分离工程大作业

1、 分离工程大作业班级：化工11*姓名：马×× 学号：11010×××超临界流体萃取技术的原理和应用中药产品现代化的重点可简单地用8个字来描述，即"有效、量小、安全、可控"。实际上，它涉及范围十分广泛，要解决的问题比较复杂，但首先最关键的问题就是要提取分离工艺、制剂工艺现代化，质量控制标准化、规范化。     超临界流体萃取技术（SFE）是目前国际上较新的提取分离技术、采用SFE对中药进行提取分离纯化，对实现中药现代化具有重要意义。超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术。在较低温度下

2、，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当温度增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度（Tc）和临界压力（Pc），高于临界温度和临界压力后，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。再临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取。分离单体。1、超临界流体的性质： 超临界流体（Supercritical Fluid,SF）是处于临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上，介于气体和液体之间的流体。超临界流体具有气体和液体的双重

3、特性。SF的密度和液体相近，粘度与气体相近，但扩散系数约比液体大100倍。由于溶解过程包含分子间的相互作用和扩散作用，因而SF对许多物质有很强的溶解能力。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（Supercritical Fluid Extraction,简称SFE）。可作为SF的物质很多，如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟花硫、乙烷、庚烷、氨、等，其中多选用CO2（临界温度接近室温，且无色、无毒、无味、不易然、化学惰性、价廉、易制成高纯度气体）。 2、CO2-SF的溶解作用 ： 其基本原理为：CO2的临界温度（Tc）和临界压力（Pc）分别为31.05和7.38MPa，当处于这个临界

4、点以上时，此时的CO2同时具有气体和液体双重特性。它既近似于气体，粘度与气体相近；又近似于液体，密度与液体相近，但其扩散系数却比液体大得多。是一个优良的溶剂，能通过分子间的相互作用和扩散作用将许多物质溶解。同时，在稍高于临界点的区域内，压力稍有变化，即引起其密度的很大变化，从而引起溶解度的较大变化。因此，超临界CO2可以从基体中将物质溶解出来，形成超临界CO2负载相，然后降低载气的压力或升高温度，超临界CO2的溶解度降低，这些物质就沉淀出来（解析）与CO2分离，从而达到提取分离的目的。3、夹带剂： 在超临界状态下，CO2具有选择性溶解。SFE-CO2对低分子、低极性、亲脂性、低沸点的成分如挥发

5、油、烃、酯、内酯、醚，环氧化合物等表现出优异的溶解性，像天然植物与果实的香气成分。对具有极性集团(-OH，-COOH等)的化合物，极性集团愈多，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二氧化碳。对于分子量高的化合物，分子量越高，越难萃取，分子量超过500的高分子化合物也几乎不溶。而对于分子量较大和极性集团较多的中草药的有效成分的萃取，就需向有效成分和超临界二氧化碳组成的二元体系中加入第三组分，来改变原来有效成分的溶解度，在超临界液体萃取的研究中，通常将具有改变溶质溶解度的第三组分称为夹带剂(也有许多文献称夹带剂为亚临界组分)。一般地说，具有很好溶解性能的溶剂，也往往是很好的

6、夹带剂，如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。 4、工艺过程  ： 利用 SCF 的溶解能力随温度或压力改变而连续变化的特点，可将 SFE 过程大致分为两类，即等温变压流程和等压变温流程。前者是使萃取相经过等温减压，后者是使萃取相经过等压升（降）温，结果都能使 SCF 有很高的扩散系数，故传质过程很快就到达平衡。此过程维持压力恒定，则温度自然下降，密度必定增加，到状态点 2 ，然后萃取物流进入分离器，进行等温减压分离过程，到状态点 3 ，这时 SCF 的溶解能力减弱，溶质从萃取相中析出， SCF 再进入压缩机进行升温加压，回到状态点 1 ，这样只需要不断补充少量溶剂，过程就可以周而

7、复始。将需要萃取的摇用植物粉碎，称取约300700g装入萃取器（6）中，用CO2反复冲洗设备以排除空气。操作时先打开阀（12）及气瓶阀门进气，再启动高压阀（4）升压，当压力升到预定预定压力时再调节减压阀（9），调整好分离器（7）内的分离压力，然后打开放空阀（10）接转子流量计测流量通过调节各个阀门，使萃取压力、分离压力及萃取过程中通过CO2流量均稳定在所需操作条件，半闭阀门（10），打开阀门（11）进行全循环流程操作，萃取过程中从放油阀（8）把萃取液提出。CO2-SFE工艺流程示意图 5、CO2-SFE的特点 ： 用超临界CO2萃取技术进行中药研究开发及产业化，和中药传统方法相比，具有许多独特

8、的优点。5.1 萃取能力强，提取率高。用超临界CO2提取中药有效成分，在最佳工艺条件下，能将要提取的成分几乎完全提取，从而大大提高产品收率和资源的利用率。5.2 可以在低温下提取。超临界CO2临界温度低（35-40，操作温度低，能较完好地保存中药有效成分不被破坏，不发生次生化。因此，特别适合那些对热敏感性强、容易氧化分解破坏的成分的提取。 ） 5 .3 完全没有残留有机溶剂 。全过程不使用有机溶剂，所以产品是纯天然的。 5.4 超临界CO2还可直接从单方或复方中药中提取不同部位进行药理筛选，开发新药，大大提高新药筛选速度。同时，可以提取许多传统法提不出来的物质，且较易从中药中发现新成分，从而发

9、现新的药理药性，开发新药，进行植物化学的研究，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。5.5 提取时间快、生产周期短。 超临界CO2提取（动态）循环一开始，分离便开始进行。一般提取10分钟便有成分分离析出，2-4小时左右便可完全提取。同时，它不需浓缩步骤，即使加入夹带剂，也可通过分离功能除去或只是简单浓缩。5.6 超临界CO2提取，操作参数容易控制，因此，有效成分及产品质量稳定。5.7 超临界流体萃取应用于中药质量分析，能客观地反映中药中有效成分的真实含量。5.8 超临界CO2还具有抗氧化、灭菌作用，有利于保证和提高产品质量。5.9 经药理、临床证

10、明，超临界CO2提取中药，不仅工艺上优越，质量稳定且标准容易控制，其药理、临床效果能够保证或更好。5.10 超临界CO2萃取工艺，流程简单，操作方便，节省劳动力和大量有机溶剂，减小三废污染，这无疑为中药现代化提供了一种高新的提取、分离、制备及浓缩新方法。 6、 装置的设计和规模: 超临界流体萃取装置设计的总体要求是：1)工作条件下安全可靠，能经受频繁开、关盖(萃取釜)，抗疲劳性能好；2)一般要求一个人操作，在10 min内就能完成萃取釜全膛的开启和关闭一个周期，密封性能好；3)结构简单，便于制造，能长期连续使用(即能三班运转)；4)设置安全联锁装置。高压泵有多种规格可供选择，国产三柱塞高压泵能

11、较好地满足超临界CO2萃取产业化的要求。超临界CO2萃取装置宜以中小型较为实际。大型装置如单釜大于1 000 L规模的就不宜盲目上马。每套装置配置23个萃取釜效率会高一些。日本几家拥有超临界CO2萃取装置的公司，其中大部分是中小型装置，只有一家是大于1 000 L容积的。 日本有关公司超临界CO2萃取装置设置情况 公司名设备制造厂萃取釜萃取对象物容积(L)设计压力(MPa)富士香料伍德公司(德国)200×1300×129.429.4香烟用香料食品用香料YASUMA三菱化工机100×134.3辣椒油树脂高砂香料三菱化工机300×134.3天然香料长谷川香料

12、伍德公司(德国)300×234.3香料、色素、医药茂利制油克虏伯公司(德国)500×1200×137.7329.4食品香料、色素、抗氧化剂住友精化住友精化50×229.4精油武田药品工业住友重机1200×1医药品、脱溶剂7、 应用概况及前景 : 自Hanay和Hogarth发现SFE原理以来以近百年了。从50年代开始进入实验阶段，如从石油中脱沥青等。70年代末，SFE技术在食品工业中应用日益广泛，其中从啤酒花中提取酒花精已经形成了生产规模。80年代以来，SFE技术广泛应用于香精和香辛料风味成分的提取（从玫瑰花、米兰花、菊花等提取天然花香剂；从薄

13、荷、胡椒等提取香辛料；对绿茶、红茶进行全成分提取等）。 从药用植物中提取药效成分，是近五六年开始的（如日本学者宫地洋从干草根、紫草根中提取有效成分）。美国有超临界公司，德国有专利（3133032）CO2-SFE提取设备等.1998年3月底，来自全国及香港20多个单位的60多位专家学者聚集厦门大学，探讨了中药现代化问题，特别超临界流体技术。东宇集团率先在全国制造完成自动化大型超临界机组，从而实现了超临界机组的远程监控及微机管理，并已在青岛安装完毕。目前中科院大连化学物理所、北京华工学院、北京中医学院等研究CO2-SFE技术已经成熟。 根据研究开发实践，认为超临界流体萃取技术应用于中药提取分离及中

14、药现代化，具有较大的潜力和可观前景。SFE应用于中药，结合几个典型的研究开发实例，可将其分为如下几个方面。7.1 SFE与中药有效成分或中间原料的提取已具备质量标准的单体或有效部位的提取,SFE技术应用于该领域中,较容易进行。7.2 SFE与中药化学成分的研究,这里主要是指超临界CO2萃取分离技术应用于中药有效成分的研究或中药化学成分的系统研究，即植物化学范畴。它是新药研究的基础。用超临界CO2萃取技术进行植物化学的研究，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。7.3 复方中药及新药研究。中药复方是传统中药的最主要的部分，也是中药与国际接轨难度最大

15、的部分。超临界流体技术被推荐为中药复杂体系中中药产业现代化的新技术之一。中药复方的研究与开发可以应用SFE新技术。7.4 SFE技术与中药质量标准。质量标准是影响中药进入国际市场的又一重要因素。采用先进、准确的分析方法进行中药质量控制有利于中药现代化。分析型超临界CO2流体萃取技术用于药物分析具有省时、样品用量少、条件易于控制、不分解也不污染样品等优点，特别是能从复杂基体中分离、鉴定痕量组分。8、结论 81 超临界CO2萃取新技术完全可用于改造传统中药产业，和传统中药生产工艺比，具有极大优越性和市场潜力。这一领域将是超临界CO2萃取技术的主要方向。82 超临界萃取技术应用于中药或天然药物，要从

16、单纯的进行中间原料的提取转向于兼顾单味、复方中药新药的开发应用或二次开发上。 83 中药化学成分复杂，可分为非极性、中等极性和强极性三部分，对于前二类可以在不加或加入夹带剂下提取。但对强极性化合物如蛋白质、多糖类，曾经认为用超临界CO2提不出来，随着研究的不断深入，用全氟聚醚碳酸铵（PFPE）使CO2与水形成了分散性很好的微乳液，把超临界CO2应用扩展到水溶液体系，已成功用于强极性生物大分子如蛋白质的提取，为超临界CO2提取中药中一类具有特殊活性水溶性成分提供了新方法。这一研究提示，原来认为难以提取的成分只要加强类似的应用基础研究，包括国产设备工作压力提高的研究等还是可以解决的。 84 加强分

17、析型超临界流体萃取或超临界色谱在中药分析中的应用，不断改革传统经典的分析方法。85 虽然SFE技术在应用过程中面临设备一次性投资较大的问题，但和传统溶剂提取法相比，由于它在生产过程中投资较小，以及具有很多优越性，因此在实现中药现代化和国际接轨的战略行动中将会发挥较大的作用。VIII 超临界流体萃取技术在食品工业中的应用摘 要超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction)是近30年发展起来的一种新型分离技术，由于其具有操作方便、能耗低、无污染、分散能力高、制品纯度高、无溶剂残留等优点，被称为“绿色分离技术”。超临界CO2萃取技术主要应用于香料、食品和医药工业，

18、对于一些用常规方法难以提取及纯化的物质，该方法更能显示其独特的优势。本论文介绍了超临界CO2萃取技术分离原理、主要优点及发展现状，分析该技术在应用中常遇到的问题，对其发展前景进行了展望。超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction)是近30年发展起来的一种新型分离技术，由于其具有操作方便、能耗低、无污染、分散能力高、制品纯度高、无溶剂残留等优点,被称为“绿色分离技术”。可以作为超临界萃取的介质很多，如二氧化碳、一氧化氮、六氟化硫、已烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等，其中二氧化碳的超临界温度(Tc = 31.3)接近室温，且无色无毒、不燃烧爆炸、对大多数的物质不反

19、应、不昂贵、易制成高纯度的气体，故而常做首选的超临界介质。近年来超临界二氧化碳萃取技术、在食品、医药、化工等领域发展很快,已经初步形成了一个新兴的产业。最早将超临界CO2萃取技术应用于大规模生产的是美国通用食品公司，之后法、英、德等国也很快将该技术应用于大规模生产中。90年代初，中国开始了超临界萃取技术的产业化工作，发展速度很快。实现了超临界流体萃取技术从理论研究、中小水平向大规模产业化的转变，使中国在该领域的研究、应用已同国际接轨，在某些方面达到了国际领先水平。目前，超临界流体萃取已被广泛应用于从石油渣油中回收油品、从咖啡中提取咖啡因、从啤酒花中提取有效成分等工业中。1. 超临界流体萃取技术

20、概述1.1 超临界流体萃取技术的概念：超临界流体萃取技术，是指用超临界流体为溶剂，从固体或液体中萃取可溶组分的传质分离操作。1.2 超临界流体萃取技术的原理：图加有等密度线的CO2相平衡图在一定的温度（Tc31.3）和压强（Pc7.158MPa）以上时，CO2将处于超临界状态，这时CO2的物理性质既不完全与液态相似也不完全与气态相似，表现为：具有与气态时相当渗透力和低的粘度；具有与液态相近的密度和优良的溶解能力；对溶质的溶解能力取决于密度的大小，压强或温度的微小改变会引起密度发生明显变化，从而导致溶解度发生变化。超临界CO2萃取技术的分离原理就是控制操作压力和温度，使CO2在超临界状态下从食品

21、原料中萃取并携带出目标组分，然后解除超临界条件，CO2对目标组分的溶解能力立即消失，将目标组分释放出来，从而达到分离的目的。超临界CO2流体萃取（SFE）分离过程的原理是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

22、取和分离过程组合而成的。1.3 超临界流体萃取技术的优点（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。 （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）CO

23、2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。通过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。 1.4 超临界流体萃取技术的使用范围（1）萃取速度高与液体萃取，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，能耗低于一般精馏发，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。2. 超临界流体萃取技术在食品工业中的应用2.1超临界CO2萃取技术在不同食品原料有效成份的分离方

24、面的应用研究超临界CO2流体萃取技术虽然在食品工业中仅有20-30年的应用历史，但其发展十分迅速。在日本，通过超临界CO2流体萃取技术加工特种油脂已实现工业化生产。在欧美国家，该项技术在食品工业中也得到了广泛的应用。目前，我国超临界CO2流体萃取技术已逐步从研究阶段走向工业化。而且，该技术主要应用在食品风味与油类物质的提取、食品脱色除臭及灭菌防腐等，如啤酒花、沙棘籽油、小麦胚芽油、卵磷脂、辣椒红色素的提取以及大蒜酶失活、大蒜SOD保留、咖啡碱的脱除及羊肉去膻昧等。下面列举一些近期该技术在食品工业中的应用实例。2.1.1 植物营养素的萃取 2.1.1.1 茶叶咖啡碱的脱除茶叶中富含的咖啡碱，约占

25、茶叶干物质重的2%5%，茶浓缩液和速溶茶中的咖啡碱含量则更高。咖啡碱对人体的新陈代谢有着广泛的影响，有些是有利的，有些是不利的，过量摄入咖啡碱对人体的健康不利。近年来，低咖啡碱或脱咖啡碱茶及其制品已在欧美国家行销，使得从茶叶中脱除咖啡碱的技术越来越受到重视。超临界CO2流体萃取技术因其高选择性、无有效成分损失与劣变、无有机溶剂残留，体现出明显的优势。随着萃取时间的延长、操作压强的增大、操作温度的提高和浓缩液浓度的降低，会导致绿茶浓缩液中咖啡碱的脱除率增大，应确定的较佳工艺参数：操作压强为30MPa、操作温度为56、萃取时间为4h和浓缩液浓度为20%。2.1.1.2 大豆磷脂大豆磷脂是精炼食用大

26、豆油时得到的一种粘稠的含油很高的毛磷脂，油脂占30%40%，磷脂占60%70%。虽然其营养价值高，但直接用于医药却较困难，而不含油的纯磷脂在食品、医药及化妆品等行业已得到广泛的应用，所以提取高质量的磷脂越来越引起人们的重视。提取大豆磷脂的方法虽很多，但用超临界CO2提取尚属首次。2.1.1.3 大蒜油大蒜是人们生活中的重要调味品，其主要风味物质与生理活性物质是大蒜油。大蒜油在国内外广泛应用于软饮料、冰淇淋、糖果、调味料、焙烤食品、肉类和保健食品及保健药品，因此高质量、高产率大蒜油的提取是大蒜深加工的重要课题。临界CO2萃取大蒜油工艺与普通萃取法相比萃取率高，产品品质好，具有很好的应用前景。超临

27、界CO2萃取大蒜油的最佳工艺条件：萃取压力为1416Mpa，萃取温度为3436，CO2流量为2L/min，萃取时间为5h以内。在此条件下，萃取率为80%以上，得率为0.35%0.40%。2.1.1.4 蛋黄卵磷脂卵磷脂是一种生命基础物质，对人体而言，蛋黄卵磷脂比大豆卵磷脂更易被人体所接受，并具有更高的生物效价。卵磷脂也是人体所有细胞膜、核膜、线粒体和肉质网膜等生物膜的基础构成物质，也是人体神经传输纤维的构成物质。在医学上它可用于治疗动脉粥状硬化、脂肪肝、神经衰弱、营养不良、胆固醇结石和脑血栓老年性痴呆症等。它在食品工业中也得到了广泛的应用，可作为乳化剂、抗氧化剂、润饰剂、软化剂、分散剂和脱模剂

28、等。除此之外，它还应用在石油、化工和纺织等行业中。因此开发高质量、高纯度的卵磷脂具有重要意义。2.1.1.5 胡萝卜素胡萝卜素和胡萝卜素除富含作为食品防腐剂的前维生素活性物质外，在抗癌和降低心脏病危险性方面也有非常显著的效果。此外，胡萝卜素还是商业食品着色剂。目前，从藻类物质中提取胡萝卜素多采用有机溶剂（乙烷）提取，这不仅增加了溶剂的费用，而且除去了潜在的有毒残留溶剂。另外，CO2浓度和物料粒也对胡萝卜素的提取有一定影响。2.1.1.6 核桃油核桃油取自核桃的果仁，因品种不同，核桃的果实含壳、含仁率也有较大的差别。一般核桃的果仁含油在4565%之间。核桃油呈黄绿色，味美，其中不饱和脂肪酸含量在

29、90%以上，且大部分是亚油酸，并含有少量的亚麻酸及油酸等。亚油酸和亚麻酸都是人体必需的脂肪酸，具有降血脂、助消化和补气血等功效，营养价值较高。2.1.1.7 玉米胚芽油提取玉米胚芽油的提取是玉米酒精生产过程的重要生产单元。玉米胚芽油中含有大量人体需要的不饱和脂肪酸、维生素E及-胡萝卜素等营养成分，对生长发育，滋润皮肤，降低血清胆固醇，预防高血压均有一定功效。另外还含有人体自身不能合成的“必需”脂肪酸亚油酸，亚油酸对预防和辅疗心脏病、动脉硬化、糖尿病有一定功效。传统的玉米胚芽油的生产主要有机榨法和工业己烷浸出法。机榨法出油率较低，且对油成分影响较大；工业己烷浸出法工艺复杂，且残存的工业己烷对人体

30、有一定的毒副作用。因此，寻找一种对人体无毒无害的安全溶剂与工艺，以获取高收率和高质量的玉米胚芽油产品，满足人们对食品绿色环保的要求具有一定的现实意义。与传统的机榨法和溶剂浸出法相比，超临界CO2萃取法具有很多的优势，提取的玉米油的质量不经过深加工就已经达到了精炼油的标准。适宜的萃取工艺条件为：压力2530MPa，萃取温度为45，萃取时间3h。2.1.2 食用色素食用色素包括合成色素和天然色素，是主要的食品添加剂之一，得到越来越广泛的应用。但是，随着科学技术的发展，人类对于自身健康的重视和检测能力有了进一步提高，已经发现合成色素有很多不安全的因素，长期使用会严重危害人类的健康，所以食用天然色素越

31、来越受到人们的青睐。近年来，我国食用天然色素有了很大发展，全国生产天然色素的企业已达数十家，年产量和使用量也有了大幅提高。2.1.3 天然抗氧化剂的提取许多研究表明超临界萃取技术可以较好的提取植物原料中的类胡萝卜素、维生素E、多酚等天然抗氧化剂，避免了传统方法的溶剂量大、作用时间长、氧化损失等缺点。例如利用超临界萃取技术可以提取从玉米蛋白粉中提取类胡萝卜素、从油脚或油脂脱臭馏出物中提取天然维生素E技术现在都比较成熟。2.2 超临界CO2技术与其他分离技术的联用尿素包接可除去脱臭馏出物中的大部分饱和游离脂肪酸，为超临界CO2萃取提供良好原料。3 超临界流体萃取技术存在的问题超临界CO2萃取技术并

32、非是完美的，也存在着自身不可克服的问题，具体表现为：对极性大、分子量超过500种物质，需要夹带剂或在很高的压力下进行，这就需要选择合适的夹带剂或增加高压设备；对于成分复杂的原料，单独采用SPECO2技术往往满足不了纯度的要求，需要与其他分离手段联用；CO2的临界压力偏高，这就增加了设备的固定投资；超临界分离设备在萃取釜的密封、快开结构、疲劳设计和装卸料的自动化等方面还不够完善。4 超临界流体萃取技术的发展方向长期以来，对超临界流体萃取技术的产业化，主要是单纯超临界CO2的间隙式萃取，处理的物料也多以固体植物为主，得到的几乎都是粗提混合物。为了得到高纯度的产品，德国、日本、澳大利亚、意大利等国用

33、于精制天然维生素E、精油脱萜、提取高纯度的不饱和脂肪酸等；法国用于从啤酒及葡萄酒中分离乙醇制备无醇啤酒及无醇葡萄酒。超临界多元流体和在超临界流体中添加夹带剂，具有从量变到质变的区别，具体体现在超临界多元流体的分步选择性萃取、重组萃取及精馏萃取新工艺，可用于复方中成药、民族药新制剂的加工，保健食品的加工，烟草深加工，茶叶深加工，海洋生物资源深加工。由于超临界CO2萃取分离技术是一项获得健康、安全高品质产品和对环境友好的高新技术。随着人们对自身健康的重视和环境意识的日益加强，以及世界各地对食品管理卫生越来越严格的趋势，预计超临界CO2萃取分离技术在今后将得到广泛的应用，超临界CO2萃取产品也将成为

34、人们首选的健康食品。参 考 文 献1 孙萍,王振斌,马晓珂. 超临界CO2萃取技术在我国食品工业中的应用. 莱阳农学院学报， 20022 高荣海，邓玉霞，魏永忠，曲文娇. 超临界CO2萃取技术在食品工业中的应用. 农业科技与装 备. 20103 安徽农学院茶叶生物化学北京：农业出版社，19894 岳鹏翔，吴守一用超临界CO2脱除绿茶浓缩液中咖啡碱的工艺研究农业工程学报， 2002，18（3）：1201225 曾虹燕，方芳，蒋丽娟超临界CO2萃取大豆油与大豆磷脂工艺条件研究生物技术， 2003， 13（2）：37396 汤凤霞，李海峰，乔长晟超临界CO2萃取大蒜油的研究现代化农业，2001（1）

35、：20227 黄素芬，陈有亮，徐笔峰，等鸭蛋蛋黄粗卵磷脂的提取工艺研究浙江农业科学，2004（3）：1581608 沈同，王镜岩生物化学（第二版）北京：高等教育出版社，19909 贺稚非，高兆建，杨光伟，等超临界CO2萃取法制备蛋黄卵磷脂的研究西南农业大学学报（自然科学版），2003，25（4）：28328610 韩玉谦，隋晓，刘玉申超临界CO2萃取辣椒红色素的研究中国食品添加剂，1996（2）： 1311 于志云超临界二氧化碳萃取技术在辣椒红色素精制工艺中的应用中国食品添加剂，2001（5）：636612 廖传华，周玲，顾海明，等超临界CO2萃取胡萝卜素的实验研究过滤与分离，2002，12(

36、2) ：6713 葛保胜，王秀道，盂磊，等超临界二氧化碳萃取核桃油的工艺研究食品工业，2003（）：444614 阎守和速溶茶生物化学北京：北京大学出版杜，199015 廖传华,等. 超临界CO2萃取设备的研究J . 粮油加工与食品机械, 2002超临界二氧化碳萃取技术在中药提取中的应用引言： 近年一些中药提取新技木以及一些新技术在中药制剂提取的应用大大促进了中药现代化的进程。其中，超临界流体萃取技术就是一个相当先进且极有应用前景的新技术。 超临界流体萃取技木利用超临界流体扩散系数高流动及传递性能好、溶解能力强的特点，已广泛应用于中药挥发油、生物碱、黄酮类等多种有效成分的提取分离。摘要： 简要

37、介绍了超临界流体萃取的基本原理及其在中药有效成分提取方面的优点 ,并从中药有效成分提取和中草药除杂两方面介绍了超临界流体萃取技术在中药开发中的应用。指出超临界流体萃取技术是一种新型高效分离技术 ,也是中药现代化的关键技术之一。在此基础上 ,提出了今后超临界流体萃取技术的主要研究方向。超临界流体萃取技术是二十年时间以来得到广泛的研究和应用，是当今世界上先进的提取和分离技术之一。引起全世界科研人员极大的关注和重视。超临界流体萃取相对于传统的水蒸汽蒸馏和液液萃取法具 有其独特的优势：一方面超临界流体具有较高的溶解能力的同时，还具有较高的传质速率，较好的流动性能和很快达到平衡的能力；另一方面温度和压力

38、在临界点附近的微小变化都能引起溶解能力的显著变化，这使超临界流体具有良好的可调节性和选择性。要能够用来做超临界流体的介质需要满足一些特殊的性质要求，最常用的是，现就超临界萃取技术在中药中提取的应用做一个综述。1，超临界萃取的技术原理   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

39、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。2，超临界流体萃取技术提取中药有效成分的优点 萃取能力强，提取率高。用超临界CO2提取中药有效成分，在最佳工艺条件下，能将所需提取的成分几乎完全提取，从而大大提高产品收率及资源的利用率。同时，随着超临界CO2萃取技术的不断进步，把超临界CO2萃取扩展到水溶液体系，使得难以提取的强极性化合物如蛋白质等的超临界CO2提取已成为可能；    萃取能力的大小取决于流体的密度，最终取决于操作过程的温度和压力。改变其中之一或同时改变，都可改变溶解度，可以有选择地进行

40、中药中多种物质的分离，从而可减小杂质，使中药有效成分高度富集，便于减小剂量和控制质量，使产品外观大为改善；    超临界CO2萃取的操作温度低，能较完好地保存中药有效成分不被破坏，不发生次生化，因此，特别适合于那些对热敏感性强、容易氧化分解破坏的成分的提取；    提取时间快，生产周期短。超临界CO2提取循环一开始，分离便开始进行。一般提取10分钟就有成分分离析出，24小时左右便可完全提取，同时，它不需浓缩等步骤，即使加入夹带剂，也可通过分离功能除去或只需简单浓缩； 超临界CO2提取，操作参数容易控制，因此能保证有效成分及产品质量的稳定性；  

41、 超临界CO2还可直接从单方或复方中药中提取不同部位或直接提取浸膏进行药理筛选，开发新药，大大提高新药的筛选速度。同时可以提取许多传统方法提不出来的物质，且较易从中药中发现新成分，从而发现新的药理药性，开发新药；    超临界CO2还具有抗氧化、灭菌作用，有利于保证和提高产品的质量；    超临界CO2萃取应用于分析或与GC、IR、MS、LC等联用成为一种高效的分析手段，将其用于中药质量分析，能客观地反映中药中有效成分的真实含量；    经药理、临床证明，超临界CO2提取中药，不仅工艺上优越，质量稳定，且标准容易控制，其药理、临床效果

42、能够保证或更好；    超临界CO2萃取工艺流程简单，操作方便，节省劳动力和大量有机溶剂，减少三废污染，这无疑为中药现代化提供了一种高效的提取、分离、制备及浓缩的新方法。 3.1 挥发油提取 挥发油由于其沸点较低,相对分子质量和极性较小 ,因而在 SFE2 CO2 中有良好的溶解性 ,它们大多数不需要加夹带剂而直接可通过萃取得到.又由于萃取过程的操作温度低 ,避免了挥发油中有效成分的氧化分解 ,因此挥发油是一类最适于用 SFE2 CO2 提取的成分. SFE2 CO2 提取挥发油类成分的情况见表 1 表 1 超临界 CO2提取挥发油类成分的实例中草药SFE2 CO2条件其他

43、提取方法参考文献当归30Mpa， 44, 3 h，收率 ：1.5%水蒸气蒸馏法 ；收率 ：0 . 32% 1 蛇床子26 KPa,45,3h，收率10%水蒸气蒸馏法；收率低 2 小茴香20MPa,35,3h，收率 6.8% 水蒸气蒸馏法；6 h ，收率 1.5% 3 柴胡20MPa, 30 , 4h, 收率：1.86%水蒸气蒸馏法收率, 12h 收率 ：0.24% 4 由表 1可见 , SFE2 CO2有着传统水蒸气蒸馏法和溶剂法不可替代的优越性 ,采用该法提取挥发油 ,其收率明显提高 ,且提取时间大大缩短了. 3.2 生物碱类提取 生物碱是生物体内一类含氮有机物的总称 ,其大多具有天然的生理

44、活性 ,是多种中药及药用植物的有效成分.生物碱易于和植物体内的各种酸结合成盐 ,并多以盐的形式存在于植物体内 ,因而它在超临界 CO2流体中的溶解度低 ,用 SFE2 CO2 萃取时 ,原料一般需要用碱性试剂 (如氨水、 三乙胺、 Ca(OH) 2、 Na2 CO3溶液等 )进行预处理 ,以便使结合的生物碱游离出来 ,这可增加生物碱在超临界 CO2流体中的溶解度和提高萃取效果;另外 ,加入适宜的夹带剂还可以提高被萃取组分的溶解度 ,同时 ,也可提高萃取的选择性和增大提取组分的纯度.常用的夹带剂大多为甲醇、 乙醇、 丙酮、 氯仿等.近年来 ,应用超临界流体技术分离中药中的生物碱取得了较大进展 ,

45、一大批有价值的生物碱被开发出来 ,如在益母草总生物碱的提取中 ,经过碱化后的益母草加入夹带剂后 ,进行超临界 CO2 萃取 ,可以极大地提高生物碱的萃取率 ,这比常规法的萃取率高 10倍;对亚东乌头总生物碱进行 SFE和含量测定的研究也表明 ,未经碱化处理时 ,乌头总生物碱的收率和含量较低 ,而碱化后 ,效果显著提高.超临界 CO2萃取中药中生物碱的情况见表 2 .表 2 超临界 CO2萃取中药中生物碱的实例中草药主要目标成分SFE2 CO2条件其他提取方法参考文献洋金花东莨菪碱34.9MPa,40,0.1mL氨水,0.2mL甲醇作夹带剂 ,5 min, 杂质少 碱性氯仿提取； 溶剂残留 7

46、荜苃胡椒碱38.5MPa,70, 5min收 率：2.92%传统溶剂法； 后处理费时 8 光菇子秋水仙碱10MPa, 45 , = 76%的乙醇作夹带剂 ,收率为溶剂法的 1.25倍传统溶剂；法收率低 9 由表 2可见 ,与传统方法相比 , SFE2 CO2法提取生物碱的收率提高了 ,且大大减少了酸性或碱性试剂的用量 ,因而它是一种值得开发研究的新工艺.3.2 黄酮类化合物的提取 黄酮类化合物具有降压、 降血脂和抑制血小板聚集等功能 ,在大部分中药中均存在。黄酮类化合物的传统提取方法主要有水煎煮法、 浸泡法或碱提酸沉法 ,缺点是费时、 费工 ,且收率较低。应用超临界流体萃取技术提取中药中的黄酮

47、类化合物 ,具有速度快、 收率高等优点。丹参是常用的活血化瘀药 ,已知的活性成分是以丹参酮 A 为代表的丹参酮类脂性物质以及丹参素、 母酚酸、 原儿茶酚为代表的水溶性物质 ,其常规提取方法主要有水提法和乙醇热回流法 ,但提取效果均不理想。萧效良等利用超临界 CO2萃取技术提取丹参中的活性成分 ,结果表明一次提取物中的丹参酮 A 的含量大于 20% ,水溶性有效成分的含量大于 35% ,收是常规提取法的 2倍以上。3.4 苷类和糖类化合物的提取 由于苷类和糖类化合物的分子量较大、羟基较多、极性较大 ,因而难溶于低极性溶剂 ,故用超临界 CO2萃取时常需提高操作压力或加入夹带剂以提高收率。王俊等以

48、 3%的乙醇为夹带剂 ,在压力为 35MPa、 温度为 40的条件下 ,用超临界 CO2萃取穿山龙中的薯蓣皂苷元 ,结果表明该法具有速度快、 收率高、 提取完全等优点。王化田等将超临界CO2萃取法与乙醇常温浸提法相结合 ,实现了红景天苷与苷元酪醇之间的有效分离。葛发欢等对超临界 CO2萃取薯蓣皂素的工艺条件进行了研究 ,并进行了中试放大 ,结果表明该工艺具有收率高、 生产周期短等优点。3.5 苯丙素类化合物的提取 苯丙素类化合物是一类含有一个或多个 C6 2 C8单位的天然成分 ,包括香豆素、木脂素及苯丙素类化合物广泛存在于植物中 ,其中的许多化合物具有生物活性苯丙素类化合物通常为亲脂性成分

49、,可直接用超临界CO2流体进行提取。但对于分子量较大或极性较强的组分 ,则需提高萃取压力或加入适当的夹带剂以改善提取效果。黄芳等在压力为38 . 5MPa、 温度为 70 的条件下 ,利用超临界 CO2流体从补骨脂中提取分离出补骨脂素和异补骨脂素 ,表明用超临界 CO2 提取分离补骨脂素的工艺是可行的。杨苏蓓 利用超临界 CO2萃取技术提取五味子中的木脂素等成分 ,结果表明在最佳工艺条件下 ,萃取物的得率可达 12 . 87%。3.6 醌类化合物的提取 醌类化合物是一类分子中具有不饱和环二酮结构的有机化合物 ,具有抗菌、 抗氧化、 抗肿瘤等多种生物活性。研究表明 ,超临界流体萃取技术可用于中药

50、中醌类化合物的提取。由于多数醌及其衍生物的极性较大 ,因而提取时常需加入适当的夹带剂。袁海龙等 以甲醇为夹带剂 ,利用超临界CO2萃取技术提取何首乌中的醌类活性成分 ,结果表明超临界CO2萃取法具有速度快、 收率高、 后处理简单等优点。4. 超临界流体萃取技术在未来的展望目前 , SFE2 CO2技术在中药学领域的应用正日益受到前所未有的重视 ,它在理论上和应用上都已经被证明了具有广阔的前景.但是 ,作为一种新技术 , SFE也有其局限性，其主要表现在： S F E装置需要高压设备，从安装到投入使用，再到使用过程中的维护，整个过程对工程技术的要求较高，且价格较昂贵。 由于C O的非极性和低分子

51、量的特点，使得该技术对许多强极性和分子量较大的成分，很难进行有效的提取所以较适合于亲脂性的和相对分子质量较小的物质的萃取;但是它对极性偏大或相对分子质量偏大的有效成分的提取效率却较差 ,还需要加入合适的夹带剂，有时夹带剂的加入又会影响到提取物的生物活性，这就为工业操作带来了阻碍。国外在超临界萃取中已经采用了全氟聚醚碳酸胺( PEPE),这使得 SFE技术的应用已扩展到水溶性成分 ,鉴于中草药的服用多采用水煎服的方式,所以开发研究水溶性超临界提取具有极其重要的实际意义. 超临界流体萃取过程的工程化研究 虽然有关超临界流体萃取技术用于中药有效成分提取的报道很多 ,但其中能够实现工业规模生产的仅是少

52、数。超临界流体萃取装置属高压设备 ,其工程化面临着基础研究薄弱 ,以及设备压力高、 投资大等问题。因此 ,加强超临界流体萃取过程的放大研究及其配套设备的开发 ,以推动超临界流体萃取过程的工程化 ,也是今后的一个重点研究方向。 超临界流体萃取技术与其他分离技术的藕合研究 由于中药成分极其复杂 ,近似化合物往往很多 ,因此采用单一的超临界流体萃取技术往往不能满足产品的纯度要求 ,此时可将超临界流体萃取技术与其他分离技术 (如精馏、 膜分离等 )耦合起来 ,以形成更为高效的复合分离技术。还出现了超临界CO流体萃取-红外联用、超临界CO流体萃取-质谱联用等技术 。小结：任何新技术的发展与成熟都需要科学的研究与实践 ,随着对 SCF 技术研究的深入发展 ,它将在化工、能源、材料、制药、食品、香料、环保、生物化工、分析化学、微电子等