第五章 超临界萃取知识讲解

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。

超临界萃取详解超临界流体萃取:作为一种分离过程，是基于一种溶剂对固体或液体的萃取能力和选择性，在超临界状态下较之在常温常压下可得到极大的提高。

原理：利用超临界流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点和热敏性成分，以达到分离和纯化目的的一种分离技术。

超临界流体：即温度和压力略超过或靠近超临界温度（Tc）和临界压力（Pc），介于气体和液体之间的流体。

超临界流体萃取过程：介于蒸馏和液-液萃取过程之间,是利用超临界状态的流体，依靠被萃取物质在不同蒸气压力下所具有的不同化学亲和力和溶解能力进行分离、纯化的单元操作。

超临界流体与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能,且它对溶质的溶解能力随着压力和温度的改变而在相当宽的范围内发生变动,因此利用超临界流体作为溶剂可从多种液态或固态混合物中萃取出待分离的组分超临界流体:指在临界温度和临界压力以上的流体。

临界温度：指高于此温度时，该物质处于无论多高压力下均不能被液化时的温度。

临界压力：临界区附近压力和温度的变化，对密度的影响？非挥发性溶质在超临界流体中的溶解度与流体密度的关系？在临界区附近压力和温度的微小变化，可引起流体密度的大幅度变化。

溶质在超临界流体中的溶解度大致和流体的密度成正比。

b.超临界流体的传递性质：超临界流体的密度近似于液相，溶解能力也基本上相同，而黏度却接近普通气体，自扩散能力比液体大约100倍。

此外，传递性质值的范围，在气体和液体之间。

超临界流体是一种低黏度、高扩散系数、易流动的相；扩散传递更加容易并能减少泵送所需的能量。

降低了与之相平衡的液相黏度和表面张力，提高了平衡液相的扩散系数，有利于传质。

在临界点附近，压力和温度的微小变化可对溶剂的密度、扩散系数、表面张力、黏度、溶解度、介电常数等带来明显的变化。

c.超临界流体的选择性有效地分离产物或除去杂质的关键是用作萃取剂的超临界流体应具有很好的选择性按相似相容的原则超临界流体与被萃取物质的化学性质越相按操作角度来看操作温度越接近临界温度，溶解能力越大基本原则超临界流体的化学性质和待分离的物质化学性质相近；操作温度和超临界流体的临界温度相近。

超临界流体萃取法名词解释一、什么是超临界流体萃取法1、超临界流体萃取法(superconductiv)：利用具有临界压力和温度的液态或气态物质作为萃取剂，使其在临界压力下进行萃取。

超临界萃取可使一些难溶于有机溶剂的物质如萜类、生物碱等以萃取相析出而达到分离提纯的目的，也可以从矿物质中萃取有用元素，如萃取铅、锌、金等。

2、超临界流体的特性：⑴密度大，黏度小。

⑵沸点高，临界温度高。

⑶具有非活性性质，无毒。

⑷密度与组成的关系为：密度ρ比黏度(mPa·s)，其数值与超临界流体种类有关。

⑸对非极性或弱极性化合物(如极性或非极性植物油)能显示很好的萃取效果。

⑹在水溶液中易于与其他物质混合均匀。

⑺在一定条件下可发生相变。

二、超临界流体萃取的原理1、超临界流体的特性：⑴密度大，黏度小。

⑵沸点高，临界温度高。

⑶具有非活性性质，无毒。

⑷密度与组成的关系为：密度ρ比黏度(mPa·s)，其数值与超临界流体种类有关。

⑸对非极性或弱极性化合物(如极性或非极性植物油)能显示很好的萃取效果。

⑹在水溶液中易于与其他物质混合均匀。

⑺在一定条件下可发生相变。

三、超临界流体萃取的装置简介2、超临界流体萃取机理：分散在液体中的固体颗粒与水接触，将溶解度极低的溶质微粒子吸附在固体颗粒表面上形成吸附层，再经分离回收其他产品。

一般认为超临界状态下溶质微粒间的相互作用主要是静电作用。

由于超临界流体具有独特的物理化学性质，所以在萃取过程中一般情况下，溶质被包容在固体颗粒周围，形成类似于海绵状结构，超临界流体中的溶质粒子就象海绵吸水一样吸附了水分子，使溶质以自由流动的形式移动到萃取相。

四、超临界流体萃取技术应用：通过萃取精油，合成高纯度单方或复方精油；从天然植物中提取维生素、氨基酸等营养保健品；萃取香料中有用成分，制备具有特殊香气的精油；从海洋生物中提取活性物质，制取生物药物等。

超临界流体萃取实验讲义一、超临界流体概述每个纯物质都有自己确定的三相点。

根据相律，当纯物质的气－液－固三相共存时，确定系统状态的自由度为零。

将纯物质沿气－液饱和曲线改变温度和压力，当达到图中C点时体系的性质变得均一，不再分为液体和气体，故C点称为临界点。

与该点相对应的温度和压力分别称为临界温度（Tc）和临界压力(Pc)，图中高于临界温度和临界压力的有阴影线的区域属于超临界流体状态。

超临界流体状态的性质有别于通常所称的气体和液体状态，因此此状态称为流体状态。

图1 纯流体的压力－温度图二、超临界流体的特性：稳定的纯物质都有固定的临界点，对于某物质临界点应指明的数据除了临界温度和临界压力外还应指明与萃取相关的数据即临界密度ρc。

理论上来说很多流体都可作为超临界流体使用，但实际上由于需要考虑应用的可能性，因此常用的超临界流体并不太多。

超临界流体在密度上接近于液体，因此，对固体、液体的溶解度也与液体相接近，密度越大，相应的溶解能力也越强。

同时超临界流体在粘度上接近于气体，扩散系数比液体大100倍，因此渗透性极佳，能够更快地完成传质过程而达到平衡，从而实现高效分离过程。

三、超临界流体萃取的特点：1、由于超临界流体的溶解能力随着其密度的增加而提高，因此，通过改变超临界流体的密度，就可以实现待分离组分的萃取与分离。

2、在接近临界点处只要温度和压力有微小的变化，超临界流体密度和溶解度都会有较大变化。

3、萃取过程完成后，超临界流体由于状态的改变，很容易从分离成分中较彻底地脱除，不给产品造成污染。

4、超临界流体萃取技术所选用萃取剂，其临界温度温和、并且化学稳定性好，无腐蚀性，因此特别适用于热敏性或易氧化的成分的提取。

5、溶剂循环密封使用，避免了产品的外界污染，环境友好。

6、超临界流体萃取需在相应的高压设备中完成，对设备要求高。

四、超临界流体的选择所选的超临界流体必需满足如下条件：一是具有良好的溶解性能；二是具有良好的选择性。

超临界流体萃取一、超临界流体萃取的原理和流程超临界流体萃取技术(supercritical fluid extraction, SFE)是20世纪80年月兴起的一种以超临界流体作为流淌相的新型分别提取技术。

超临界流体(SCF )是温度与压力均在其临界点之上的流体，性质介于气体和液体之间，有与液体相临近的密度，与气体相临近的黏度及高的蔓延系数，故具有很高的溶解能力及好的流淌、传递性能。

超临界流体的表面张力几乎为零，因此具有较高的蔓延性能，可以和样品充分混合、接触，最大限度地发挥其溶解能力。

在萃取分别过程中，溶解样品在气相和液相之间经过延续的多次的分配交换，从而达到分别的目的。

可以作为超临界流体的溶剂有、、、和水等，其中是首选的萃取剂，超临界作为萃取剂有以下特点：①临界压力适中，临界温度31.6℃，分别过程可在临近室温条件下举行，相宜分别热敏性和易氧化的产物；②密度大，溶解性能强；③价廉，无毒，惰性，易精制，极易从萃取产物中分别。

超临界CO2的极性小，相宜非极性或极性较小物质的提取，为了提取极性化合物，需要在超临界CO2中加入一定量的极性成分—夹带剂，以转变超临界流体的极性，目前常用的夹带剂有、和水等。

超临界流体萃取的原理是：按照相像相溶原理，在高于临界温度和临界压力的条件下，利用超临界流体的特性，从样品中萃取目标物，当复原到常压和常温时，溶解在CO2流体中的成分立刻以溶于汲取液的液体状态与气态CO2分开，从而达到萃取目的。

超临界流体萃取流程暗示图见图8-25, 1,2,3,4,5为超临界流体提供系统(10,2提供改性剂)；7为萃取器；8,5,9为萃取物收集系统。

转变压力和温度，可以转变超临界流体的溶解能力，针对被萃取溶质的极性和分子大小，可以得到适当溶解能力的超临界流体，建立挑选性比较高的萃取办法。

二、超临界流体萃取的应用超临界流体萃取技术因为其独特的优点，使其在医药、食品、化妆品及香料、环境、化学工业等各领域得到了广泛的应用。

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。

超临界萃取技术(SFE)
1.前言物质的三种状态：气态，液态，固态。

其中气态和液态都具有流体的基本特点。

物质的第四种状态：超临界状态。

每一种物质都有一个特定的温度，在这个温度以上，无论怎样增大压强，即使密度与液态相近，气态物质也不会液化，此特定温度为临界温度，对应的压力为临界压力。

当物质出于超临界状态的时候，气液界面小时，体系性质均一，既不是气体也不是液体，呈流体状态，称之为超临界流体。

超临界流体具有液体的溶解能力，也具有气体的扩散和传质能力
2.超临界萃取技术用超临界流体做萃取剂，从液体或固体中萃取某种成分并分离出来的技术。

2.1超临界萃取技术原理利用流体在超临界区内，待分离混合物中的溶质在压力和温度的微小变化时，其溶解度在相当大的范围内变动，从而达到分离提纯的目的，在较高的压力下，让溶质溶解于超临界流体中，然后使压力降低，溶解于超临界流体中的物质会因超临界流体的密度下降，溶解度降低而析出，从而使混合物分离和提纯。

2.2超临界萃取技术发展1679年，J.B.hanny发现无机盐在高压乙醚中溶解度异常增加。

1978年，联邦德国建成了咖啡豆脱出咖啡因的超临界二氧化碳萃取工业化装置。

这是现代SFE技术开发的里程碑。

在中国，20世纪80年代SFE-CO2萃取技术更广泛地用于香料的提取。

键入90年代后，开始用于中草药的提取。

2.3超临界萃取的应用
3.超临界操作工艺包括萃取和分离两步
4.超临界萃取的应用实例。

超临界萃取1. 引言超临界萃取是一种利用超临界流体作为萃取介质的分离技术。

超临界流体是指在超过其临界点（临界温度和临界压力）的条件下存在的物质状态，表现出独特的物理和化学性质。

这种技术已经在化学、食品、制药和环境保护等领域得到广泛应用。

本文将介绍超临界萃取的原理、应用和优缺点。

2. 超临界萃取原理超临界萃取的原理基于超临界流体的特殊性质。

在超临界条件下，流体的密度和溶解性都显著增强，从而增强了其对目标物质的溶解能力。

超临界萃取可以选择性地提取目标物质，同时不引入有毒或有害的溶剂。

超临界萃取的基本步骤包括： - 原料准备：选择合适的原料，通常为植物或动物组织。

- 超临界流体的选择：根据目标物质的特性选择合适的超临界流体，常用的有二氧化碳和乙醇。

- 超临界萃取设备：使用高压容器和恒温器来实现超临界条件。

- 萃取过程：将原料置于超临界流体中，通过参数控制溶解和分离的过程。

- 分离和回收：通过减压和蒸发等方法将目标物质从超临界流体中分离提取，并回收使用。

3. 超临界萃取的应用3.1 化学领域超临界萃取在化学合成中的应用越来越广泛。

它可以用于分离和纯化有机化合物，提取天然产物和制备新型材料。

由于超临界流体可调节的溶解能力，可以选择性地提取目标物质，避免了传统方法中使用大量有机溶剂带来的环境问题。

3.2 食品工业在食品工业中，超临界萃取被广泛用于营养成分的提取，如咖啡因从咖啡中的提取，花青素从葡萄皮中的提取等。

超临界萃取不仅能够提取目标物质，还可以保留原料的营养成分，提高产品的质量。

3.3 制药领域超临界萃取在制药领域中也有重要的应用。

它可以用于药物的分离和提纯，提高药物的纯度和效果。

此外，超临界萃取还可以用于药物的微粒化和载药体系的制备，提高药物的生物利用度和稳定性。

4. 超临界萃取的优缺点4.1 优点•高效：超临界流体具有较高的扩散速度和溶解能力，能够在较短时间内完成目标物质的提取。

•环保：超临界流体通常采用二氧化碳等无毒无害的物质，不会对环境和人体健康造成危害。

超临界萃取详解超临界流体萃取:作为一种分离过程，是基于一种溶剂对固体或液体的萃取能力和选择性，在超临界状态下较之在常温常压下可得到极大的提高。

原理：利用超临界流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点和热敏性成分，以达到分离和纯化目的的一种分离技术。

超临界流体：即温度和压力略超过或靠近超临界温度（Tc）和临界压力（Pc），介于气体和液体之间的流体。

超临界流体萃取过程：介于蒸馏和液-液萃取过程之间,是利用超临界状态的流体，依靠被萃取物质在不同蒸气压力下所具有的不同化学亲和力和溶解能力进行分离、纯化的单元操作。

超临界流体与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能,且它对溶质的溶解能力随着压力和温度的改变而在相当宽的范围内发生变动,因此利用超临界流体作为溶剂可从多种液态或固态混合物中萃取出待分离的组分超临界流体:指在临界温度和临界压力以上的流体。

临界温度：指高于此温度时，该物质处于无论多高压力下均不能被液化时的温度。

临界压力：临界区附近压力和温度的变化，对密度的影响？非挥发性溶质在超临界流体中的溶解度与流体密度的关系？在临界区附近压力和温度的微小变化，可引起流体密度的大幅度变化。

溶质在超临界流体中的溶解度大致和流体的密度成正比。

b.超临界流体的传递性质：超临界流体的密度近似于液相，溶解能力也基本上相同，而黏度却接近普通气体，自扩散能力比液体大约100倍。

此外，传递性质值的范围，在气体和液体之间。

超临界流体是一种低黏度、高扩散系数、易流动的相；扩散传递更加容易并能减少泵送所需的能量。

降低了与之相平衡的液相黏度和表面张力，提高了平衡液相的扩散系数，有利于传质。

在临界点附近，压力和温度的微小变化可对溶剂的密度、扩散系数、表面张力、黏度、溶解度、介电常数等带来明显的变化。

c.超临界流体的选择性有效地分离产物或除去杂质的关键是用作萃取剂的超临界流体应具有很好的选择性按相似相容的原则超临界流体与被萃取物质的化学性质越相按操作角度来看操作温度越接近临界温度，溶解能力越大基本原则超临界流体的化学性质和待分离的物质化学性质相近；操作温度和超临界流体的临界温度相近。

超临界萃取
超临界萃取是一种利用超临界流体（通常是超临界二氧化碳）作为
溶剂进行提取的技术。

超临界流体具有介于气体和液体之间的特性，具有较高的溶解力和低的粘度。

超临界萃取被广泛用于从天然产物
中提取化学物质，如药物、天然香料和植物提取物。

超临界萃取的过程是将待提取物料与超临界流体接触，在高压和高
温条件下进行混合和溶解。

随后，通过降压或降温来使溶液回到常
压下，提取物则会从溶液中析出。

这种技术具有以下几个优点：
1. 高选择性：超临界萃取可以根据物质的溶解度和分配系数来实现
有选择性的提取。

2. 高效性：超临界萃取过程通常较快，可以在短时间内完成大量提取。

3. 无残留溶剂：超临界流体通常可以通过减压来回收和重复使用，
因此没有残留的溶剂产生。

4. 温和条件：超临界萃取通常在相对温和的条件下进行，对物质的
活性和稳定性影响较小。

由于这些优点，超临界萃取已被广泛应用于食品、医药、化工和环保等领域。

它在提取高附加值产品、减少有机溶剂使用、替代传统萃取技术等方面具有重要的应用前景。

超临界萃取超临界为超临界流体，是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度和压力超过临界点时才能存在。

超临界流体的密度较大，与液体相仿，而它的粘度又较接近于气体。

因此超临界流体是一种十分理想的萃取剂。

一、影响因素超临界流体的溶剂强度取决于萃取的温度和压力。

利用这种特性，只需改变萃取剂流体的压力和温度，就可以把样品中的不同组分按在流体中溶解度的大小，先后萃取出来，在低压下弱极性的物质先萃取，随着压力的增加，极性较大和大分子量的物质与基本性质，所以在程序升压下进行超临界萃取不同萃取组分，同时还可以起到分离的作用。

温度的变化体现在影响萃取剂的密度与溶质的蒸汽压两个因素，在低温区（仍在临界温度以上），温度升高降低流体密度，而溶质蒸汽压增加不多，因此，萃取剂的溶解能力时的升温可以使溶质从流体萃取剂中析出，温度进一步升高到高温区时，虽然萃取剂的密度进一步降低，但溶质蒸汽压增加，挥发度提高，萃取率不但不会减少反而有增大的趋势。

除压力与温度外，在超临界流体中加入少量其他溶剂也可改变它对溶质的溶解能力。

其作用机理至今尚未完全清楚。

通常加入量不超过10%，且以极性溶剂甲醇、异丙醇等居多。

加入少量的极性溶剂，可以使超临界萃取技术的适用范围进一步扩大到极性较大化合物。

二、超临界流体物质是以气、液和固3种形式存在，在不同的压力和温度下可以相的转换。

在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称之为临界温度Tc；而在临界温度下，气体能被液化的最低压力称为临界压力Pc。

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。

在压温图中，高于临界温度和临界压力的区域就称为超临界区，如果流体被加热或被压缩至其临界温度和临界压力以上状态时，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，这种状态的流体称为超临界流体。

超临界流体对物质进行溶解和分离的过程就叫超临界流体萃取。

超临界萃取原理
超临界萃取是一种利用超临界流体作为溶剂对物质进行提取的方法。

所谓超临界流体，是指在高于其临界温度和临界压力下的物质状态，既不是气体也不是液体，具有特殊的物理和化学性质。

常见的超临界流体包括二氧化碳、乙烷等。

超临界萃取的原理是利用超临界流体的高溶解能力和温和的操作条件，将目标物质从固体或液体基质中溶解和分离出来。

在超临界萃取过程中，通过调节温度和压力等参数，可以实现对目标物质的选择性提取。

超临界流体的溶解能力随温度和压力的变化而调节，可以实现从高极性到低极性物质的提取。

超临界萃取具有许多优点。

首先，超临界流体对大多数物质具有较高的溶解力，能够高效地提取目标物质。

其次，超临界流体萃取不需要使用有机溶剂，避免了对环境的污染和对人体的危害。

此外，超临界萃取操作条件温和，避免了热敏性物质的降解和损失。

超临界萃取在很多领域都有广泛的应用。

在食品工业中，超临界萃取可以用于提取咖啡因、香料等物质。

在制药工业中，超临界萃取可以用于提取植物药物中的有效成分。

在环境保护领域，超临界萃取可以用于处理固体废弃物和废水中的有害物质。

总之，超临界萃取是一种高效、环保的物质提取方法，具有广泛的应用前景。

通过不断深入研究和技术创新，相信超临界萃取将在更多领域发挥重要作用，并为人类带来更多的福祉。