产生二次污染。
（3）低能耗：萃取过程只需温度和压力，能耗较低。
（4）可控性：温度、压力等条件可调控，有利于提高选择性。
（5）广泛应用：适用于天然产物中的多种目标物质，如植物精油、色素、药物、生物活性物质等。
超临界流体萃取已应用于多个领域，如食品、医药、化工、石油等行业，以及环境保护、新材料等科技领域。
随着科技不断发展，超临界流体萃取技术也在不断进步。
最受关注的是超临界流体萃取与其他技术结合的研究，如超临界流体萃取-色谱联用、超临界流体萃取-液相色谱/气相色谱联用等，这些结合技术能够进一步提高选择性和灵敏度，有望应用于更多的领域。
研究人员还在探索新型的超临界流体，以提高其溶解能力和选择性，为超临界流体萃取技术的进一步发展提供支持。
第三章超临界流体萃取定义：即用超临界流体作为萃取剂的萃取过程一、超临界流体指处于临界温度Tc和临界压力Pc之上的流体（它不是气体也不是液体）。
超临界C02（研究最多、应用最广）1、临界压力(7.39 MPa)适中；2、临界温度(31.1 ℃)接近室温；3、便宜易得；4、无毒、惰性，是理想的绿色溶剂；5、极易从萃取产物中分离出来。
典型应用：咖啡因、植物油脂、天然香料与药物的萃取。
超临界流体的特性（1）密度、粘度和扩散系数的特点密度比气体大得多,与液体接近，使其对溶质有较大的溶解度。
粘度接近气体,比液体小得多。
扩散系数介于气体和液体之间，是气体的几百分之一, 是液体的几百倍。
与液体相比，超临界流体粘度小、扩散系数大使其传质速率大大高于液体。
（2）溶解特性在临界点附近,压力和温度的变化可引起超临界流体密度急剧变化, 相应地使溶质在超临界流体中的溶解度发生急剧变化，因而可利用压力与温度的改变来实现萃取和分离。
有机物在超临界流体中溶解度的变化：低于临界压力时，几乎不溶解；高于临界压力时，溶解度随压力急剧增加。
二、超临界流体萃取原理流体在临界区附近，压力和温度的微小变化，会引起流体的密度大幅度变化，而非挥发性溶质在超临界流体中的溶解度大致上和流体的密度成正比。
利用流体在超临界状态下对物质有特殊增加的溶解度,而在低于临界状态下基本不溶解的特性. （1）超临界流体萃取过程一般分两步（以超临界C02为例）（2）超临界流体萃取特点① 高压下进行，设备及工艺技术要求高, 投资比较大。
② 可以在接近室温下完成(对超临界C02而言),特别适用于热敏性天然产物的分离。
③ 分离工艺流程简单，主要由萃取器和分离器二部分组成，而且萃取和分离通过改变温度和压力即可实现。
④ 超临界流体循环使用，无需溶剂回收设备，不产生二次污染。
⑤ 被萃取物中基本无萃取剂残留。
（1）萃取原料装入萃取釜，超临界C02从釜底进入,与被萃取物料充分接触,选择性溶解出被萃取物。
超临界流体的萃取原理超临界流体是指在临界温度和临界压力以上的条件下，气体与液体之间的边界变得模糊，具有介于气体和液体之间的物理特性。
超临界流体在萃取过程中具有较高的溶解力、低的粘度和表面张力，使得其在化学、食品、制药等领域具有广泛的应用。
超临界流体的萃取原理主要是基于溶解度的变化。
溶解度是指单位溶剂中能够溶解的溶质的质量或体积。
对于溶解度随温度的曲线而言，当超临界流体温度接近临界温度时，溶解度呈现急剧增加的趋势，而在临界温度以上，超临界流体的溶解度基本上变为无穷大。
超临界流体的萃取主要通过以下步骤进行：1. 预处理：将待提取的原料进行预处理，例如破碎、粉碎、干燥等，以增加其表面积，便于溶质与超临界流体的接触和扩散速度。
2. 超临界萃取器：将预处理后的原料放入超临界萃取器内。
超临界萃取器一般为密封式容器，能够承受较高的温度和压力。
在萃取器中，通过加热和增加压力，将超临界流体（通常为二氧化碳）转变为超临界状态。
3. 萃取过程：在超临界状态下，超临界流体具有较高的溶解力，可渗透固体原料中的有用成分。
超临界流体以类似气体的方式进入原料粒子内部，与溶质发生相互作用，将有用成分溶解在超临界流体中。
4. 分离：将含有有用成分的超临界流体从原料中分离出来。
通常采用降温、减压等方式，使超临界流体迅速恢复到气态或液态，有用成分则被分离出来。
此外，也可以通过进一步提高温度和压力，实现超临界流体的再循环利用。
超临界流体的萃取具有以下优点：1. 高效性：由于超临界流体具有较高的溶解力和扩散速度，可以在较短的时间内将有用成分从原料中萃取出来。
2. 温和性：与传统的有机溶剂相比，超临界流体萃取不需要高温和强酸碱条件，对原料的化学性质和活性成分具有较好的保护作用。
3. 环保性：超临界流体主要采用二氧化碳等无毒、无污染的物质，对环境没有污染，符合可持续发展的要求。
4. 可控性：超临界流体的溶解能力可通过调节温度、压力和流体密度等参数来控制，使得萃取过程具有较好的可控性。
