3第2章超臨界萃取總結

第二章超臨界流體萃取超臨界流體萃取一、概述二、基本概念與原理三、超臨界流體萃取過程及設備四、應用舉例

一、概述超臨界流體萃取(supercriticalfluidextraction，SFE/SCFE）----利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體具有特異增加的溶解能力而發(fā)展出來的化工分離技術。發(fā)展簡史：1879年：

Hanny和Hogarth發(fā)現SCF的顯著溶解能力上世紀50年代：

Todd和Elgin從理論上提出SCF用于萃取分離的可能性上世紀60年代以后：原西德做了許多基礎和應用的研究1978年1月：原西德舉行了首次的SCFE技術研討會之后，SCFE技術迅速發(fā)展二、基本概念與原理（一）超臨界流體的定義（二）超臨界流體的特性（三）超臨界流體的選擇（四）超臨界CO2流體及其他（一）超臨界流體定義（二）超臨界流體特性

物質處于其臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）以上時，向該狀態(tài)氣體加壓，氣體不會液化，只是密度增大，具有類似液態(tài)性質，同時還保留氣體性能。MolecularBasisofSFE（三）超臨界流體的選擇密度大溶解能力強，選擇性好，改變操作參數，很易調節(jié)溶解性能，提高產品純度，增加得率傳質速率高臨界壓力適中臨界溫度適中SCF溶解度的實驗測定方法靜態(tài)法流動法萃取初壓法：物質可被萃取的初始壓力具體為：將樣品放在微型高壓釜中，將萃取物通過毛細管直接噴到薄層色譜板上，并用薄層色譜法鑒定被萃取的化合物。按化合物所含官能團的性質和數量分類

萃取初壓法（四）超臨界CO2流體及其他SCF1.CO2相圖2.超臨界CO2流體的基本性質3.其他超臨界流體圖中：Tp：三相點Cp：臨界點A-Tp線：氣固平衡線（升華線）B-Tp線：液固平衡線（熔融線）Tp-Cp線：汽液平衡線（蒸汽壓線）

1.CO2相圖2.超臨界CO2流體的基本性質

（1）物理性質

臨界溫度Tp=31.06

C臨界壓力Pc=7.39MPa臨界密度

=0.448g/cm3（2）傳遞性質烴類：碳數≤12全部互溶；碳數>12溶解度下降，異構烷烴溶解度較大醇類：碳數≤6全部互溶；碳數>6溶解度，增加側鏈，溶解度增加酚類：甲基取代，溶解度增加；醚化，溶解度增加；酯類：酯化，溶解度增加；醛類：不飽和度對溶解度沒明顯影響；苯基取代降低不飽和醛的溶解度萜類：分子量對其溶解度沒有影響；極性對其有影響（3）溶解性3.其它超臨界流體輕質烴類、氟氯烴、N2O等乙烷、丙烷、丁烷等輕質烴類最受注目部分物質的臨界點三、超臨界流體萃取過程及設備（一）工藝流程1.基本流程2.復合流程1.SCFE工藝基本流程2.SCFE復合工藝流程

與精餾聯用

例如：魚油精制純度達90%EPA和DHA

（二）超臨界萃取設備流程基本流程：工業(yè)化流程：SCFE設備流程SCFE設備流程

超臨界萃取設備外形圖實驗型設備

四、應用舉例（一）在食品工業(yè)中的應用（二）在天然香料中的應用（三）在醫(yī)藥領域中的應用（四）在分析中的應用IndustrialApplicationsFoodProcessingApplicationsFoodProcessingApplications（一）食品工業(yè)中的應用

1.磷脂的分離、純化磷脂主要由卵黃磷脂和大豆磷脂，天然磷脂富含于蛋黃中蛋黃粉：蛋黃油43％（溶于SCF－CO2），卵磷脂51％（不溶于SCF－CO2），水6％SCF-CO2除蛋黃油：－萃取蛋黃油－溶出蛋黃粉中的磷脂－濃縮磷脂，減壓蒸餾回收乙醇－冷凍干燥2.植物油脂的萃取萃取劑精制小麥胚芽油萃取沙棘油3.魚油中提取高度不飽和脂肪酸海魚及其魚油中富含EPA和DHA，大部分以甘油三酯的形式存在，直接萃取溶解度低，只能起到精制魚油的作用，不能很好的分離。魚油中提取高度不飽和脂肪酸EPAEPA、、DHADHA的甘油酯的甘油酯游離脂肪酸酯游離脂肪酸酯萃取萃取與其它與其它UFAPUFA分離SFESFE與尿素包合技術相結合與尿素包合技術相結合利用塔式裝置對魚油中的利用塔式裝置對魚油中的EPAEPA、、DHADHA進行分離濃縮進行分離濃縮與銀樹脂層析技術結合與銀樹脂層析技術結合4.SFE用于脫咖啡因

咖啡因(caffeine)的化學名稱為l，3，7—三甲基—3，7—二氫—lH—嘌呤—2，6—二酮水合物，是茶葉、咖啡豆、可可、可拉果等植物體中的主要生物堿，具有較強的興奮中樞系統(tǒng)等作用

SFE用于脫咖啡因傳統(tǒng)的萃取溶劑有液體二氯甲烷、一氧化二氮、乙酸乙酯等傳統(tǒng)提取方法的缺點：產品純度低、工藝復雜繁瑣、提取率低、溶劑殘留等1978年SFE最早的工業(yè)化應用是天然咖啡豆脫咖啡因，目前，最大規(guī)模是德國的HAGAG公司，年處理5萬噸咖啡豆

SFE用于脫咖啡因鮮咖啡豆鮮咖啡豆機械清洗機械清洗蒸蒸汽和水預泡汽和水預泡（水分含量（水分含量3030～～5050％）％）萃取器萃取器((送入送入COCO22將活性炭、將活性炭、至壓力達至壓力達1616～～2020MpaMPa溫溫咖啡豆一起咖啡豆一起度達度達7070～～9090OC））裝入萃取器裝入萃取器，，裝有水／活性碳裝有水／活性的分離器的分離器5.SEF加工茶葉工藝框圖6.SFE萃取啤酒花中的有效成分啤酒花是啤酒生產中主要的輔料。它能賦予啤酒特有的苦味和香味，是啤酒釀造中的防腐劑和芳香劑。我國是世界上生產啤酒的第三大國，也是啤酒花生產的第三大國，年產啤酒花17000噸左右。SFE萃取啤酒花中的有效成分啤酒花中對釀酒有利的部分包括兩個部分：揮發(fā)性油—賦予香氣軟樹脂中的綠草酮綠草酮：異構化異α酸（啤酒的苦味物質）直接釀造，綠草酮的利用率只有25％。

SC-CO2萃取以后綠草酮的利用率為95％以上

萃取物為黃綠色的膏狀物，浸膏生產的啤酒主要成分含量、色澤、味道都與全酒花生產的啤酒相似。（二）在天然香料工業(yè)上的應用抽氣吸附，然后SCF洗脫——提茉莉花中的香精油液態(tài)CO2和SCF——提當歸中的精油SCF——提八角茴香中的精油……1.植物的芳香成分有精油和某些呈味香味的提取SFE在天然香料工業(yè)上的應用

鮮花芳香成分的提取

從經濟角度考慮，至今還沒有大規(guī)模采用SFE提取鮮花芳香成分，國內有部分研究報道，主要是適用于采摘后還能不斷形成精油的鮮花，采用抽氣吸附捕集香精油和SC-CO2脫附香精油提茉莉花中的香精油SFE在天然香料工業(yè)上的應用

2.果蔬香氣成分的萃取和濃縮柑橘中柑橘精油的提取柑橘油的精油脫萜SC-CO2萃取天然香料的特點優(yōu)點：能有效的捕集鮮花自然散發(fā)的香氣以芹菜為例對其物理性質、香氣、組成進行比較〔苯并呋喃類（3－正丁基苯并呋喃酮和瑟丹酸酐均屬此類）是芹菜籽的特征香味物質〕SC-CO2萃取天然香料的特點由于吸附劑的濃縮作用，所需SC-CO2萃取設備規(guī)模較小，有利于工業(yè)化SCF-CO2萃取天然香料的特點

兼有溶劑萃取和精餾的特點傳質速率高，較快達到相平衡，節(jié)省萃取時間通常壓力高則溶解能力高，但是也有例外，如當歸、啤酒花操作條件對精油收率有明顯影響溫度、壓力對其影響大SCF-CO2萃取天然香料的特點

萃取產物的特點：與水蒸氣蒸餾相比，SFE-CO2的含氧化合物含量較高，單萜烴含量較低產品有較多芳香成分底香好有效防止熱敏物質破壞不含溶劑殘留物（三）在醫(yī)藥領域中的應用例如：中草藥有效成分提取中草藥化學成分非常復雜，包括揮發(fā)油、菇類、內酯、醌類、氨基酸、糖、生物堿、苷類、酶、油脂、甾醇等。從海洋生物中提取β一胡蘿卜素藥物合成中草藥中有效成分的提取中草藥中黃酮類化合物的提取中草藥中醌類成分的提取中草藥中糖及苷類成分的提取其他化合物的提取香豆素和木質素的提取黃酮類化合物的提取醌及其衍生物的提取糖及其苷類的提取超臨界流體技術新進展化學反應－超臨界水的化學反應－烷基化反應－異構化反應－氫化