《南京中医药大学-课件超临界流体萃取》

南京中医药大学课件超临-界流体萃取欢迎来到南京中医药大学超临界流体萃取课程！本课程将深入探讨超临界流体萃取（SFE）技术的原理、设备、工艺参数、应用以及未来发展趋势通过本课程的学习，您将掌握SFE技术在中药提取领域的应用，了解其优势与潜力，为中药现代化研究奠定坚实基础课程概述课程目标学习内容考核方式本课程旨在使学生理解超临界流体萃课程内容涵盖超临界流体的定义、性课程考核包括平时成绩、期中考试和取的基本原理，掌握关键设备的操作质、常用流体、萃取原理、设备组成期末考试平时成绩占比30%，包括与维护，熟悉工艺参数优化方法，能、工艺参数、中药应用、工艺优化、课堂参与、作业完成情况和实验报告够运用SFE技术解决中药提取中的实际质量控制、其他领域应用以及新技术期中考试占比30%，主要考察基础问题通过案例分析，培养学生独立发展每个章节都包含理论讲解、案理论知识期末考试占比40%，考察思考和解决问题的能力例分析和实践操作指导综合应用能力第一章超临界流体萃取基础本章将介绍超临界流体萃取（SFE）的基本概念首先，我们将定义超临界流体，并解释临界点的概念其次，我们将讨论超临界状态的特征，包括其独特的物理性质最后，我们将概述SFE技术在中药提取中的优势和应用前景，为后续章节的学习奠定基础超临界流体萃取技术是一种新兴的分离技术，利用超临界流体作为溶剂，具有萃取效率高、选择性好、无溶剂残留等优点，在中药提取领域具有广阔的应用前景超临界流体的定义

1.11临界点概念2超临界状态特征临界点是指物质在特定温度和压力下，液相和气相之超临界流体具有独特的物理化学性质，如高密度、低间的界面消失，物质处于既非液体又非气体的状态粘度和高扩散系数，使其兼具液体和气体的优点超临界温度（Tc）和临界压力（Pc）是描述临界点的两临界流体的密度接近液体，溶解能力强；粘度接近气个关键参数体，流动性好；扩散系数高，传质速率快超临界流体的物理化学性质

1.2密度粘度超临界流体的密度接近液体，通超临界流体的粘度接近气体，远常在

0.2-

0.9g/cm³范围内密度低于液体，有利于其在萃取过程受温度和压力的影响显著，压力中的流动和渗透粘度受温度和升高，密度增大；温度升高，密压力的影响，但不如密度敏感度减小密度是影响溶解度的关较低的粘度有利于提高传质效率键因素扩散系数超临界流体的扩散系数高于液体，有利于溶质在溶剂中的扩散和传递扩散系数是影响萃取速率的重要因素较高的扩散系数有助于提高萃取效率常用超临界流体

1.3二氧化碳水其他超临界流体超临界二氧化碳是最超临界水具有较高的除二氧化碳和水外，常用的超临界流体，极性和溶解能力，适常用的超临界流体还具有临界温度低（用于极性化合物的萃包括乙醇、丙烷、丁

31.1℃）、临界压力取但其临界温度较烷等这些流体具有适中（

7.38MPa）、高（374℃），对设不同的极性和溶解能无毒、不燃、环保等备要求较高，应用相力，可用于特定化合优点广泛应用于食对较少物的萃取品、医药、化工等领域超临界二氧化碳的优势

1.4低临界温度和压力超临界二氧化碳的临界温度和压力相对较低，易于达到超临界状态，降低了设备成本和操作难度无毒、不燃、环保超临界二氧化碳无毒、不燃，对环境友好，符合绿色化学的要求，减少了环境污染和安全隐患易于分离超临界二氧化碳在萃取后，通过降低压力或升高温度，即可使其气化，与萃取物分离，实现溶剂的回收和循环利用第二章超临界流体萃取原理本章将深入探讨超临界流体萃取（SFE）的原理我们将详细解释萃取过程的三个主要步骤溶解、扩散和解吸此外，我们将讨论溶解度与密度的关系，以及如何通过调节密度来实现选择性萃取最后，我们将分析传质过程中的内部扩散和外部扩散，并探讨影响传质速率的关键因素理解SFE的原理对于优化萃取工艺和提高萃取效率至关重要通过本章的学习，您将掌握SFE的核心理论，为后续章节的应用学习打下坚实基础萃取过程概述

2.1溶解1溶质（目标化合物）在超临界流体中溶解的过程溶解度受超临界流体的密度、温度和溶质性质的影响扩散2溶质从固体基质内部扩散到超临界流体中的过程扩散速率受溶质分子大小、基质孔隙率和超临界流体粘度的影响解吸3溶质从超临界流体中分离出来的过程通常通过降低压力或升高温度来实现，使超临界流体气化，溶质析出溶解度与密度的关系

2.2密度对溶解度的影响压力-温度-密度关系1在一定温度下，超临界流体的溶解超临界流体的密度受压力和温度的度随密度增大而增大密度越大，影响在临界点附近，密度对压力2对溶质的溶解能力越强和温度的变化非常敏感选择性萃取

2.3选择性萃取1极性调节2共溶剂的应用3超临界流体萃取可以通过调节流体的密度、极性和添加共溶剂来实现对特定化合物的选择性提取通过选择合适的工艺参数，可以提高目标化合物的提取率，降低杂质的含量传质过程

2.4外部扩散1内部扩散2传质速率控制因素3传质过程是超临界流体萃取中的关键步骤内部扩散是指溶质在固体基质内部的扩散，外部扩散是指溶质从固体基质表面扩散到超临界流体中的过程传质速率受溶质分子大小、基质孔隙率、超临界流体粘度和流速等因素的影响第三章超临界流体萃取设备本章将详细介绍超临界流体萃取（SFE）设备的主要组成部分我们将讨论溶剂供给系统、萃取器、分离器和循环系统的工作原理和设计要点此外，我们将介绍高压泵的类型、工作原理和性能参数通过本章的学习，您将了解SFE设备的基本结构和功能，为后续章节的工艺参数优化和应用学习打下基础超临界流体萃取设备的性能直接影响萃取效率和产品质量选择合适的设备和优化设备参数是实现高效萃取的重要保障萃取系统组成

3.1溶剂供给系统储罐、高压泵、过滤器提供高压超临界流体萃取器压力容器、物料篮进行萃取过程分离器旋风分离器、重力分离器分离萃取物和溶剂循环系统冷凝器、储罐回收和循环利用溶剂高压泵

3.2类型工作原理性能参数常用的高压泵类型包括柱塞泵、隔膜高压泵通过机械运动将液体加压，使高压泵的性能参数包括最大压力、流泵和齿轮泵柱塞泵适用于高压小流其达到超临界状态所需的压力柱塞量、精度和稳定性最大压力决定了量，隔膜泵适用于高压腐蚀性介质，泵通过柱塞的往复运动实现加压，隔可达到的超临界状态，流量决定了萃齿轮泵适用于低压大流量膜泵通过隔膜的变形实现加压，齿轮取速率，精度和稳定性影响萃取效率泵通过齿轮的啮合实现加压和产品质量萃取器设计

3.3固定床萃取器连续式萃取器材料选择固定床萃取器是最常连续式萃取器可以实萃取器材料应具有耐用的萃取器类型，物现物料的连续进料和高压、耐腐蚀、耐高料固定在容器中，超出料，适用于大规模温等特点常用的材临界流体通过物料床生产但结构复杂，料包括不锈钢、钛合层进行萃取适用于操作难度较高金和哈氏合金颗粒状或粉末状物料分离器

3.4旋风分离器旋风分离器利用离心力将萃取物从超临界流体中分离出来适用于分离颗粒状或液滴状的萃取物重力分离器重力分离器利用重力将萃取物从超临界流体中分离出来适用于分离密度差异较大的萃取物多级分离系统多级分离系统可以实现对萃取物的分级分离通过调节不同分离器的压力和温度，可以得到不同组成的萃取物其他辅助设备

3.51热交换器2阀门用于调节超临界流体的温度用于控制超临界流体的流量，影响密度和溶解度和压力3压力控制装置用于维持系统压力稳定，保证萃取过程的顺利进行第四章超临界流体萃取工艺参数本章将详细介绍超临界流体萃取（SFE）工艺参数对萃取效率和产品质量的影响我们将讨论压力的影响、温度的影响、流速的影响、萃取时间以及共溶剂的应用通过本章的学习，您将掌握SFE工艺参数优化方法，能够根据不同的物料和目标化合物，选择合适的工艺参数，提高萃取效率和产品质量优化SFE工艺参数是实现高效萃取和获得高质量产品的关键通过深入理解各参数的影响规律，可以设计出合理的萃取工艺，提高生产效率和经济效益压力的影响

4.1溶解度变化选择性调节压力升高，超临界流体的密度通过调节压力，可以改变超临增大，溶解度增大压力是影界流体的极性和溶解能力，实响溶解度的关键因素现对特定化合物的选择性提取操作压力范围操作压力范围通常在临界压力以上，具体数值取决于物料和目标化合物的性质温度的影响

4.2溶质蒸气压溶剂密度最佳温度选择温度升高，溶质的蒸温度升高，超临界流最佳温度选择需要综气压增大，有利于其体的密度减小，溶解合考虑溶质蒸气压和溶解在超临界流体中度降低温度和密度溶剂密度的影响，通对溶解度的影响相互常需要通过实验确定制约流速的影响

4.3传质效率能耗考虑流速优化流速增大，传质效率提高较高的流流速增大，能耗增加需要在传质效流速优化需要综合考虑传质效率和能速有利于溶质从固体基质表面扩散到率和能耗之间进行权衡耗，通常需要通过实验确定最佳流速超临界流体中萃取时间

4.4萃取终点判断萃取终点可以通过监测萃取物浓度变2化来判断当萃取物浓度不再显著增动态萃取曲线加时，即可认为达到萃取终点动态萃取曲线描述了萃取过程中，1萃取物浓度随时间的变化规律通时间优化常呈现先快速上升，后逐渐趋于平缓的趋势时间优化需要在萃取效率和生产效率之间进行权衡过长的萃取时间会导3致能耗增加，而过短的萃取时间则会导致萃取不完全共溶剂的应用

4.5共溶剂的应用1极性调节2常用共溶剂3添加量优化4共溶剂是指添加到超临界流体中的少量极性溶剂，用于调节超临界流体的极性和溶解能力常用的共溶剂包括乙醇、甲醇和水共溶剂的添加量需要根据物料和目标化合物的性质进行优化第五章中药超临界流体萃取应用本章将重点介绍超临界流体萃取（SFE）技术在中药领域的应用我们将讨论SFE在中药提取中的优势，包括低温操作、无溶剂残留和选择性提取此外，我们将介绍SFE在中药精油提取、有效成分提取和脂溶性成分提取中的具体应用案例通过本章的学习，您将了解SFE在中药现代化研究中的重要作用，为中药新药开发和质量控制提供技术支持SFE技术具有绿色、高效、环保等优点，符合中药现代化的发展方向在中药领域，SFE已广泛应用于中药精油、有效成分和脂溶性成分的提取，并取得了显著的成果中药超临界萃取优势

5.1低温操作1避免高温破坏热敏性成分，保证中药质量无溶剂残留2避免有机溶剂残留，保证中药安全性选择性提取3通过调节工艺参数，实现对特定成分的选择性提取，提高产品纯度中药精油提取

5.2超临界流体萃取可用于多种中药精油的提取，如薄荷、当归和川芎通过优化工艺参数，可以提高精油的提取率和质量与传统方法相比，SFE具有低温操作、无溶剂残留等优点中药有效成分提取

5.3黄酮类化合物生物碱多糖类物质超临界流体萃取可用于提取多种中药超临界流体萃取可用于提取多种中药超临界流体萃取-水提法可用于提取多中的黄酮类化合物，如银杏叶中的黄中的生物碱，如麻黄中的麻黄碱通种中药中的多糖类物质，如灵芝中的酮类化合物通过调节工艺参数，可过添加共溶剂，可以提高生物碱的提多糖通过调节水提温度和时间，可以提高黄酮类化合物的提取率和纯度取率以提高多糖的提取率中药脂溶性成分提取

5.4脂肪酸甾醇类化合物维生素ESFE可用于提取中药中的脂肪酸，如红SFE可用于提取中药中的甾醇类化合物SFE可用于提取中药中的维生素E，如沙花籽油中的脂肪酸通过调节压力和温，如人参中的人参皂苷通过添加共溶棘籽油中的维生素ESFE提取的维生素度，可以控制脂肪酸的提取率和组成剂，可以提高人参皂苷的提取率E具有较高的活性和纯度中药复方提取

5.5复方配伍原理1中药复方配伍讲究君臣佐使，各成分之间相互协同，增强疗效协同萃取效应2SFE可以实现对中药复方中多种成分的协同萃取，提高整体疗效案例分析3以六味地黄丸为例，SFE可以同时提取多种有效成分，实现整体疗效的提升第六章超临界流体萃取工艺优化本章将详细介绍超临界流体萃取（SFE）工艺优化的方法我们将讨论单因素试验、正交试验设计和响应面法通过本章的学习，您将掌握SFE工艺优化的基本原理和方法，能够根据不同的物料和目标化合物，设计合理的试验方案，优化工艺参数，提高萃取效率和产品质量SFE工艺优化是实现高效萃取和获得高质量产品的关键通过科学的试验设计和数据分析，可以找到最佳的工艺参数组合，提高生产效率和经济效益单因素试验

6.1压力优化温度优化固定其他因素，改变压力，考固定其他因素，改变温度，考察压力对萃取效率的影响察温度对萃取效率的影响流速优化固定其他因素，改变流速，考察流速对萃取效率的影响正交试验设计

6.2因素水平选择正交表设计结果分析方法根据单因素试验结果选择合适的正交表，采用方差分析等方法，选择合适的因素水设计试验方案，分析试验结果，确平范围定最佳工艺参数组合响应面法

6.3Box-Behnken设计中心复合设计模型建立与验证一种常用的响应面设计方法，适用于另一种常用的响应面设计方法，适用建立数学模型，描述工艺参数与响应因素水平较少的情况于因素水平较多的情况值之间的关系，并通过实验验证模型的准确性工艺放大

6.4关键参数调整2根据中试设备的特点，调整关键工艺参数，保证萃取效率和产品质量实验室级别到中试级别1将实验室级别的SFE工艺放大到中试级别，为工业化生产提供技术支持设备选型根据生产规模和物料性质，选择合适3的SFE设备第七章超临界流体萃取产品质量控制本章将介绍超临界流体萃取（SFE）产品质量控制的方法我们将讨论萃取物成分分析、指纹图谱技术、生物活性评价和标准化生产通过本章的学习，您将掌握SFE产品质量控制的基本原理和方法，能够对SFE产品进行全面的质量评价，保证产品的安全性和有效性SFE产品质量控制是保证产品安全性和有效性的关键通过全面的质量评价，可以确保产品符合相关标准和要求，提高产品的市场竞争力萃取物成分分析

7.1气相色谱-质谱联用高效液相色谱薄层色谱GC-MS可用于分析挥发性成分，如精HPLC可用于分析非挥发性成分，如黄TLC可用于快速筛查成分，适用于初油、脂肪酸等酮类化合物、生物碱等步分析指纹图谱技术

7.2色谱指纹图谱光谱指纹图谱数据处理方法通过色谱技术建立产通过光谱技术建立产采用聚类分析、主成品的指纹图谱，用于品的指纹图谱，用于分分析等方法，对指鉴别产品的真伪和质鉴别产品的真伪和质纹图谱数据进行处理量量，实现产品的分类和评价生物活性评价

7.3抗氧化活性评价产品的抗氧化能力，如DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力等抗菌活性评价产品的抗菌能力，如抑菌圈法、最小抑菌浓度法等细胞毒性试验评价产品的细胞毒性，如MTT试验、CCK-8试验等标准化生产

7.4工艺标准化2对SFE工艺的各项参数进行标准化，保证生产过程稳定原料标准化1对原料的产地、品种、采收时间、加工方法等进行标准化，保证原料质量稳定产品标准化对产品的成分、含量、外观、质量等3进行标准化，保证产品质量稳定第八章超临界流体萃取在其他领域的应用本章将介绍超临界流体萃取（SFE）技术在其他领域的应用我们将讨论SFE在食品工业、化妆品工业、环境保护和材料科学中的应用通过本章的学习，您将了解SFE技术的广泛应用前景，为未来的研究和开发提供思路SFE技术具有绿色、高效、环保等优点，在多个领域得到了广泛应用随着技术的不断发展，SFE的应用领域还将不断拓展食品工业应用

8.11咖啡脱咖啡因2天然色素提取利用SFE提取咖啡豆中的咖利用SFE提取植物中的天然啡因，生产脱咖啡因咖啡色素，如胡萝卜素、叶黄素等3植物油萃取利用SFE提取植物中的植物油，如花生油、大豆油等化妆品工业应用

8.2精油提取天然防晒剂利用SFE提取植物中的精油，利用SFE提取植物中的天然防用于生产香水、护肤品等晒剂，用于生产防晒霜等抗衰老成分利用SFE提取植物中的抗衰老成分，用于生产抗衰老护肤品等环境保护应用

8.3土壤修复水体污染物去除废弃物资源化利用利用SFE提取土壤中利用SFE提取水体中的污染物，修复污染的污染物，净化水体利用SFE提取废弃物土壤中的有用成分，实现资源化利用材料科学应用

8.4高分子材料改性利用SFE将改性剂注入高分子材料中，改善其性能纳米材料制备利用SFE制备纳米材料，如纳米颗粒、纳米纤维等复合材料加工利用SFE将基体材料和增强材料混合，加工复合材料第九章超临界流体萃取新技术发展本章将介绍超临界流体萃取（SFE）新技术的发展我们将讨论超临界流体色谱、超临界流体微萃取、超临界流体萃取-酶催化反应和超临界流体干燥通过本章的学习，您将了解SFE技术的最新进展，为未来的研究和开发提供思路SFE技术不断发展，新技术不断涌现这些新技术将进一步拓展SFE的应用领域，提高萃取效率和产品质量超临界流体色谱

9.1原理与特点1利用超临界流体作为流动相，进行色谱分离具有流动相性质可调、分离效率高等特点应用领域2广泛应用于药物分析、食品分析、环境分析等领域发展趋势3向着高效、快速、微型化方向发展超临界流体微萃取

9.2环境食品医药其他利用微型化的SFE装置进行萃取具有溶剂用量少、萃取时间短等优点广泛应用于环境、食品、医药等领域超临界流体萃取酶催化反应

9.3-酶活性保持反应-萃取耦合工艺优化在超临界流体中保持酶的活性，实现将酶催化反应和SFE耦合，实现反应和优化反应条件和萃取条件，提高反应酶催化反应萃取的同步进行效率和萃取效率超临界流体干燥

9.4原理与特点设备设计应用领域利用超临界流体进行干燥具有干燥温设备设计需要考虑超临界流体的特性，广泛应用于食品、医药、化工等领域度低、干燥时间短等优点保证干燥过程的顺利进行第十章超临界流体萃取安全与环保本章将介绍超临界流体萃取（SFE）的安全与环保问题我们将讨论高压操作安全、二氧化碳泄漏防护、溶剂回收与循环利用和清洁生产通过本章的学习，您将了解SFE的安全操作规程和环保措施，为SFE的推广应用提供保障安全和环保是SFE应用的重要前提只有保证安全生产和环境保护，才能实现SFE的可持续发展高压操作安全

10.1压力容器管理1加强对压力容器的管理，定期检查和维护，确保安全运行安全阀设置2设置安全阀，防止超压事故发生应急预案3制定应急预案，应对突发事故二氧化碳泄漏防护

10.2二氧化碳泄漏防护1检测系统2通风措施3个人防护装备4二氧化碳泄漏可能导致窒息，需要采取有效的防护措施设置检测系统，及时发现泄漏；加强通风，降低二氧化碳浓度；佩戴个人防护装备，保护人身安全溶剂回收与循环利用

10.3回收工艺1采用冷凝、吸附等方法回收溶剂纯化处理2对回收的溶剂进行纯化处理，去除杂质经济效益分析3分析溶剂回收的经济效益，评估其可行性清洁生产

10.4能源节约废弃物最小化绿色工艺评价采用清洁生产工艺，节约能源、最小化废弃物、进行绿色工艺评价，实现SFE的可持续发展课程总结本课程系统地介绍了超临界流体萃取（SFE）技术的基本原理、设备、工艺参数、应用以及安全与环保问题通过本课程的学习，您已经掌握了SFE技术在中药提取领域的应用，了解了其优势与潜力希望您在未来的学习和工作中，能够将所学知识应用于实际，为中药现代化研究做出贡献SFE技术作为一种绿色、高效、环保的提取技术，将在中药现代化研究中发挥越来越重要的作用希望您能够关注SFE技术的最新进展，不断学习和探索，为中药事业的发展贡献力量超临界流体萃取技术展望1工艺创新2装备改进3应用拓展开发新的SFE工艺，提高萃取效改进SFE装备，提高自动化水平拓展SFE的应用领域，如食品、率和选择性和安全性化妆品、环境保护等案例分析某中药超临界萃取工艺开发背景工艺开发某中药企业希望利用SFE技术通过单因素试验、正交试验设提取某种中药中的有效成分计和响应面法，优化SFE工艺参数结果成功开发出高效、环保的SFE工艺，提高了产品质量和经济效益实验课安排实验内容分组方式考核要求中药超临界流体萃取每组3-4人，自由组合撰写实验报告，参加、萃取物成分分析、实验答辩生物活性评价等参考文献与推荐阅读本课程参考了大量的文献资料，包括学术期刊、专著、会议论文等以下是一些主要的参考文献和推荐阅读材料，供您进一步学习和研究•《超临界流体萃取技术及其应用》•《中药现代提取技术》•《天然产物提取分离技术》•相关学术期刊Journal ofSupercritical Fluids,Separation andPurification Technology等。