美国应用分离公司超临界CO2流体萃取仪

一、超临界流体萃取技术的起源及发展
????超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE) 作为一种技术应用于分离
提取最早可追溯到1879年，当时J.B.Hannay等就发现，用超临界的乙醇可溶解金属卤化物，压力越高，溶解能力越强。1962年E.klesper等首次成功用超临界的二氯二氟甲烷从血液中分离铁卟啉，1966年开始用超临界CO2和超临界正戊烷来分析多环芳烃、染料和环氧树酯等。1978年klesper又将超临界流体技术应用于聚合物工业，从聚合物中提取各类添加剂，使超临界流体萃取技术的应用范围不断扩大。超临界流体萃取技术在工业中也早有应用，最为典型的例子就是用CO2流体萃取咖啡豆中的咖啡因，即脱咖啡因。 二、超临界流体萃取仪的工作原理及特点
????超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE) 是一种以超临界流体作为
流动相的分离技术。超临界流体是指物质高于其临界点，即高于其临界温度和临界压力时的一种物态。它即不是液体，也不是气体，但它具有液体的高密度，气体的低粘度，以及介入气液态之间的扩散系数的特征。一方面超临界流体的密度通常比气体密度高两个数量级，因此具有较高的溶解能力；另一方面，它表面张力几近为零，因此具有较高的扩散性能，可以和样品充分的混合、接触，最大限度的发挥其
溶解能力。在萃取? 分离过程中，溶解样品在气相和液相之间经过连续的多次的分
配交换，从而达到分离的目的。
三、超临界流体萃取仪的基本流程和重要部件
????典型的超临界流体萃仪的工作流程如下图所示。它大体上可分为三个部分即流
动相系统、分离系统、和收集系统。
???? 流动相
???? 对流动相的选择首先要考虑它对萃取样品的溶解能力，流动相的密度越大，
其溶解能力越强；次外，在实际应用中还必需考虑流体的超临界条件、腐蚀性和
毒性等。现今，CO2是应用最多的流动相，一方面这是由于它的超临界条件比较
温和，柱温40-50。C已超过超临界温度，在适当压力下即可达到高密度；另一方
面它又有成本低、无毒、不燃烧、容易纯化、腐蚀性些?化学惰性等诸多优点。
下表是一些超临界流体的主要特性：
名称 超临界温度 超临界压力 超临界密度 密度
。C MPa g/cm3 g/cm3
正己烷 231.6 2.97 0.233 0.388
正戊烷 196.5 3.37 0.237 0.393
丁稀(1) 134.9 3.65 0.221 0.401
正丁烷 152.0 3.80 0.228 0.388
氟利昂-13 28.9 3.92 0.580 1.010
丙烷 96.7 4.25 0.217 0.375
六氟化硫 45.5 3.76 0.738 1.315
乙烯 9.2 5.04 0.217 0.365
乙烷 32.2 4.88 0.203 0.352
氙气 16.6 5.84 1.113 1.893
氧化亚氮 36.4 7.24 0.452 0.764
二氧化碳 31.1 7.39 0.466 0.803
氨 132.4 11.3 0.235 0.358
水 374.4 23.00 0.344 ????目前，可选用的极性超临界流体不多，这主要是应为绝大部份极性溶剂的超临
界条件较为苛刻，且化学性质活泼、腐蚀、有毒、可燃。为了获得有实用意义的极
性流动相，人们普遍采取了混合流动相的办法，即在非极性的CO2中加入改性剂，
(modifer) ，以提高CO2流动相的极性，当然被添加的改性剂应该和CO2有较好的互
溶性。常用的CO2改性剂有甲醇、脂肪醇、四氢呋喃、2-甲氧基乙醇、脂肪醚等。
????改性剂的添加方式大致有两种：一种是预混合，即欲先在CO2流体里按一定配
比加入一定浓度的该性剂，然后通过泵输送到分离系统，这种情况下，改性剂
的浓度是恒定的。该种方法一是不能作梯度分离用，二是在更换流动相时要彻底清
洗所使过的容器。另一种改性剂的添加方法是使用两台泵，一台压缩CO2，另
一台压缩该性剂，并通过预混合器使两者充分混合并输送到分离系统。该法不仅可
调节CO2中改性剂的含量，而且可用于梯度分离。常用改性剂的含量小于10%(重量) 。
??? 高压泵
??? 主要用于控制改性剂的压力和流量。实际工作中一般要求流量在一定范围内可
调，长期操作压力、流量稳定、快速升压且压力脉动尽可能小，此外还应耐腐蚀，
维护使用方便。
????分离系统
????超临界流体的分离系统主要有萃取釜组成。萃取釜的耐高温和耐腐蚀性能，密
闭性能是保证分离效果的关键因素。
????收集系统
????收集方式应较为灵活，以保证后续处理及分析的方便。 四、美国应用分离公司超临界CO2流体萃取仪
????美国应用分离公司(appliedseparations,ASI) 是一家致力于超临界流体技术研发
和生产的专业性公司，公司总部位于美国宾希法利亚洲。其超临界CO2流体萃取仪在设计上主要有以下几个特点：
???? 1、高压泵系统
采用专业设计的空压机作为增压元件，最大压力680MPa（10000psi），最高流速50L（气体）或25mL/min(液体)，不易产生CO2泄露，无噪音，极少的日常维护工作。
2、温控系统
液态CO2进入高压泵前经水浴冷却（可提高高压泵的效率），进入萃取釜前经系统预加热，可使釜内温度均匀，更好的控制萃取条件。
3、萃取釜（可直接萃取液体样品）
系统可平行处理两个甚至萃取釜，独立控制各釜流速，提高工作效率。萃取釜体积从2.5mL-工业级可供选择，系统即可用于环境固体样品的分析，又可用于天
然产物的工业生产。
4、分离和收集系统
系统可进行动态萃取（流速可调节），在线取样，收集方式可根据萃取样品灵活选择，如固相萃取，液体阱等。
5、安全性能
系统有压力报警装置，高压泵和萃取釜都安装有破裂阀，所有高压配件（泵，萃取釜，管路）在出厂前都经严格测试（符合ASME美国机械工程师协会标准）。
?? ASI公司的超临界萃取系统（SFE）-是与美国农业部合作研发的产品，在世界
各地有着广泛的应用。包括工业生产系统，中试系统和实验室系统。ASI不仅提供可靠的设备，而且将为您提供完善的服务：售前咨询，可行性研究，优化工艺条件，售后服务。
分析和研究型SFE系统Spe-ed
???Spe-ed™ SFE 系列是为有严格要求的研究实验室设计的，它操作方便，坚固
耐用，极高的性能价格比，有其他SFE产品所没有的优点。
Spe-ed SFE-2? 同时处理2个萃取釜Spe-ed SFE-4?同时处理4个萃取釜系统性能：? 最高操作温度 250°C ? 最高操作压力 10,000 psi (680 BAR) ? 最高流量 50L/min（气体）或25mL (液体) ? 独立控制各釜的流速 ? 模块化的设计，可方便的进行系统调整 ? 平行处理2个（Spe-ed SFE-2）或4个（Spe-ed SFE-4）?????????????????? 萃取釜（0.5mL --1.0L） ? 萃取物可收集在SPE柱中或玻璃容器 ? 可在线收集 ? 可添加夹带剂 ? 直接萃取液体样品??????? Spe-ed SFE-NP? 天然产物萃取系统系统性能
? 最高操作温度 250°C ? 最高操作压力 10,000 psi (680 BAR) ? 最高流量 50L/min （气体） ? 可收集固体，液体和挥发性萃取物? 亚临界萃取（液态CO2）---香精香料理想的萃取方式? 可添加夹带剂 ? 附加的加热装置可迅速提高萃取釜的温度，克服增加的焦耳效应Spe-ed SFE-15000?? 专业高压设计 最高压力15000 BAR ----满足您研究工作的需要
?过程发展型SFE系统???????????Helix, Matrix? 进行过程发展的最佳选择 模块化的设计可根据您的需要进行灵活的系统升级，灵巧的设计（底面积18‘’*22‘‘）使它可放置在任何实验室。系统特点：? 最高操作温度 250°C ? 最高操作压力 10,000 psi (680 BAR) ? 最高流量 50L/min （气体） ? 独立控制萃取釜（500mL）和分离釜(300mL)的温度和压力 ? 可添加夹带剂 ? 搅拌功能 ? 液体逆流萃醛? 等压逆流吸收? PSE(压力溶剂萃取) 包???????? 香料萃取包? 超细微粒制备包（RESS，PCA，GAS）? 气凝胶干燥? 电脑接口中试系统2Tech-L/S 多用途的中试系统，可萃取液体和固体样品。模块化的设计，灵活的配置，满足您的一切需要。系统特点:? 最高操作温度 150°C ? 最高操作压力 10,000 psi (680 BAR) ? 最高流量 300g/min?(CO2)? 液体逆流萃醛? 等压逆流吸收? 循环回收CO2 ? 多级高压分离? 手动或全电脑控制??????? 工业生产系统ASI不仅提供设备，而且提供整套解决方案。在以下领域为您提供专业服务：超临界萃取??????????超临界印染超临界反应??????????超临界清洗
五、超临界流体技术的应用
???? 经过不断的发展，超临界流体技术已经成为现在最为常规的分离手段之一。
在食品工业中，它主要用于从油料、种子中提取脂肪酸、不饱和脂肪酸，从食品中
提取并分析胆ZAI醇、维生素E及天然的香味成份；在天然产物研发及应用领域，
它可用来分离药物活性成份如多元酚、倍半TIE烯、脱皮类固醇、ZAI类激素等；
在环境分析监测中，它可用于从土壤或灰尘中提取有机氯、有机磷、多联苯、二恶英等有害物质；在聚合物工业中，它也有着广泛的用途，可用来从聚合物中提取各
类添加剂、改性剂，如抗氧化剂、抗紫外辐射基等等。