超臨界萃取課程第1頁(yè)/共54頁(yè)30四月20232一、超臨界流體（SupercriticalFluid，SCF）

超臨界萃?。⊿upercriticalF1uidExtraction，SFE）

溫度、壓力略超過(guò)或靠近超臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)、介于氣體和液體之間的流體1、超臨界流體（SCF）第2頁(yè)/共54頁(yè)30四月20233相密度(g/ml)擴(kuò)散系數(shù)(cm2/s)粘度(g/cm.s)氣體(G)10-3

10-1

10-4

超臨界流(SCF)0.3～0.910-3～10-4

10-4～10-3

液體(L)110-5

10-2

物理性質(zhì)特點(diǎn)：氣液兩重性，高滲透能力、低粘度密度與液體相近、優(yōu)良的溶解能力第3頁(yè)/共54頁(yè)30四月20234

改變壓力、溫度、密度溶解不同類型物質(zhì)選擇性提取（目的）第4頁(yè)/共54頁(yè)30四月20235SCF為萃取劑，萃取固體或液體中高沸點(diǎn)或熱敏性成分，達(dá)到分離、純化目的2、超臨界萃?。⊿FE）第5頁(yè)/共54頁(yè)30四月2023620世紀(jì)70年代，嶄露頭角，環(huán)保、高效萃取、石化、化學(xué)反應(yīng)工程、材料科學(xué)、生物技術(shù)、環(huán)境工程等領(lǐng)域發(fā)展的主導(dǎo)隨著認(rèn)識(shí)和研究的進(jìn)一步深化，更廣泛、深入應(yīng)用人類科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響第6頁(yè)/共54頁(yè)30四月20237第7頁(yè)/共54頁(yè)30四月20238第8頁(yè)/共54頁(yè)30四月202395）痕量:10-93、優(yōu)點(diǎn)1）萃取時(shí)間短:強(qiáng)穿透力、高溶解度，快速提取4）低溫:解決熱敏感目標(biāo)物萃取難題3）有利環(huán)保:解決有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的污染,保護(hù)健康2）萃取徹底:提高后續(xù)分析準(zhǔn)確性和可靠性第9頁(yè)/共54頁(yè)30四月202310與化學(xué)法萃取相比的優(yōu)點(diǎn)接近室溫(35～40℃)及CO2氣體籠罩下進(jìn)行提取，有效地防止熱敏性物質(zhì)的氧化和逸散最干凈的提取方法：不用有機(jī)溶劑,溶媒無(wú)殘留；防止提取過(guò)程對(duì)人體的毒害和對(duì)環(huán)境的污染純天然萃取、分離合二為一，含溶解物的CO2-SCF流經(jīng)分離器，壓力下降，CO2與萃取物迅速成為兩相（氣液分離），萃取效率高、能耗少，節(jié)約成本第10頁(yè)/共54頁(yè)30四月202311CO2化學(xué)惰性：不活潑氣體,萃取過(guò)程不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),且屬于不燃性氣體,無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒，安全性好CO2價(jià)格便宜，純度高，易取，循環(huán)使用，降低成本通過(guò)改變溫度或壓力達(dá)到萃取目的：壓力固定，改變溫度可將物質(zhì)分離溫度固定，降低壓力使萃取物分離工藝簡(jiǎn)單，萃取速度快。第11頁(yè)/共54頁(yè)30四月2023124、超臨界流體的選擇原則

化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定：無(wú)腐蝕性，不與萃取物反應(yīng)

臨界溫度接近常溫或操作溫度

操作溫度低于萃取溶質(zhì)的分解變質(zhì)溫度

臨界壓力低（節(jié)省動(dòng)力）

選擇性高（易得到純產(chǎn)品）

純度高，溶解性能好，減少溶劑循環(huán)用量

來(lái)源充足，價(jià)格便宜，無(wú)毒（食品和醫(yī)藥）第12頁(yè)/共54頁(yè)30四月2023135、常見(jiàn)的超臨界流體二氧化碳之三相圖第13頁(yè)/共54頁(yè)30四月202314流體名稱分子式臨界壓力(bar)臨界溫度(℃)臨界密度(g/cm3)二氧化碳CO272.931.20.433水H2O217.6374.20.332氨NH3112.5132.40.235乙烷C2H648.132.20.203乙烯C2H449.79.20.218氧化二氮N2O71.736.50.450丙烷C3H841.996.60.217戊烷C5H1237.5196.60.232丁烷C4H1037.5135.00.228第14頁(yè)/共54頁(yè)30四月202315為什么選用CO2？

臨界條件溫和無(wú)毒、阻燃、價(jià)廉易得溶解能力強(qiáng)化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)第15頁(yè)/共54頁(yè)30四月2023166、夾帶劑單一超臨界溶劑局限性

某些物質(zhì)在純超臨界流體中溶解度很低只有效萃取親脂性物質(zhì)糖、氨基酸等極性物質(zhì)，幾乎不能萃取

選擇性不高

溶質(zhì)溶解度對(duì)溫度、壓力的變化不敏感溶質(zhì)與超臨界流體分離時(shí)耗費(fèi)的能量增加第16頁(yè)/共54頁(yè)30四月202317

純流體中加入少量與被萃取物親和力強(qiáng)的組分，提高對(duì)被萃取組分的選擇性和溶解度——夾帶劑

[改性劑(Modifer)、共溶劑(Cosolvert)]

添加量一般<臨界流體15％夾帶劑：甲醇、水、丙酮、乙醇苯、甲苯、二氯甲烷、四氯化碳、正已烷、環(huán)己烷等第17頁(yè)/共54頁(yè)30四月202318二、基本流程第18頁(yè)/共54頁(yè)30四月202319第19頁(yè)/共54頁(yè)30四月202320第20頁(yè)/共54頁(yè)30四月202321典型流程等溫法或絕熱法：在一定溫度下，使超臨界流體和溶質(zhì)減壓，經(jīng)膨脹后分離，溶質(zhì)由分離器下部取出，氣體經(jīng)壓縮機(jī)返回萃取器循環(huán)使用等壓法：經(jīng)加熱、升溫使氣體和溶質(zhì)分離，從分離器下部取出萃取物，氣體經(jīng)冷卻、壓縮后返回萃取器循環(huán)使用吸附法：在分離器中，經(jīng)萃取出的溶質(zhì)被吸附劑吸附，氣體經(jīng)壓縮后返回萃取器循環(huán)使用。第21頁(yè)/共54頁(yè)30四月202322第22頁(yè)/共54頁(yè)30四月2023231、普通的間歇式萃取系統(tǒng)（a）單級(jí)分離（b）兩級(jí)分離（c）精餾+分離1.萃取釜2.減壓閥3.分離釜4.換熱器5.壓縮機(jī)6.分離釜7.精餾柱第23頁(yè)/共54頁(yè)30四月2023242．半連續(xù)的超臨界流體萃取系統(tǒng)半連續(xù)超臨界CO2萃取萃取器1.閥門2.吹揚(yáng)器

3.萃取釜第24頁(yè)/共54頁(yè)30四月2023253、液相物料連續(xù)逆流萃取系統(tǒng)第25頁(yè)/共54頁(yè)30四月2023264、多孔塔盤液相原料萃取系統(tǒng)第26頁(yè)/共54頁(yè)30四月202327三、工業(yè)化超臨界CO2萃取設(shè)備1.國(guó)產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)情況第27頁(yè)/共54頁(yè)30四月202328壓縮機(jī)萃取釜制冷MVC-760L二氧化碳循環(huán)泵第28頁(yè)/共54頁(yè)30四月202329南通市華安超臨界萃取有限公司

第29頁(yè)/共54頁(yè)30四月202330第30頁(yè)/共54頁(yè)30四月202331

美晨集團(tuán)股份有限公司第31頁(yè)/共54頁(yè)30四月202332南通市華安超臨界萃取有限公司

第32頁(yè)/共54頁(yè)30四月202333北京超流萃取技術(shù)研究所第33頁(yè)/共54頁(yè)30四月202334北京天安嘉華超臨界科技發(fā)展有限公司第34頁(yè)/共54頁(yè)30四月202335云南亞太致興生物工程研究所第35頁(yè)/共54頁(yè)30四月2023362.國(guó)外設(shè)備的生產(chǎn)情況第36頁(yè)/共54頁(yè)30四月202337德國(guó)伍德公司第37頁(yè)/共54頁(yè)30四月202338第38頁(yè)/共54頁(yè)30四月202339美國(guó)SupercriticalProcessingInc

進(jìn)料出渣R-1R-2F-1E-1V-1E-2V-3V-2V-4F-2E-3X-1E-4V-5P-3E-5P-1P-2

放空去產(chǎn)品貯槽VP-1第39頁(yè)/共54頁(yè)30四月202340第40頁(yè)/共54頁(yè)30四月202341意大利Fedegari公司第41頁(yè)/共54頁(yè)30四月202342第42頁(yè)/共54頁(yè)30四月202343

天然藥物研制食品醫(yī)藥保健品天然香精香料的提取化工四、應(yīng)用第43頁(yè)/共54頁(yè)30四月202344應(yīng)用范圍品種功能性油脂沙棘油、小麥胚芽油、魚油、葡萄籽油、耐鵲油等中藥及中藥提取物穿心蓮提取物、當(dāng)歸油、丹參提取物、厚樸提取物、薄荷油、五味子油、車前子油、柴胡油、川穹油、姜黃色素、菟絲子油、枸杞子油、鴉膽子油、天然咖啡因、紫草素、丹皮酚、乳香提取物、野菊花油、蒼術(shù)油、我術(shù)油、香附油、青蒿素、霍香游、紫蘇葉油、熊果酸調(diào)味品姜油、辣素、辣椒色素、花椒油、胡椒油香料、香精辛夷花精油、煙葉精油第44頁(yè)/共54頁(yè)30四月202345超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用第45頁(yè)/共54頁(yè)30四月202346國(guó)外超臨界萃取公司與產(chǎn)品第46頁(yè)/共54頁(yè)30四月202347國(guó)內(nèi)超臨界萃取公司與產(chǎn)品第47頁(yè)/共54頁(yè)30四月202348

具有廣闊應(yīng)用前景的“綠色工藝”，符合可持續(xù)發(fā)展的潮流，為“綠色化學(xué)”提供新的思路。前途誘人，必將得到更大的發(fā)展第48頁(yè)/共54頁(yè)30四月202349可利用的資源：紫杉、黃芪、人參葉、大麻、香獐、青蒿草、銀杏葉、川貝草、桉葉、玫瑰花、樟樹葉、茉莉花、花椒、八角、桂花、生姜、大蒜、辣椒、桔柚皮、啤酒花、芒草、香茅草、鼠尾草、迷迭香、丁子香、豆蔻、沙棘、小麥、玉米、米糠、魚、煙草、茶葉、煤、廢油等天然藥物研制第49頁(yè)/共54頁(yè)30四月202350食品葵花籽、紅花籽、花生、小麥胚芽、可可豆中提取油脂比傳統(tǒng)的壓榨法的回收率高而且不存在溶劑法的溶劑分離問(wèn)題第50頁(yè)/共54頁(yè)30四月202351醫(yī)藥保健抗生素藥品生產(chǎn)中，傳統(tǒng)方法使用丙酮、甲醇等有機(jī)溶劑，但要將溶劑完全除去，又不要變質(zhì)非常困難。采用SFE法則完全可符合要求。用SFE法從銀杏葉中提取的銀杏黃酮，從魚的內(nèi)臟，骨頭等提取的多烯不飽和脂肪酸（DHA，EPA），從沙棘籽提取的沙棘油，從蛋黃中提取的卵磷脂等對(duì)心腦血管疾病具有獨(dú)特的療效第51頁(yè)/共54頁(yè)30四月202352天然香精香料有效地提取芳香組分，提高產(chǎn)品純度，保持其天然香味桂花、茉莉花、菊花、梅花、米蘭花、玫瑰