超臨界萃取技術原理

一、超臨界萃取的技術原理

    利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態下，將超臨界流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。當然，對應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，被萃取物質則完全或基本析出，從而達到分離提純的目的，所以超臨界CO2流體萃取過程是由萃取和分離過程組合而成的。

超臨界CO2是指處于臨界溫度與臨界壓力（稱為臨界點）以上狀態的一種可壓縮的高密度流體，是通常所說的氣、液、固三態以外的第四態，其分子間力很小，類似于氣體，而密度卻很大，接近于液體，因此具有介于氣體和液體之間的氣液兩重性質，同時具有液體較高的溶解性和氣體較高的流動性，比普通液體溶劑傳質速率高，并且擴散系數介于液體和氣體之間，具有較好的滲透性，而且沒有相際效應，因此有助于提高萃取效率，并可大幅度節能。 

    超臨界CO2的物理化學性質與在非臨界狀態的液體和氣體有很大的不同。由于密度是溶解能力、粘度是流體阻力、擴散系數是傳質速率高低的主要參數，因此超臨界CO2的特殊性質決定了超臨界CO2萃取技術具有一系列的重要特點。超臨界CO2的粘度是液體的百分之一，自擴散系數是液體的100倍，因而具有良好的傳質特性，可大大縮短相平衡所需時間，是高效傳質的理想介質；具有比液體快得多的溶解溶質的速率，有比氣體大得多的對固體物質的溶解和攜帶能力；具有不同尋常的巨大壓縮性，在臨界點附件，壓力和溫度的微小變化會引起CO2的密度發生很大的變化，所以可通過簡單的變化體系的溫度或壓力來調節CO2的溶解能力，提高萃取的選擇性；通過降低體系的壓力來分離CO2和所溶解的產品，省去消除溶劑的工序。 

    在傳統的分離方法中，溶劑萃取是利用溶劑和各溶質間的親和性（表現在溶解度）的差異來實現分離的；蒸餾是利用溶液中各組分的揮發度（蒸汽壓）的不同來實現分離的。而超臨界CO2萃取則是通過調節CO2的壓力和溫度來控制溶解度和蒸汽壓這2個參數進行分離的，故超臨界CO2萃取綜合了溶劑萃取和蒸餾的2種功能和特點，進而決定了超臨界CO2萃取具有傳統普通流體萃取方法所不具有的優勢：通過調節壓力和溫度而方便地改變溶劑的性質，控制其選擇性；適當地選擇提取條件和溶劑，能在接近常溫下操作，對熱敏性物質可適用；因粘度小、擴散系數大，提取速度較快；溶質和溶劑的分離徹底而且容易。