超临界CO2萃取法

浅谈超临界CO2萃取法

前言——何谓超临界？

温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercritical fluid)。物质在超临界流体中的溶解度，受压力和温度的影响很大。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，就可以达到分离提纯的目的。当然我们会考虑到这样的问题，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，那么我们怎么有效分离呢？但事实上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。

萃取界的新秀——超临界CO2萃取技术 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，，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，溶解性高，流动性较高，比普通液体溶剂传质速率高，具有较好的渗透性。超临界CO2的这些特殊物理化学性质决定了超临界CO2萃取技术具有一系列的重要特点。

超临界CO2萃取法是一种新型的分离方法，具有提取效率高、无溶剂残留毒性、天然活性成分和热敏性成分不易被分解破坏，能最大限度地保持提取物的天然特征，可实现选择性分离，等诸多优点。是

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萃取界的新秀，受到广泛青睐，尤其广泛运用在天然物质的萃取当中！下图是超临界萃取的流程图：

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：

CO2→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路； CO2→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→精镏柱→回路； CO2→萃取釜→精镏柱→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路； CO 2→萃取釜→分离Ⅰ→精镏柱→分离Ⅱ→回路。

超临界CO2萃取技术的应用

在制药业，中药的提取一直以来有很大的提升空间，因为一般的药物提取可能导致中药中有效成分的逸散和氧化，例如我们常可用有

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机化学中用到的一些蒸馏、分离和一般的有机物相似相溶性原理萃取工作就可以达到萃取的目的。但是，这样的产物虽然经过处理还是会有杂质存在，或者产物在提取过程中不同程度耗散了。而如果利用超临界 CO2萃取技术则避免了上述问题。不仅可防止中药有效组分的逸散和氧化，过程没有有机溶剂残留，而且可获得高质量的提取物并提高药用资源的利用率，可大大简化提取分离步骤，能提取分离到一些用传统溶剂法得不到的成分，节约大量的有机溶剂。值得一提的是超临界CO2萃取技术对中药复方进行提取工艺。中药复方是传统中药的最主要部分，很多研究者在对单方中药超临界CO2萃取研究的基础上结合传统中医理论对中药复方进行研究，证明了复方提取时，中药成分的提取由于互溶作用，促进了其它中药成分的提取。采用超临界CO2萃取技术，复方的有效成分高度浓缩，杂质少，外观颜色较好，有效部分具有传统中医要求的药效，且复方后具有协同补充效果。

此外，超临界CO2萃取技术在获得一些天然营养剂上业是卓有成效。例如番茄红素的提取。番茄红素传统的提取方法有有机试剂浸提法，酶反应法等。与传统的有机试剂浸提法相比，超临界CO2萃取法具有无有机试剂消耗和残留、无污染、避免高温、保护萃取物的生理活性、能耗低和工艺简单等优点。所以越来越受到人们的青睐，而且传统的方法对于番茄皮上的番茄红素提取率不高，而以番茄皮为原料，采用超临界CO2流体萃取技术，可以有效地将番茄红素提取出来。

用超临界CO2流体萃取技术提取番茄红素的具体过程为番茄皮渣预处理——超临界CO2流体萃取——分离——得到成品。

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原料经过微粉碎或经果胶酶，纤维素酶第一步预处理，该步过程主要目的是提高番茄红素的提取率。原料的干燥方式对番茄红素提取率的影响也较大，第二步预处理是以乙醇脱水干燥方式将其干燥。这里我们通常有三种干燥方式——热风干燥，冷冻干燥以及乙醇脱水干燥，但乙醇干燥最佳。预处理完后就是萃取，生产上可以采用的工艺条件为：萃取压力为18Mpa左右，萃取温度为50℃左右，CO2流量为20kg/h,萃取时间为1~2h，此时可提取90%以上的番茄红素。实验表明，在100g原料中添加30ml大豆色拉油作为夹带剂，提取的效果会更好。

在化学工业中，无定型的碳氟高聚物和硅酮高聚物等能溶解于CO2，可采用均相聚合的方式合成和加工。 在液体或超临界CO2体系中进行高分子材料的合成与加工，与一般的非均相聚合（如分散聚合、沉淀聚合、乳化聚合等）相比，其优点在于：不使用有机溶剂避免了对环境的污染；省去了脱溶及回收溶剂的工艺；可改进高分子材料的机械性能及加工性能；可按分子量的大小对产品进行分离；可回收未进行反应的单体并可去除次反应物及过反应物杂质；可通过超临界多元流体对高分子材料进行染色、加香及改性。

超临界CO2流体的应用前景

超临界四流体萃取(supercrtical fluid extraction),超临界流体色谱(supercritical fluid chromatography)和超临界流体中的化学反应等是超临界技术的应用,但以超临界流体萃取应用得最为广泛。虽然很多物质都有超临界流体区，但由于CO2的临界温度比较低

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(364.2K),临界压力也不高(728MPa),且无毒,无臭,无公害，所以在实际操作中常使用CO2超临界流体。如用超临界CO2从咖啡豆中除去咖啡因，从大豆或玉米胚芽中分离甘油酯,对花生油、棕榈油、大豆油脱臭等。

CO2超临界萃取技术是近20年来国际上迅速发展起来的前景广阔的化工分离高新技术。这一技术在食品、香料、色素、药物和化工、环保等领域有着广泛的应用，市场潜力巨大。我国超临界萃取技术始于20世纪80年代初，经过10多年的发展，已形成了一支由科研机构、高等院校和企业组成的高素质科技队伍，并形成一批我国自主专利技术，我国八五”、“九五”、“十五”计划均把该技术列为高新技术攻关项目和中药产业现代化主要应用技术之一，其应用发展势头很猛。相信凭着它的优势，唯一缺点——涉及高压系统,大规模使用时其工艺过程和技术的要求高,设备费用也大将不再是大问题。它的普及也将不再遥远了。

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