一、二氧化碳超臨界萃取的基本原理

 

　　二氧化碳超臨界萃取的原理基于二氧化碳在超臨界狀態下具有的特殊溶解能力。在常規狀態下，二氧化碳是一種氣體，但在特定的溫度和壓力條件下，二氧化碳可以進入超臨界狀態，即其溫度和壓力超出了臨界點。在這種狀態下，二氧化碳同時具備氣體和液體的特性，既具有較低的黏度和較高的擴散性，又能夠像液體一樣有效溶解固體或液體中的物質。

 

　　超臨界二氧化碳的溶解能力隨著溫度和壓力的變化而變化，萃取過程可以通過調節溫度、壓力來選擇性地提取不同的目標成分。由于二氧化碳在常溫常壓下無毒、無害、可再生，它成為了理想的溶劑，特別是在食品和醫藥領域，避免了有機溶劑的殘留問題。

 

　　二、基本構成

 

　　二氧化碳超臨界萃取設備通常由以下幾個主要部分組成：

 

　　1.二氧化碳氣源

 

　　超臨界萃取的第一步是供給足夠的二氧化碳。通常，二氧化碳氣源是通過液態二氧化碳氣瓶或壓縮二氧化碳氣體供應系統來提供。二氧化碳氣源的選擇必須滿足純度要求，以避免雜質影響萃取效果。

 

　　2.壓縮系統

 

　　二氧化碳必須被加壓以達到超臨界狀態。壓縮系統是設備的核心部分之一，其主要功能是將二氧化碳氣體加壓至超臨界狀態。壓縮機需要提供穩定的高壓，常見的工作壓力一般在10MPa到50MPa之間，具體壓力依賴于萃取物的性質及所需的萃取效果。

 

　　3.加熱系統

 

　　除了加壓外，溫度的控制也至關重要。加熱系統通過對二氧化碳進行加熱，將其溫度提高到臨界點以上。超臨界二氧化碳通常需要在31.1°C以上的溫度和7.38MPa以上的壓力下才能保持超臨界狀態，因此設備中的加熱裝置（例如電熱器）必須能精確控制溫度，確保二氧化碳在理想的超臨界狀態下進行萃取。

 

　　4.萃取塔（反應器）

 

　　萃取塔是二氧化碳超臨界萃取設備的關鍵部分，通常呈垂直結構。物料（如植物原料）與超臨界二氧化碳接觸，在此過程中，目標物質被溶解并提取到二氧化碳中。萃取塔的設計通常考慮到物料的分布、二氧化碳的流動方式及萃取效率。

 

　　5.分離系統

 

　　一旦超臨界二氧化碳通過物料并溶解了其中的有效成分，就需要通過分離系統將二氧化碳與萃取物分離。通常，分離系統采用壓力釋放或降溫的方式，將二氧化碳從溶解物中分離出來。常見的分離設備包括分離器、回收器等。在降溫或減壓后，溶解在二氧化碳中的物質會從二氧化碳中析出，形成液體或固體。

 

　　6.二氧化碳回收系統

 

　　超臨界二氧化碳在萃取過程中經過分離后通常不會被浪費。回收系統的作用是將經過分離的二氧化碳再度回收，并通過加壓和加熱處理，使其再次處于超臨界狀態。通過這種方式，可以大大節約二氧化碳的消耗，降低操作成本。

 

　　三、二氧化碳超臨界萃取的優勢與應用

 

　　超臨界二氧化碳萃取技術具有眾多優點。首先，二氧化碳本身無毒、無害且可回收利用，對環境友好，避免了傳統溶劑在萃取過程中可能產生的污染。其次，超臨界二氧化碳的溶解能力較強，能夠高效地從物料中提取出有價值的成分，且萃取時間短、產物純度高。

 

　　這種技術在食品行業中廣泛應用，如植物油提取去除、香料萃取等。此外，在制藥行業，超臨界二氧化碳也用于天然藥物的提取與活性成分的分離，極大地提高了萃取過程的安全性和效率。