二氧化碳超临界萃取设备的基本原理与设备构成

 

　　一、二氧化碳超临界萃取的基本原理

 

　　二氧化碳超临界萃取的原理基于二氧化碳在超临界状态下具有的特殊溶解能力。在常规状态下，二氧化碳是一种气体，但在特定的温度和压力条件下，二氧化碳可以进入超临界状态，即其温度和压力超出了临界点。在这种状态下，二氧化碳同时具备气体和液体的特性，既具有较低的黏度和较高的扩散性，又能够像液体一样有效溶解固体或液体中的物质。

 

　　超临界二氧化碳的溶解能力随着温度和压力的变化而变化，萃取过程可以通过调节温度、压力来选择性地提取不同的目标成分。由于二氧化碳在常温常压下无毒、无害、可再生，它成为了理想的溶剂，特别是在食品和医药领域，避免了有机溶剂的残留问题。

 

　　二、基本构成

 

　　二氧化碳超临界萃取设备通常由以下几个主要部分组成：

 

　　1.二氧化碳气源

 

　　超临界萃取的第一步是供给足够的二氧化碳。通常，二氧化碳气源是通过液态二氧化碳气瓶或压缩二氧化碳气体供应系统来提供。二氧化碳气源的选择必须满足纯度要求，以避免杂质影响萃取效果。

 

　　2.压缩系统

 

　　二氧化碳必须被加压以达到超临界状态。压缩系统是设备的核心部分之一，其主要功能是将二氧化碳气体加压至超临界状态。压缩机需要提供稳定的高压，常见的工作压力一般在10MPa到50MPa之间，具体压力依赖于萃取物的性质及所需的萃取效果。

 

　　3.加热系统

 

　　除了加压外，温度的控制也至关重要。加热系统通过对二氧化碳进行加热，将其温度提高到临界点以上。超临界二氧化碳通常需要在31.1°C以上的温度和7.38MPa以上的压力下才能保持超临界状态，因此设备中的加热装置（例如电热器）必须能精确控制温度，确保二氧化碳在理想的超临界状态下进行萃取。

 

　　4.萃取塔（反应器）

 

　　萃取塔是二氧化碳超临界萃取设备的关键部分，通常呈垂直结构。物料（如植物原料）与超临界二氧化碳接触，在此过程中，目标物质被溶解并提取到二氧化碳中。萃取塔的设计通常考虑到物料的分布、二氧化碳的流动方式及萃取效率。

 

　　5.分离系统

 

　　一旦超临界二氧化碳通过物料并溶解了其中的有效成分，就需要通过分离系统将二氧化碳与萃取物分离。通常，分离系统采用压力释放或降温的方式，将二氧化碳从溶解物中分离出来。常见的分离设备包括分离器、回收器等。在降温或减压后，溶解在二氧化碳中的物质会从二氧化碳中析出，形成液体或固体。

 

　　6.二氧化碳回收系统

 

　　超临界二氧化碳在萃取过程中经过分离后通常不会被浪费。回收系统的作用是将经过分离的二氧化碳再度回收，并通过加压和加热处理，使其再次处于超临界状态。通过这种方式，可以大大节约二氧化碳的消耗，降低操作成本。

 

　　三、二氧化碳超临界萃取的优势与应用

 

　　超临界二氧化碳萃取技术具有众多优点。首先，二氧化碳本身无毒、无害且可回收利用，对环境友好，避免了传统溶剂在萃取过程中可能产生的污染。其次，超临界二氧化碳的溶解能力较强，能够高效地从物料中提取出有价值的成分，且萃取时间短、产物纯度高。

 

　　这种技术在食品行业中广泛应用，如植物油提取去除、香料萃取等。此外，在制药行业，超临界二氧化碳也用于天然药物的提取与活性成分的分离，极大地提高了萃取过程的安全性和效率。