超临界流体萃取的工作原理及应用

第第页超临界流体萃取的工作原理及应用超临界流体萃取的工作原理及应用高等生化分别技术112300003林兵一、超临界流体萃取的概念超临界流体（SCF）是指状态超出气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点—临界点后的流体。超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，无相之境。超临界流体萃取（SFE）是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术，兼有蒸馏和液液萃取的特征。二、超临界流体萃取的理论原理1.任何一种物质都存在三种相态:气相、液相、固相。2.液、气两相成平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力分别称为临界温度Tc和临界压力Pc。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。3.物质的临界状态是指其气态与液态共存的一种边沿状态。在此状态中，液体的密度与其饱和蒸汽的密度相同，因此界面消失。利用此原理诞生了超临界流体萃取技术。三、超临界流体萃取的技术原理（CO2为例）利用超临界流体的溶解本领与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解本领的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分别的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高处与低处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行能是单一的，但可以掌控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，从而实现分别提纯的目的，所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分别过程组合而成的。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，是通常所说的气、液、固三态以外的第四态，其分子间力很小，仿佛于气体，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，同时具有液体较高的溶解性和气体较高的流动性，比普通液体溶剂传质速率高，而且扩散系数介于液体和气体之间，具有较好的渗透性，而且没有相际效应，因此有助于提高萃取效率，并可以大幅度节能。超临界CO2的物理化学性质与在非临界状态的液体和气体有很大的不同。由于密度是溶解本领、粘度是流体阻力、扩散系数是传质速率高处与低处的紧要参数，因此超临界CO2的特殊性质决议了超临界CO2萃取技术具有一系列的紧要特点。超临界CO2的粘度是液体的百分之一，自扩散系数是液体的100倍，因而具有良好的传质特性，可大大缩短相平衡所需时间，是高效传质的理想介质；具有比液体快得多的溶解溶质的速率，有比气体大得多的对固体物质的溶解和携带本领；具有不同寻常的巨大压缩性，在临界点附件，压力和温度的微小更改会引起CO2的密度发生很大的更改，所以可通过简单的更改体系的温度或压力来调整CO2的溶解本领，提高萃取的选择性；通过降低体系的压力来分别CO2和所溶解的产品，省去除掉溶剂的工序。在传统的分别方法中，溶剂萃取是利用溶剂和各溶质间的亲和性（表现在溶解度）的差别来实现分别的；蒸馏是利用溶液中各组分的挥发度（蒸汽压）的不同来实现分别的。而超临界CO2萃取则是通过调整CO2的压力和温度来掌控溶解度和蒸汽压这2个参数进行分别的，故超临界CO2萃取综合了溶剂萃取和蒸馏的2种功能和特点，进而决议了超临界CO2萃取具有传统普通流体萃取方法所不具有的优势：通过调整压力和温度而方便地变化溶剂的性质，掌控其选择性；适本地选择提取条件和溶剂，能在接近常温下操作，对热敏性物质可适