超臨界流體萃取與亞臨界流體萃取的區(qū)別

2022-06-27

超臨界流體簡(jiǎn)述

物質(zhì)是以氣、液和固3種形式存在，在不同的壓力和溫度下可以相的轉(zhuǎn)換。在溫度高于某一數(shù)值時(shí)，任何大的壓力均不能使該純物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)化為液相，此時(shí)的溫度即被稱之為臨界溫度Tc；而在臨界溫度下，氣體能被液化的最低壓力稱為臨界壓力Pc。當(dāng)物質(zhì)所處的溫度高于臨界溫度，壓力大于臨界壓力時(shí)，該物質(zhì)處于超臨界狀態(tài)。在壓溫圖中，高于臨界溫度和臨界壓力的區(qū)域就稱為超臨界區(qū)，如果流體被加熱或被壓縮至其臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）以上狀態(tài)時(shí)，向該狀態(tài)氣體加壓，氣體不會(huì)液化，只是密度增大，具有類似液體性質(zhì)，同時(shí)還保留有氣體性能，這種狀態(tài)的流體稱為超臨界流體。

超臨界流體的溶劑強(qiáng)度取決于萃取的溫度和壓力。利用這種特性，只需改變萃取劑流體的壓力和溫度，就可以把樣品中的不同組分按在流體中溶解度的大小，先后萃取出來(lái)，在低壓下弱極性的物質(zhì)先萃取，隨著壓力的增加，極性較大和大分子量的物質(zhì)與基本性質(zhì)，所以在程序升壓下進(jìn)行超臨界萃取，可得不同萃取組分，同時(shí)還可以起到分離的作用。

溫度的變化體現(xiàn)在影響萃取劑的密度與溶質(zhì)的蒸汽壓兩個(gè)因素，在低溫區(qū)（仍在臨界溫度以上），溫度升高降低流體密度，而溶質(zhì)蒸汽壓增加不多，因此，萃取劑的溶解能力時(shí)的升溫可以使溶質(zhì)從流體萃取劑中析出，溫度進(jìn)一步升高到高溫區(qū)時(shí)，雖然萃取劑的密度進(jìn)一步降低，但溶質(zhì)蒸汽壓增加，揮發(fā)度提高，萃取率不但不會(huì)減少反而有增大的趨勢(shì)。

除壓力與溫度外，在超臨界流體中加入少量其他溶劑也可改變它對(duì)溶質(zhì)的溶解能力。其作用機(jī)理至今尚未完全清楚。通常加入量不超過(guò)10%，且以極性溶劑甲醇、異丙醇等居多。加入少量的極性溶劑，可以使超臨界萃取技術(shù)的適用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到極性較大化合物。

超臨界流體萃取的原理

超臨界CO2流體萃?。⊿FE）分離過(guò)程的原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點(diǎn)高低和分子量大小的成分依次萃取出來(lái)。當(dāng)然，對(duì)應(yīng)各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以控制條件得到最佳比例的混合成分，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質(zhì)則完全或基本析出，從而達(dá)到分離提純的目的，所以超臨界CO2流體萃取過(guò)程是由萃取和分離過(guò)程組合而成的。

超臨界萃取的特點(diǎn)

1、超臨界萃取可以在接近室溫(35～40℃)及CO2氣體籠罩下進(jìn)行提取，有效地防止了熱敏性物質(zhì)的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持著藥用植物的有效成分，而且能把高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性、易熱解的物質(zhì)在遠(yuǎn)低于其沸點(diǎn)溫度下萃取出來(lái)；

2、使用SFE是最干凈的提取方法，由于全過(guò)程不用有機(jī)溶劑，因此萃取物絕無(wú)殘留的溶劑物質(zhì)，從而防止了提取過(guò)程中對(duì)人體有害物的存在和對(duì)環(huán)境的污染，保證了100%的純天然性；

3、萃取和分離合二為一，當(dāng)飽和的溶解物的CO2流體進(jìn)入分離器時(shí)，由于壓力的下降或溫度的變化，使得CO2與萃取物迅速成為兩相（氣液分離）而立即分開(kāi)，不僅萃取的效率高而且能耗較少，提高了生產(chǎn)效率也降低了費(fèi)用成本；

4、CO2是一種不活潑的氣體，萃取過(guò)程中不發(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、安全性非常好；

5、CO2氣體價(jià)格便宜，純度高，容易制取，且在生產(chǎn)中可以重復(fù)循環(huán)使用，從而有效地降低了成本；

6、壓力和溫度都可以成為調(diào)節(jié)萃取過(guò)程的參數(shù)，通過(guò)改變溫度和壓力達(dá)到萃取的目的，壓力固定通過(guò)改變溫度也同樣可以將物質(zhì)分離開(kāi)來(lái)；反之，將溫度固定，通過(guò)降低壓力使萃取物分離，因此工藝簡(jiǎn)單容易掌握，而且萃取的速度快。

超臨界萃取的技術(shù)應(yīng)用

超臨界CO2萃取的特點(diǎn)決定了其應(yīng)用范圍十分廣闊。如在醫(yī)藥工業(yè)中，可用于中草藥有效成份的提取，熱敏性生物制品藥物的精制，及脂質(zhì)類混合物的分離；在食品工業(yè)中，啤酒花的提取，色素的提取等；在香料工業(yè)中，天然及合成香料的精制；化學(xué)工業(yè)中混合物的分離等。具體應(yīng)用可以分為以下幾個(gè)方面：

1、從藥用植物中萃取生物活性分子，生物堿萃取和分離；

2、來(lái)自不同微生物的類脂脂類，或用于類脂脂類回收，或從配糖和蛋白質(zhì)中去除類脂脂類；

3、從多種植物中萃取抗癌物質(zhì)，特別是從紅豆杉樹(shù)皮和枝葉中獲得紫杉醇防治癌癥；

4、維生素，主要是維生素E的萃?。?/span>

5、對(duì)各種活性物質(zhì)（天然的或合成的）進(jìn)行提純，除去不需要分子（比如從蔬菜提取物中除掉殺蟲(chóng)劑）或“渣物”以獲得提純產(chǎn)品；

6、對(duì)各種天然抗菌或抗氧化萃取物的加工，如羅勒、串紅、百里香、蒜、洋蔥、春黃菊、辣椒粉、甘草和茴香子等。

超臨界萃與亞臨界萃取區(qū)別

與超臨界萃取類似的亞臨界指物質(zhì)存在的狀態(tài)條件，是指某些物質(zhì)在溫度高于其沸點(diǎn)但低于臨界溫度，以流體形式且壓力低于其臨界壓力存在的物質(zhì)。當(dāng)溫度不超過(guò)某一數(shù)值，對(duì)氣體進(jìn)行加壓，可以使氣體液化，而在該溫度以上，無(wú)論加多大壓力都不能使氣體液化，這個(gè)溫度叫該氣體的臨界溫度。在臨界溫度下，使氣體液化所必須的壓力叫臨界壓力。

1、二氧化碳溶劑超臨界萃?。?/span>
這種萃取方法是低溫加工，可提取出質(zhì)量較好的有效成分，無(wú)溶劑殘留。但是，設(shè)備一次性投入較大，因?yàn)樵诟邏毫顟B(tài)下進(jìn)行萃取，萃取缶體積較小（最大的1000升），生產(chǎn)能力有限，無(wú)法形成工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品成本高。

2、亞臨界（丁烷等）低溫萃?。?/span>
這種方法整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程在低溫下進(jìn)行，物料營(yíng)養(yǎng)成分不會(huì)受到破壞，且得率高，產(chǎn)品的品相較好。質(zhì)量可與二氧化碳超臨界萃取相媲美?？梢孕纬梢?guī)?；a(chǎn)，一次性設(shè)備投入少。生產(chǎn)成本低。環(huán)保節(jié)能。該技術(shù)已在貴重油料、辣椒紅色素及萬(wàn)壽菊葉黃素等色素等領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。