超临界流体的萃取原理

1 超临界流体萃取技术的发展和应用

生工0701 胡辰 200722153016

摘要：超临界流体萃取 (SFE)技术是一种新型的环境友好、高效新型的分离技术。通过查阅国内外文献，介绍超临界流体萃取的原理、特点等一些基础知识，并对超临界流体萃取在环境工程、食品、中药、酿酒等4方面应用进行综述，同时对超临界流体技术的应用前景进行了展望。

关键词：超临界流体萃取，超临界CO2流体萃取，环境工程，食品，中药，酿酒，应用，展望

基础篇

超临界流体(supercritical fluid，简称 SCF)是指处于超过物质本身的临界温度和临界压力状态时的流体。超临界流体既具有液体对溶质有较大溶解度的特点，又具有气体易于扩散和运动的特点。更重要的是，超临界流体的许多性质 (如黏度、密度、扩散系数、溶剂化能力等)随温度和压力变化很大，因此对选择性的分离非常敏感。超临界流体萃取法技术就是利用超临界流体为溶剂，从固体或液体中萃取出某些有效组分，并进行分离的一种技术。

超临界流体具有高密度、低粘度、高介电常数及扩散系数大的特性，并有良好的流动和传递性质，还可萃取极性小的物质，有较大的萃取容量。从超临界流体性质看，其具有的特点： 2 (1)萃取速度高于液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取；

(2)在接近常温的条件下操作，能耗低于一般精馏萃取，适合于热敏性物质和易氧化物质的分离；

(3)传热速率快，温度易于控制；

(4)适合于挥发性物质的分离

并可结合图1，知：

在临界区附近，任何微小的变化都会造成相关物质的物理或化学性质的剧烈变化。超临界CO2流体的温度和压力的微小变化，都会引起流体体积及密度的大幅度变化。利用超临界流体的特性，在高密度(低温、高压)下萃取分离物质，然后稍微提高温度或降低压力，就可以将萃取剂与待分离物质分离。

超临界流体萃取技术可萃取高沸点、难挥发物质，常用的CO2，其临界温度低、无毒、无臭、无公害，是一种环境友好的分离技术；超临界流体萃取技术具有萃取和分离的双重作用，物料无相变过程因而节能明显，工艺流程简单，萃取效率高，无有机溶剂残留，产品质量好，同时也是一种高效的廉价分类技术。正是由于超临界流体萃取 3 技术具有清洁、安全、高质、高效等诸多优点，它被誉为“超级绿色”技术。因此，作为绿色分离技术的超临界流体萃取技术的发展前景非常广阔。

- 1 - 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 - 2 - 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。

超临界流体萃取法原理

超临界流体萃取 (Supercritical Fluid Extraction, SFE) 是一种分离提取化合物的方法，它利用超临界流体的特性可以同时具有气相和液相的特性，可以有效地溶解物质，并实现快速、高效的提取过程。

超临界流体是指在临界点以上的温度和压力条件下处于气-液两相临界状态的流体。超临界流体具有高扩散性、低黏度、低表面张力等特点，可与溶质发生快速的质量传递，提高提取速度和效率。

超临界流体萃取法的原理是利用超临界流体在超临界状态下的溶解度随温度和压力的变化而变化的特性。首先，选择适当的溶剂作为超临界流体，常用的超临界流体有二氧化碳和丙烷。溶解度的调控可以通过控制温度和压力来实现。

在超临界流体萃取过程中，溶液中的溶质被溶解在超临界流体中，形成溶液。然后，通过改变温度和压力，使超临界流体发生相变，转化为气相，从而实现溶质的分离提取。提取后的溶质可以通过降温和减压将其回收。

超临界流体萃取法广泛应用于天然产物、食品、药物、环境等领域的提取分离过程中。其优点包括操作简便、提取速度快、无需使用有机溶剂、对萃取物的损伤小等。此外，超临界流体的可调节性使得可以根据不同物质的特性来进行选择性提取，提高提取效果。

总而言之，超临界流体萃取法利用超临界流体的特性进行溶解和分离，是一种高效、环保的提取方法，具有较广泛的应用前景。

石 油 概 论

之超临界SCF论文

杨凌职业技术学院

药物与化工分院

石油化工生产技术12009班

姓名：薛振振

学号：12120930918 超临界流体的萃取原理

超临界流体(SCF)是指热力学状态处于临界点(Pc，Tc)之上的流体。SCF是气、液界面刚刚消失的状态点，此时流体处于气态与液态之间的一种特殊状态，具有十分独特的物理化学性质。超临界流体的粘度接近于气体．密度接近于液体，扩散系数介于气体和液体之间，兼有气体和液体的优点，既象气体一样容易扩散，又象液体一样有很强的溶解能力。因而SCF具有高扩散性和高溶解性。在其它条件完全相同的情况下，液体的密度在相当程度上反应了它的溶解能力，而超临界流体的密度与压力和温度有关，随着压力的增大，介电常数和密度增大，超临界流体对物质的溶解能力增大。超临界萃取就是利用SCF在临界点附近体系温度和压力的微小变化，使物质溶解度发生几个数量级的突变性质来实现其对某些组分的提取和分离。通过改变压力或温度来改变SCF的性质，达到选择性地提取各种类型的化合物的目的。

超临界萃取技术主要有两类萃取过程：恒温降压过程和恒压升温过程。不同点在于前者是把SCF经减压后与溶质分离，后者是SCP经加热实现溶质与溶剂分离。溶剂都可以反复循环使用。 常用作SCF的溶剂有CO2、H2O、C2 H 6、C3H6、NH3、甲苯等。其中CO 2是工业上最常用萃取剂，其特点是：a)临界温度低(31.06℃)，萃取可以在室温附近的温和条件下进行，对易挥发组分或生理活性物质极少破坏，适合于天然活性成分的提取。b)临界压力适中(7．14MPa)，操作条件易于达到，在室温下液化压力为4Mpa—6MPa，便于储运。c)安全无毒，尤其适合制药、食品工业，且萃取分离一次完成，无溶剂残留。d)具有化学惰性不可燃，操作安全，价廉易得。