隨著綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展理念的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑萃取方法正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)源于環(huán)境污染以及溶劑殘留的風(fēng)險(xiǎn)問題。
在這種背景下，超臨界流體萃取（SFE）作為一種先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這是因?yàn)槠渚哂锌煽康奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)。
在各種超臨界流體中，超臨界二氧化碳（SC-CO?）脫穎而出，成為一種理想的提取介質(zhì)。SC-CO? 具有無(wú)毒、不易燃、成本低、易于獲取以及能輕松與產(chǎn)品分離等特點(diǎn)。因此，業(yè)界普遍認(rèn)為 SC-CO? 提取法是一種生產(chǎn)高品質(zhì)天然產(chǎn)物、精細(xì)化學(xué)品和藥物中間體的有效方法。
超臨界二氧化碳指的是二氧化碳處于特定溫度和壓力條件下的狀態(tài)，即超過了其臨界點(diǎn)。在這種狀態(tài)下，二氧化碳既像液體又像氣體，展現(xiàn)出適用于提取過程的特性。
超臨界CO?流體萃取的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
超臨界CO?流體萃取之所以備受青睞，主要源于其核心特性：傳質(zhì)速率快、穿透能力強(qiáng)、萃取效率高及操作溫度低。
- 傳質(zhì)與穿透優(yōu)勢(shì)：在超臨界狀態(tài)下，CO?兼具氣體的高擴(kuò)散性和液體的強(qiáng)溶解力。這種雙重性質(zhì)使得溶質(zhì)分子能迅速擴(kuò)散至流體內(nèi)部并被高效溶解，縮短了萃取時(shí)間。
- 低溫操作：超臨界CO?的臨界溫度為31.1°C，這使得整個(gè)萃取過程可在接近室溫的條件下進(jìn)行。這對(duì)于熱敏性物質(zhì)（如維生素、生物堿、精油等）至關(guān)重要，能有效避免高溫導(dǎo)致的活性成分分解或變質(zhì)。
- 綠色環(huán)保：CO?無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)殘留，且可通過簡(jiǎn)單的降壓操作即可實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)物的完全分離，避免了有機(jī)溶劑帶來(lái)的環(huán)境污染和安全隱患。
超臨界CO?流體萃取裝置五大結(jié)構(gòu)組成
制冷系統(tǒng)：負(fù)責(zé)將液態(tài)CO?冷卻至適宜的儲(chǔ)存溫度，確保原料供應(yīng)的穩(wěn)定性。
- 加壓系統(tǒng)：這是裝置的核心，通常由高壓泵（如柱塞泵）構(gòu)成，用于將液態(tài)CO?加壓至超臨界狀態(tài)所需的壓力范圍（通常為8~35MPa，甚至更高）。
- 萃取系統(tǒng)：作為反應(yīng)發(fā)生的主要場(chǎng)所，原料（固體或液體）在此與超臨界CO?充分接觸、混合，完成溶質(zhì)的溶解過程。
- 分離系統(tǒng)：通過改變溫度或壓力，降低CO?的溶解度，使目標(biāo)產(chǎn)物從流體中析出。根據(jù)分離方式的不同，可分為等溫變壓分離、等壓變溫分離或吸附分離。
- 回收與循環(huán)系統(tǒng)：分離后的CO?經(jīng)冷凝后重新進(jìn)入高壓泵循環(huán)利用，降低了運(yùn)行成本。
基本原理與工藝過程
超臨界流體萃取是指在二氧化碳（CO?）的溫度和壓力高于其臨界點(diǎn)的情況下進(jìn)行的操作。在超臨界狀態(tài)下，二氧化碳兼具氣體和液體的特性，使其成為從各種基質(zhì)中提取化合物的理想溶劑。
超臨界二氧化碳流體的主要提取過程包括萃取和分離。在萃取設(shè)備中，在特定的溫度和壓力條件下，將原料與超臨界流體接觸。當(dāng)氣體和液體中的物質(zhì)成分達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，再調(diào)整溫度和壓力，將萃取產(chǎn)物與超臨界流體分離，從而完成超臨界整個(gè)萃取過程。
總之，一套完整的超臨界CO?流體萃取裝置是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的核心，其設(shè)計(jì)需兼顧工藝需求與工程實(shí)現(xiàn)。超臨界二氧化碳萃取憑借其環(huán)保、高效且溫和的特點(diǎn)，在各類萃取行業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
