[科普中国]-超临界流体萃取

超临界流体萃取是一种新型萃取分离技术。它利用超临界流体，即处于温度高于临界温度、压力高于临界压力的热力学状态的流体作为萃取剂。从液体或固体中萃取出特定成分，以达到分离目的。

超临界流体萃取的特点是: 萃取剂在常压和室温下为气体，萃取后易与萃余相和萃取组分离; 在较低盈度下操作，特别适合于天然物质的分离; 可调节压力、温度和引人夹带剂等调整超界流体的溶解能力，并可通过逐渐密度交温度和压力把萃取组分引人到希望的产品中。1

基本原理超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术，简称SFE（supercritical fluid extraction）。在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当压力增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度（Tc）和临界压力（Pc），高于临界温度和临界压力，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。在临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取、分离单体。

超临界流体萃取是近代化工分离中出现的高新技术，SFE将传统的蒸馏和有机溶剂萃取结合一体，利用超临界CO2优良的溶剂力，将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。SFE使用超临界CO2对物料进行萃取。CO2是安全、无毒、廉价的液体，超临界CO2具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。

超临界流体萃取分离技术是利用超临界流体的溶解能力与其密度密切相关，通过改变压力或温度使超临界流体的密度大幅改变。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和相对分子质量大小不同的成分萃取出来。

临界流体超临界流体（Supercritical Fluid，SF）是处于临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上，介于气体和液体之间的流体。超临界流体具有气体和液体的双重特性。SF的密度和液体相近，粘度与气体相近，但扩散系数约比液体大100倍。由于溶解过程包含分子间的相互作用和扩散作用，因而SF对许多物质有很强的溶解能力。这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。而超临界流体萃取，就是利用超临界流体的这一强溶解能力特性，从动、植物中提取各种有效成份，再通过减压将其释放出来的过程。

超临界流体对物质进行溶解和分离的过程就叫超临界流体萃取。可作为SF的物质很多，如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨等，其中多选用CO2（临界温度接近室温，且无色、无毒、无味、不易然、化学惰性、价廉、易制成高纯度气体）。

优点用超临界萃取方法提取天然产物时，一般用CO2作萃取剂。这是因为：

a) 临界温度和临界压力低（Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)，操作条件温和，对有效成分的破坏少，因此特别适合于处理高沸点热敏性物质，如香精、香料、油脂、维生素等；

b)CO2可看作是与水相似的无毒、廉价的有机溶剂；

c)CO2在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不污染环境，且可避免产品的氧化：

d)CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金属，并且无有害溶剂的残留；

e）在超临界CO2萃取时，被萃取的物质通过降低压力，或升高温度即可析出，不必经过反复萃取操作，所以超临界CO2萃取流程简单。

因此超临界CO2萃取特别适合于对生物、食品、化妆品和药物等的提取和纯化。

夹带剂在超临界状态下，CO2具有选择性溶解。SFE-CO2对低分子、低极性、亲脂性、低沸点的成分如挥发油、烃、酯、内酯、醚，环氧化合物等表现出优异的溶解性，像天然植物与果实的香气成分。对具有极性基团(-OH，-COOH等）的化合物，极性基团愈多，就愈难萃取，故多元醇，多元酸及多羟基的芳香物质均难溶于超临界二氧化碳。对于分子量高的化合物，分子量越高，越难萃取，分子量超过500的高分子化合物也几乎不溶。而对于分子量较大和极性基团较多的中草药的有效成分的萃取，就需向有效成分和超临界二氧化碳组成的二元体系中加入第三组分，来改变原来有效成分的溶解度，在超临界液体萃取的研究中，通常将具有改变溶质溶解度的第三组分称为夹带剂（也有许多文献称夹带剂为亚临界组分）。一般地说，具有很好溶解性能的溶剂，也往往是很好的夹带剂，如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。

夹带剂的作用及原理由于CO2是非极性物质，单纯的SC-CO2只能萃取极性较低的亲脂性物质及低分子量的脂肪烃，如醇、醚、醛及内醋等物质。对于极性较大的亲水性分子，金属离子及相对分子量较大的物质萃取效果不够理想。1989年于恩平等介绍了关于超临界CO2萃取过程中使用夹带剂。即萃取时加入合适的夹带剂。如乙醇、甲醇、丙酮等。不仅改善和维持了萃取选择性，而且提高了难挥发性溶质和极性溶质的溶解度。由于夹带剂的使用，增强了SC-CO2的溶解力和选择性。夹带剂可以从两个方而影响溶质在SC-CO2中的溶解度和选择性，即CO2的密度和溶质与夹带剂分子间的相互作用。一般来说，夹带剂在使用中用量较少，对二氧化碳的密度影响不大。甚至还会降低SC-CO2的密度。而影响溶解度和选择性的决定因素就是夹带剂与溶质分子间的范德华力或夹带剂与溶质有特定的分子间作用，如氢键及其它各种作用力。例如，超临界CO2萃取重金属，重金属离子带有正电荷，具有很强的极性，使得重金属离子与SC-CO2之间的范德华力很弱，难以直接萃取。一般采取的方法是选择带有负电的夹带剂(此处也称金属配合剂），中和金属离子的正电荷，由于配合衍生效应的缘故，生成的中性配合物的极性已大大降低，再结合另一种极性夹带剂。增强其在SC-CO2中的溶解度，进行萃取。另外，在溶剂的临界点附近，溶质溶解度对温度、压力的变化最为敏感。加入夹带剂后，能使混合溶剂的临界点相应改变，更接近萃取温度。增强溶质溶解度对温度、压力的敏感程度，使被分离组分在操作压力不变的情况下，适当升温就可使溶解度大大降低，从循环气体中分离出来，以避免气体再次压缩的高能耗。

夹带剂在超临界CO2微乳液萃取技术中也起着非常重要的作用。超临界CO2微乳液是由合适的表面活性剂(SAA）溶解于SC-CO2中形成的。由于SC-CO2对大多数SAA的溶解力是有限的，使得超临界CO2微乳液的形成过程比较困难。加入夹带剂（多为含3－6个碳原子的醇）不仅可以增加SAA在SC-CO2中的溶解度，同时还可以作为助表面活性剂有利于超临界CO2微乳液的形成。超临界CO2微乳液萃取技术在生物活性物质和金属离子萃取方面取得了很大的成就，有着非常广阔的发展前景。

夹带剂的选择夹带剂的选择是一个比较复杂的过程，归纳起来可概括为以下几个方而：

⑴充分了解被萃取物的性质及所处环境。

被萃取物的性质包括分子结构、分子极性、分子量、分子体积和化学活性等。了解被萃取物所处环境也是非常必要的，它可以指导夹带剂的选择。例如：DHA分布于低极性的甘油脂、中极性的半乳糖酯和极性很大的磷脂中，且主要存在于极性脂质中，所以要提取其中DHA必须提取出各种极性的脂质成分，进而可以确定合适的夹带剂。

⑵综合夹带剂的性质（分子极性、分子结构、分子量、分子体积）和被萃取物性质及所处环境进行夹带剂的预选。

对酸、醇、酚、酯等被萃取物，可以选用含－OH、C=0基因的夹带剂；对极性较大的被萃取物，可选用极性较大的夹带剂。

⑶实验验证。

确定因素有夹带剂的夹带增大效应（以纯CO2萃取为参照）和夹带剂的选择性，统称为夹带剂的夹带效应。臧志清等在超临界CO2萃取红辣椒夹带剂的筛选研究中对此做了详细的介绍。

对于夹带剂的选择，还有必要掌握涉及萃取条件的相变化、相平衡情况。但这方而的实验测定比较困难，有关论文发表及介绍资料不多。另外，夹带剂在改善SC-CO2的溶解性的同时，也会削弱萃取系统的捕获作用，导致共萃物的增加，还可能会干扰分析测定，所以夹带剂的用量要小，一般不要超过5%mol。最后，超临界CO2萃取技术已广泛应用于生物、医药、食品等领域，因而夹带剂在这些领域中还须满足廉价、安全、符合医药食品卫生等要求。

夹带剂存在问题及发展方向夹带剂的引入给了超临界CO2萃取技术更广阔的应用，同时也带来了两个负而影响。这就是由于夹带剂的使用，增加了从萃取物中分离回收夹带剂的难度。而且由于使用了夹带剂，使得一些萃取物中有夹带剂的残留。这就失去了超临界CO2萃取没有溶剂残留的优点。工业上也增加了设计、研制和运行工艺方而的困难。针对这些有必要进一步地研究。由于对不同的萃取物，不同的萃取体系，夹带剂的种类、用量和作用都会有所不同，因此开发新型、容易与产物分离、无害的夹带剂，研究其作用机理乃是今后研究的方向之一。

特点

超临界流体技术在萃取和精馏过程中，作为常规分离方法的替代，有许多潜在的应用前景。其优势特点是：

⑴超临界萃取可以在接近室温（35～40℃）及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持着药用植物的有效成分，而且能把高沸点、低挥发性、易热解的物质在远低于其沸点温度下萃取出来；

⑵使用SFE是最干净的提取方法，由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留的溶剂物质，从而防止了提取过程中对人体有害物的存在和对环境的污染，保证了100%的纯天然性；

⑶萃取和分离合二为一，当饱和的溶解物的CO2流体进入分离器时，由于压力的下降或温度的变化，使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取的效率高而且能耗较少，提高了生产效率也降低了费用成本；

⑷CO2是一种不活泼的气体，萃取过程中不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒、安全性非常好；

⑸CO2气体价格便宜，纯度高，容易制取，且在生产中可以重复循环使用，从而有效地降低了成本；

⑹压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数，通过改变温度和压力达到萃取的目的，压力固定通过改变温度也同样可以将物质分离开来；反之，将温度固定，通过降低压力使萃取物分离，因此工艺简单容易掌握，而且萃取的速度快。

工艺流程将需要萃取的植物粉碎，称取约300—700g装入萃取器⑹中，用CO2反复冲洗设备以排除空气。操作时先打开阀⑿及气瓶阀门进气，再启动高压阀⑷升压，当压力升到预定压力时再调节减压阀⑼，调整好分离器⑺内的分离压力，然后打开放空阀⑽接转子流量计测流量通过调节各个阀门，使萃取压力、分离压力及萃取过程中通过CO2流量均稳定在所需操作条件，半闭阀门⑽，打开阀门⑾进行全循环流程操作，萃取过程中从放油阀⑻把萃取液提出。

总之，SFE技术基本工艺流程为：原料经除杂、粉碎或轧片等一系列预处理后装入萃取器中。系统冲入超临界流体并加压。物料在SCF作用下，可溶成分进入SCF相。流出萃取器的SCF相经减压、调温或吸附作用，可选择性地从SCF相分离出萃取物的各组分，SCF再经调温和压缩回到萃取器循环使用。SC—CO2萃取工艺流程由萃取和分离两大部分组成。在特定的温度和压力下，使原料同SC—CO2 流体充分接触，达到平衡后，再通过温度和压力的变化，使萃取物同溶剂SC—CO2分离，SC-CO2循环使用。整个工艺过程可以是连续的、半连续的或间歇的。

装置规模超临界流体萃取装置设计的总体要求是：

1）工作条件下安全可靠，能经受频繁开、关盖（萃取釜），抗疲劳性能好；

2）一般要求一个人操作，在10 min内就能完成萃取釜全膛的开启和关闭一个周期，密封性能好；

3）结构简单，便于制造，能长期连续使用（即能三班运转）；

4）设置安全联锁装置。高压泵有多种规格可供选择，三柱塞高压泵能较好地满足超临界CO2萃取产业化的要求。超临界CO2萃取装置宜以中小型较为实际。大型装置如单釜大于1 000 L规模的就不宜盲目上马。每套装置配置2～3个萃取釜效率会高一些。日本几家拥有超临界CO2萃取装置的公司，其中大部分是中小型装置，只有一家是大于1 000 L容积的。

总体上讲，SFE过程的主要设备是由高压萃取器、分离器、换热器、高压泵（压缩机）、储罐以及连接这些设备的管道、阀门和接头等构成。另外， 因控制和测量的需要， 还有数据采集、处理系统和控制系统。

影响因素萃取压力的影响萃取压力是SFE最重要的参数之一，萃取温度一定时，压力增大，流体密度增大，溶剂强度增强，溶剂的溶解度就增大。对于不同的物质，其萃取压力有很大的不同。

萃取温度的影响温度对超临界流体溶解能力影响比较复杂，在一定压力下，升高温度被萃取物挥发性增加，这样就增加了被萃取物在超临界气相中的浓度，从而使萃取量增大；但另一方面，温度升高，超临界流体密度降低，从而使化学组分溶解度减小，导致萃取数减少。因此，在选择萃取温度时要综合这两个因素考虑。

萃取颗粒大小粒度大小可影响提取回收率，减小样品粒度，可增加固体与溶剂的接触面积，从而使萃取速度提高。不过，粒度如过小、过细，不仅会严重堵塞筛孔，造成萃取器出口过滤网的堵塞。

CO2的流量CO2的流量的变化对超临界萃取有两个方面的影响。CO2的流量太大，会造成萃取器内CO2流速增加，CO2停留时间缩短，与被萃取物接触时间减少，不利于萃取率的提高。但另一方面，CO2的流量增加，可增大萃取过程的传质推动力，相应地增大传质系数，使传质速率加快，从而提高SFE的萃取能力。因此，合理选择CO2的流量在SFE中也相当重要。

夹带剂的选择对于极性较大的溶质，在超临界CO2中溶解较差，SFE很难萃取出来，但若加入一定的夹带剂，以改变溶剂的活性，在一定条件下，就可以萃取出来，而且萃取条件会更低，萃取率更高。常用的夹带剂有甲醇、氯仿等。夹带剂的种类可根据萃取组分的性质来选择，加入的量一般通过实验来确定。

应用自Hanay和Hogarth发现SFE原理以来以近百年了。从50年代开始进入实验阶段，如从石油中脱沥青等。70年代末，SFE技术在食品工业中应用日益广泛，其中从啤酒花中提取酒花精已经形成了生产规模。80年代以来，SFE技术广泛应用于香精和香辛料风味成分的提取（从玫瑰花、米兰花、菊花等提取天然花香剂；从薄荷、胡椒等提取香辛料；对绿茶、红茶进行全成分提取等）。

应用超临界萃取的特点决定了其应用范围十分广阔。如在医药工业中，可用于中草药有效成份的提取，热敏性生物制品药物的精制，及脂质类混合物的分离；在食品工业中，啤酒花的提取，色素的提取等；在香料工业中，天然及合成香料的精制；化学工业中混合物的分离等。具体应用可以分为以下几个方面：

在食品方面的应用传统的食用油提取方法是乙烷萃取法，但此法生产的食用油所含溶剂的量难以满足食品管理法的规定，美国采用超临界二氧化碳萃取法（SCFE）提取豆油获得成功，产品质量大幅度提高，且无污染问题。目前，已经可以用超临界二氧化碳从葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、棕榈、可可豆中提取油脂，且提出的油脂中含中性脂质，磷含量低，着色度低，无臭味。这种方法比传统的压榨法的回收率高，而且不存在溶剂法的溶剂分离问题。专家们认为这种方法可以使油脂提取工艺发生革命性的改进。

咖啡中含有的咖啡因，多饮对人体有害，因此必须从咖啡中除去。工业上传统的方法是用二氯乙烷来提取，但二氯乙烷不仅提取咖啡因，也提取掉咖啡中的芳香物质，而且残存的二氯乙烷不易除净，影响咖啡质量。西德Max-plank煤炭研究所的Zesst博士开发的从咖啡豆中用超临界二氧化碳萃取咖啡因的专题技术，现已由西德的Hag公司实现了工业化生产，并被世界各国普遍采用。这一技术的最大优点是取代了原来在产品中仍残留对人体有害的微量卤代烃溶剂，咖啡因的含量可从原来的1%左右降低至0.02%，而且CO2的良好的选择性可以保留咖啡中的芳香物质。

美国ADL公司最近开发了一个用SCFE技术提取酒精的方法，还开发了从油腻的快餐食品中除去过多的油脂，而不失其原有色香味及保有其外观和内部组织结构的技术，且已申请专利。

在医药保健品方面的应用西德Saarland大学的Stahl教授对许多药用植物采用SCFE法对其有效成分（如各种生物碱，芳香性及油性组分）实现了满意的分离。

在抗生素药品生产中，传统方法常使用丙酮、甲醇等有机溶剂，但要将溶剂完全除去，又不使药物变质非常困难，若采用SCFE法则完全可以符合要求。美国ADL公司从7种植物中萃取出了治疗癌症的有效成分，使其真正应用于临床。

许多学者认为摄取鱼油和ω-3脂肪酸有益于健康。这些脂类物质也可以从浮游植物中获得。这种途径获得的脂类物质不含胆固醇，J.K.Polak等人从藻类中萃取脂类物质获得成功，而且叶绿素不会被超临界CO2萃出，因而省去了传统溶剂萃取的漂白过程。

另外，用SCFE法从银杏叶中提取的银杏黄酮，从鱼的内脏，骨头等提取的多烯不饱和脂肪酸（DHA，EPA），从沙棘籽提取的沙棘油，从蛋黄中提取的卵磷脂等对心脑血管疾病具有独特的疗效。日本学者宫地洋等从药用植物蛇床子、桑白皮、甘草根、紫草、红花、月见草中提取了有效成分。

在中药方面的应用从药用植物中提取药效成分，是近五六年开始的。美国有超临界公司，德国有专利（3133032）CO2-SFE提取设备等。1998年3月底，来自中国大陆及香港20多个单位的60多位专家学者聚集厦门大学，探讨了中药现代化问题，特别超临界流体技术。东宇集团率先在全国制造完成自动化大型超临界机组，从而实现了超临界机组的远程监控及微机管理，并已在青岛安装完毕。目前中科院大连化学物理所、北京化工大学、北京中医药大学等研究CO2-SFE技术已经成熟。

根据研究开发实践，认为超临界流体萃取技术应用于中药提取分离及中药现代化，具有较大的潜力和可观前景。

在化工方面的应用A. 天然香精香料的提取

用SCFE法萃取香料不仅可以有效地提取芳香组分，而且还可以提高产品纯度，能保持其天然香味，如从桂花、茉莉花、菊花、梅花、米兰花、玫瑰花中提取花香精，从胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料，从芹菜籽、生姜、莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油，不仅可以用作调味香料，而且一些精油还具有较高的药用价值。啤酒花是啤酒酿造中不可缺少的添加物，具有独特的香气、清爽度和苦味。传统方法生产的啤酒花浸膏不含或仅含少量的香精油，破坏了啤酒的风味，而且残存的有机溶剂对人体有害。超临界萃取技术为酒花浸膏的生产开辟了广阔的前景。美国SKW公司从啤酒花中萃取啤酒花油，已形成生产规模。

B.天然色素的提取

目前国际上对天然色素的需求量逐年增加，主要用于食品加工、医药和化妆品，不少发达国家已经规定了不许使用合成色素的最后期限，在中国合成色素的禁用也势在必行。溶剂法生产的色素纯度差、有异味和溶剂残留，无法满足国际市场对高品质色素的需求。超临界萃取技术克服了以上这些缺点，目前用SCFE法提取天然色素（辣椒红色素）的技术已经成熟并达到国际先进水平。在美国超临界技术还用来制备液体燃料。以甲苯为萃取剂，在Pc=100atm，Tc=400-440℃条件下进行萃取，在SCF溶剂分子的扩散作用下，促进煤有机质发生深度的热分解，能使三分之一的有机质转化为液体产物。此外，从煤炭中还可以萃取硫等化工产品。美国最近研制成功用超临界二氧化碳既作反应剂又作萃取剂的新型乙酸制造工艺。俄罗斯、德国还把SCFE法用于油料脱沥青技术。

在农药残留分析中的应用农药残留分析包括对样品的提取、净化、浓缩、检测等步骤，其中提取和分离净化是分析的关键环节。传统的农药残留分析中，样品的前处理大多采用有机溶剂提取。溶剂提取存在许多缺点：一是溶剂浪费严重，对环境污染较大；二是费时，提取、净化过程繁琐；三是提取率低。目前国际上将超声波提取和索氏萃取两种方法列为首要的农药残留提取方法。但是这两种提取方法最大的缺点就是处理时间较长，因而影响了其推广应用。

超临界流体萃取技术在农药残留的提取中具有得天独厚的优势。根据众多学者的研究发现，样品前处理简单、萃取时间短、提取效率高、提取结果准确度高、重现性好等优点将会极大程度地推动其在农药残留分析中的应用。对于水分含量大的样品，只需在样品前处理过程中加入适量的干燥剂混匀即可；对于极性较大的物质，在萃取过程中加入一定量的改性剂或将流体的配比加以改变就可以实现有效萃取。每个样品一般从制样到完成约需要40 rain左右，大大地缩短了提取时间，是常规溶剂提取、索氏提取和超声波提取等方法所不能比拟的。前人研究还发现，超临界流体萃取的结果重现性和提取准确度远远好于其它方法。有关学者运用SFE技术来实现对杀虫剂结合残留的萃取。亦得到了比较满意的结果。尽管目前超临界流体萃取技术已经成为农药残留研究中的热点。但是还存在一些缺点。首先仪器价格昂贵是制约该技术推广应用的主要因子；其次就是常用仪器的限流管比较容易堵塞，当实验品的水分过大或提取物中有些成分粘度过高或聚合能力较强时，往往会将毛细管堵塞，严重时甚至使限流管报废，限制了对部分样品的提取；第三就是由于通常所使用的超临界流体是极性较弱的二氧化碳，对于极性较强物质的萃取不很理想，因此需要大量的实验来确定流体的种类及两种或三种以上流体的配比，同时还需要夹带剂的配合使用来成功实现对靶标物质的萃取。这些缺点基本上是技术上的弱点。比较容易改进。中国现在已经有很多厂家可以完成超临界萃取仪器的制造。

SFE 技术越来越多地和多种方法联用，在农药残留的应用研究中很有潜力，尤其在农药多残留分析中，能够显著地提高分析效率。有人将SFE和分析仪器GC、MS联用，对动物组织中的有机磷农药、氨基甲酸酯类农药进行分析，得到了很好的结果。Iancas等研究后认为，将SFE 与胶束毛细管电泳色谱(Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography）技术结合可以迅速有效地实现萃取，该分析方法将成为农药残留分析中的新型方法。

发展1、新技术

长期以来，对超临界流体萃取技术的产业化，主要是单纯超临界CO2的间隙式萃取，处理的物料也多以固体植物为主，得到的几乎都是粗提混合物。为了得到高纯度的产品，德国、日本、澳大利亚、意大利等国用于精制天然维生素-E、精油脱萜、提取高纯的不饱和脂肪酸等；法国用于从啤酒及葡萄酒中分离乙醇制备无醇啤酒及无醇葡萄酒。超临界多元流体和在超临界流体中添加夹带剂，具有从量变到质变的区别，具体体现在超临界多元流体的分步选择性萃取、重组萃取及精馏萃取新工艺，可用于复方中成药、民族药新制剂的加工，保健食品的加工，烟草深加工，茶叶深加工，海洋生物资源深加工。

2、反应工程

常用的有超临界水反应及超临界二氧化碳反应，水及二氧化碳均系对环境无污染的介质，超临界流体反应工程属于绿色产业的应用技术，宜于在21世纪的新兴产业中推广。

3、超临界多元流体反应精馏

超临界流体反应精馏系把反应与精馏工艺合而为一，其优越性是无庸置疑的，但仍受精馏自由度的约束较难实现产业化，有关的理、工科科技人员特着手研究开发超临界多元流体反应精馏，首选研究课题是用于对大宗的天然脂肪酸、单体香料及松节油等生物资源有机物的高压加氢、臭氧氧化、固体超强酸催化氧化及酶反应等，这一新工艺不仅可解决这些易燃易爆化学反应的安全性问题，还可提高产品质量，有望获得较佳经济回报。

4、超临界多元流体脱臭、灭菌、脱脂、膨化、着色与加香

超临界多元流体对动、植物产品的脱臭与灭菌保鲜，又能保存酶的生物活性，中国在自行研制的20立升萃取槽容积的超临界多元流体加工装置上，获得了实用性的科研成果，并又进一步在1300立升萃取槽容积的装置上验证了超临界多元流体可对蜂花粉脱脂、脱性激素、膨化（破壁）、均匀着色与加香，这一新工艺目前已可用于蜂花粉、灵芝孢子、茯苓、螺旋藻、蚂蚁、蜂蛹、蚕蛹、动物内脏等绿色保健食品的工业化生产，这是一个传统食品加工业难以抗拒的技术创新，具有巨大的发展谮力。

5 超临界流体在生物技术开发中的应用

A. 固定化酶的催化反应

超临界CO2是一种非极性反应溶剂，可代替脂溶性的有机溶剂，进行酶催化反应，脂溶性的反应物可溶于超临界CO2中，而酶则不溶解，并且有些酶的生物活性反而会有所提高，从而可提高反应速率，有利于产品的分离及精制。中国已在试验室研究开发了月桂酸丁酯、油酸香茅酯、油酸乙酯、油酸辛酯、油酸油酯、乙酸异戍酯等酯化反应技术。

B. 淀粉及纤维素的水解

淀粉及纤维素是地球上太阳光合作用的可再生生物资源，可用于生产能源、化学品、食品和药品，传统的工艺是发酵及水解，存在着转化率低、三废难治理、纤维素的水解腐蚀性强等难以克服的缺点，采用超临界水进行非催化转化则可彻底克服这些缺点。目前日本正进行产业化前期的技术开发，具有较强的技术竞争力。

6 超临界流体与宇宙科学、航天技术

从宏观角度考虑，地球核心、太阳核心、白矮星核心及天体黑洞源等均属于超临界流体，地球上发生的地震、火山爆发、太阳磁爆风及宙宇射线对地面通讯电磁波的干扰，这些人类无法抗拒的自然现象确和超临界流体相平衡相关。目前发现航天所需的固体火箭推进剂，推比力最大的是纳米级Al2O3，而制造这一纳米级材料的最佳工艺就是超临界多元流体水反应，其特点是粒度较细可接近分子粒度并且粒度均匀；隐形飞机的表面涂层较理想的是纳米级SiO2也可考虑用超临界多元流体水反应工艺制备。再者人类发射到宇宙空间的人造卫星、宇宙飞船以及从其它星球带回地面的一切标本，均需进行消毒灭菌及严密的清洗，最理想的消毒灭菌清洗剂，就是超临界多元流体。

7超临界流体与环保工程

最先用于环保工程的超临界流体技术，是采用大粒度的憎水性阳离子交换树脂，吸附污水中的有机氯、有机硫、有机磷、酚类、腈类、胺类、石油醚、苯、联苯、二苯醚等有毒物，吸附了有毒物的憎水性阳离子交换树脂，用超临界CO2流体进行萃取解吸再生，重复使用吸附脂，这一工艺的优点在于投资少并可回收污水中的有毒物产品，缺点是处理后的水质难以控制。采用超临界水氧化技术处理含有毒有机物污水，在很短时间内可把污水中99%以上的有机物氧化成H2O、CO2、N2及其他无害的无机盐产物，一步到位治理污水，缺点是硬件系统要经受高温高压的负荷及酸性、盐类物质对反应器内壁的腐蚀磨损，硬件系统投资较大，但可用于宇宙空间站上解决生活用水循环使用的难题。

8超临界流体与生命科学

人们发现强超高压水在零下18℃ 时不会结冰，这给生命科学家留下了许多想象的空间。目前更现实的是用超临界CO2处理人体骨骼及血液，可解决骨移植和输血安全性问题。再者是用超临界CO2循环处理人体血液，对血液进行脱脂、灭杀血液中的病毒及寄生虫卵，可用于治疗一些疑难重病及不治之症。此外在目前已掌握的超临界多元流体的应用技术，已可用于研制止痛止血手术刀，这也是很现实的。