超临界流体萃取

　　超临界萃取技术又叫超临界流体萃取技术，是利用流体在临界点处特殊的溶解性能进行的物质提取分离技术，同时也是环境友好型的GX化工分离技术，尤其在中药领域，超临界流体萃取技术作为中药现代化的关键技术之一广泛应用于中药的提取分离。

超临界流体萃取的基本原理

　　纯净物质在不同的温度和压力下，会呈现液体、气体、固体三种状态的变化。超临界流体是处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。超临界流体由于气液分界面消失，它基本上仍是一种气态，但又不同于一般气体，是一种稠密的气态。

　　超临界流体具有许多独特的性质，一方面粘度和扩散系数接近气体，另一方面密度和溶剂化能力接近液体。在临界点附近，由于流体的密度、粘度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力的变化十分灵敏，这样，超临界流体可在较高密度下对待萃取物进行萃取;另一方面，又可通过调节压力或者温度使溶剂密度大大降低，从而降低萃取能力，使得溶剂与萃取物得到有效分离，且操作易于控制。

　　物质在超临界流体中的溶解度，受压力和温度的影响很大。例如超临界流体萃取SFE-CO₂工艺流程，首先利用升温，降压手段(或两者兼用)将超临界流体中所溶解的物质分离析出，达到分离提纯的目的(它兼有精馏和萃取两种作用)。

　　在高压条件下，使超临界流体与物料接触，物料中的有效成分(即溶质)溶于超临界流体中(即萃取)。分离后降低溶有溶质的超临界流体的压力，使溶质析出。如果有效成分(溶质)不止一种，则采取逐级降压，可使多种溶质分步析出。在分离过程中没有相变且能耗低。

超临界流体萃取技术的特点

　　超临界流体主要是指处于临界压力和临界温度以上的流体，具有独特的物理化学性质，具备液体和气体两者的优点;其粘度小，与气体比较接近;密度大，与液体比较接近。而扩散系数比液体大几十倍乃至上百倍。因此，超临界流体具有较强的溶解性以及良好的传递性和流动性，其压力和温度的变化在临界点附近比较敏感。

　　经常使用的超临界流体有CO₂、NH₃、H₂O、CH₃OH、C₂H₅OH、C₂H₂、C₂H₄等，其中，CO₂在工业实际生产中较为常用，其优点是:无毒、处理温度低、选择性强、不易燃、安全、节能、溶剂可再次使用，比较适用于食品工业和制药工业;临界温度比较低，产品容易分离，没有溶剂残留，比较适合热不稳定性物质的分离;临界压力较适中，运输方便;化学性质不活泼，不易燃，一般不与其他物质发生反应，操作安全。

　　超临界二氧化碳萃取技术也有它的局限性：通常情况下适用于小分子、亲脂性物质的萃取，而对大分子、强极性物质的萃取要添加夹带剂，并要在较高的温度压力下操作，因此对工艺设备的要求较高，投人较大。

超临界CO₂流体

　　二氧化碳的临界温度(31.06℃)和临界压力(7.39MP)较低，这样一方面可以在室温附近实现超临界萃取的操作，减少了对能量的消耗，另一方面也降低了对设备的要求，同时还可以保证热敏性物质在萃取过程中不被热分解。

　　超临界流体的溶解能力与流体的密度有关，与密度大致成正比关系。在二氧化碳的临界点附近，温度和压力微小的变化，都可以引起流体密度极大的变化，从而引起超临界二氧化碳流体溶解能力的显著改变。因此通过改变超临界二氧化碳的温度和压力就可以有选择性的进行物质的萃取。另外，与一些有机溶剂相比，二氧化碳不易燃、无毒性、不会造成环境的污染。溶剂与产物的分离可以很容易地通过等温降压或等压升温的方法实现。而且二氧化碳更有活泼性低，价格低廉，易于生产等优点，有很好的应用前景。

　　虽然SC-CO₂对非极性或极性较小的物质有较大的溶解度，如烃类、脂溶性物质等。但是作为超临界萃取的溶剂，CO₂不是wan能的。由于CO₂是非极性物质，对于极性较大的物质，二氧化碳的溶解能力明显不足。

　　此外，受试样放置时间以及基体效应的影响，待萃取的物质在基体上的吸附也会导致萃取效率的下降。为了解决这些问题，通常在超临界CO₂中加入夹带剂，以改善萃取效果，提高萃取效率。

　　夹带剂也称携带剂、共溶剂，是一种可与超临界溶剂混溶的，挥发性介于超临界溶剂和待萃取物质之间的组分。夹带剂既可以是一种纯物质，也可以是两种或两种以上物质的混合物。甲醇、乙醇、丙酮、水、烷烃都可以用作夹带剂。

超临界二氧化碳萃取的应用

　　一、超临界二氧化碳萃取技术在医YF面的应用

　　1、提取生物碱

　　超临界二氧化碳萃取技术在生物碱方面提取分离的有点为：低温、快速、收率高、产品品质好、成本低，特别是对那些资源少、LX好、剂量小且附加值很高的产品较为适用。

　　研究人员对超临界二氧化碳流体萃取洋金花中的东茛菪碱展开实验研究，确立了Z佳的萃取条件。所得到的样品萃取比较完全并且杂质较少，反相离子对GX液相色谱较专一、重现性好，加样的回收率为98.78%，相对标准偏差为2.33%，这种方法快速简便、没有污染、对环境友好，为洋金花的质量保证提供了一种可行性分析方法。

　　与传统的萃取分离方法相比，超临界CO₂萃取技术所需要的原料多需要用碱性试剂来进行碱化预处理。相关人员对乌头生物碱进行了超临界萃取以及含量的测定，结果表明，如果没有经过预碱化处理，乌头生物碱的含量和收率就比较低，经过预碱化后萃取效果明显提高。

　　2、提取黄酮类物质

　　传统的提取黄酮类化合物常用的方法有碱醇提取、热水提取或醇提法、碱水等。粗产物的提取主要是依据其分子大小、极性差异、特殊结构和酸性强弱等性质，这种传统的萃取分离手段普遍存在提取率低、排污量大、有效成分损失较多、成本高等缺点。

　　研究人员探究了从紫菀植物中提取有效成分紫菀酮的超临界二氧化碳的萃取方法，和常规提的取方法想比，超临界二氧化碳萃取技术具有萃取时间短、回收效率高的优点。

　　3、提取苷类和糖类物质

　　苷类和糖类化合物羟基多、分子量比较大、极性强，用高纯的二氧化碳进行提取时产率较低，一般需要较高压强或者加入夹带剂来提高产率。

　　研究人员用超临界二氧化碳萃取技术，研究了从灵芝中提取多糖和总皂苷3种萃取手段。其中，添加不同浓度的乙醇的超临界二氧化碳萃取技术与传统的萃取工艺相对比，总皂苷产品和多糖的回收效率分别提高了1.89倍和1.62倍。

　　二、超临界二氧化碳萃取技术在食品领域中的应用

　　1、提取植物油

　　利用超临界二氧化碳萃取手段对大豆中磷脂的提取，克服了以往萃取中溶剂残留的问题，确保了产品符合绿色食品、有机食品的标准，同时萃取技术在低温下进行，保证了提取的磷脂色泽浅、不变性，产品质量远远高于传统方法生产的磷脂。

　　利用超临界二氧化碳萃取技术提取的沙棘籽油获得的甘油三脂具有纯度高，色素、磷脂含量低，容易分离，籽蛋白没有变性等优点。

　　利用超临界二氧化碳萃取技术提取月见草籽油，避免了传统冷榨工艺出油率低、油脂不清的缺点，同时也避免了溶剂法提取时其中酌-亚麻酸被破坏的缺点。

　　2、提取食用香精香料

　　植物中芳香类化合物的特点为稳定性差，受热容易变质、挥发等。传统的生成香精香料的工艺主要有有机溶剂萃取、水蒸气蒸馏、吸附等方法。

　　而以上方法提取时具有提取效率低，提取的有效成分不完全，很难保留原有的风味，提取产品中残留有溶剂等缺点。而采用二氧化碳萃取技术则能够很好的解决这些问题。

　　3、脱去咖啡中的kafeiyin

　　Z早利用超临界二氧化碳萃取技术实现工业上规模化生产的是去除咖啡豆当中的kafeiyin。

　　传统脱去kafeiyin的工艺是溶剂萃取法，但是这种工艺存在提取效率低、产品纯度低、溶剂残留和工艺复杂等缺点，而超临界二氧化碳萃取技术对kafeiyin的选择性较高，同时还具有无毒、不易燃、成本低廉、容易获得、溶解度大的有点，因此格外受到人们的重视。

　　用超临界二氧化碳萃取技术可以将kafeiyin的质量分数从2%降到0.02%。这种脱去技术还可以用于脱去茶叶中的kafeiyin。

　　三、在污水处理方面的应用

　　由于CO₂化学性质比较稳定，没有毒性且无腐蚀性，不易燃易爆，因此较容易实现临界状态，而且二氧化碳的临界温度为31.1℃比较接近常温，故可以用它来进行污水处理。在临界点附近，操作压力或操作温度的微小改变，都能引起超临界流体密度的较大变化，从而导致二氧化碳的溶解能力达到数个数量级的改变。

　　超临界二氧化碳的处理污水的原理就是溶解出污水中污染物，然后降低压力或提高温度，在低密度状态下使萃取剂和污染物分离，从而实现其处理污水的效果。

　　与传统的处理方法相比，超临界二氧化碳工艺具有很多优点：①污水处理能力随着其密度的增加而提高，故比较容易通过调节压力和温度来实现操控;②溶剂回收较方便简单，不会产生溶剂污染或残留;③由于超临界二氧化碳化学性质很稳定，无毒、无腐蚀性，因此对于林产领域中的污水处理比较适合。