一、超臨界二氧化碳萃取設(shè)備工作原理

二氧化碳的臨界溫度為31.1℃，臨界壓力為7.38兆帕。當溫度與壓力同時超過這兩個臨界值時，二氧化碳進入超臨界狀態(tài)，成為一種介于氣態(tài)與液態(tài)之間的流體。此時它密度接近液體、粘度接近氣體、擴散系數(shù)遠高于普通液體，因此既能像氣體一樣快速滲透物料內(nèi)部，又能像液體一樣高效溶解目標成分。超臨界二氧化碳的溶解能力主要取決于其密度，而密度由壓力和溫度精確控制：壓力升高則溶解能力增強，壓力降低則減弱。

萃取完成后，溶有目標成分的超臨界二氧化碳進入分離釜，通過背壓閥快速降壓。壓力降至臨界點以下時，二氧化碳立即氣化，密度驟降，溶解能力幾乎完全喪失，目標成分便自動析出并沉積在分離釜底部。氣化后的二氧化碳經(jīng)制冷系統(tǒng)重新液化，可循環(huán)使用。整個過程在31至70攝氏度的低溫下完成，適合熱敏性物質(zhì)處理，且產(chǎn)品無溶劑殘留。

二、超臨界二氧化碳萃取設(shè)備包括什么

一套完整的超臨界二氧化碳萃取設(shè)備按功能分為若干系統(tǒng)。根據(jù)使用規(guī)模，分為研究分析型（萃取釜容積0.1至5升）和制備生產(chǎn)型（容積數(shù)十升至數(shù)千升）。

1、二氧化碳供應(yīng)與液化系統(tǒng)

二氧化碳鋼瓶：儲存原料氣態(tài)二氧化碳，兩瓶并聯(lián)使用，出口配有減壓閥和過濾器。

制冷機組：將氣態(tài)二氧化碳冷卻至零下5至0攝氏度，使其液化，采用壓縮機制冷。

低溫儲罐：儲存液化后的二氧化碳，保證高壓泵入口為液相，防止氣蝕，設(shè)有液位計。

2、高壓系統(tǒng)

高壓柱塞泵：將液態(tài)二氧化碳增壓至20至50兆帕，泵頭為不銹鋼材質(zhì)，配有變頻電機調(diào)節(jié)流量。

脈動阻尼器：安裝在泵出口，吸收壓力脈動，保持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。

安全閥：設(shè)置在泵出口管路，超壓時自動泄壓，設(shè)定值為最高工作壓力的1.1倍。

3、萃取系統(tǒng)

萃取釜：核心部件，316L不銹鋼制造，設(shè)計壓力30至50兆帕。釜內(nèi)裝有可拆卸物料籃，用于盛放固體原料。釜體外壁設(shè)有加熱夾套，內(nèi)通熱水維持萃取溫度。釜蓋采用快開式密封結(jié)構(gòu)，密封圈為聚四氟乙烯材質(zhì)。

預(yù)熱器：安裝在萃取釜入口前，將高壓二氧化碳提前加熱至萃取溫度。

4、分離系統(tǒng)

分離釜：通常設(shè)置一至兩級，設(shè)計壓力8至15兆帕。作用是將超臨界二氧化碳降壓，使目標成分析出。底部設(shè)有錐形收集口和排放閥。

背壓閥：安裝在分離釜出口管路，手動或氣動控制，精確調(diào)節(jié)分離壓力。

5、夾帶劑供應(yīng)系統(tǒng)

夾帶劑儲罐：儲存乙醇等夾帶劑，不銹鋼材質(zhì)。

夾帶劑高壓泵：將夾帶劑增壓后注入萃取釜入口管路，加入量一般為原料質(zhì)量的百分之五至百分之二十。

6、循環(huán)系統(tǒng)

冷凝器：將分離釜排出的氣態(tài)二氧化碳冷卻至零下5至0攝氏度，重新液化。

循環(huán)儲罐：儲存冷凝后的液態(tài)二氧化碳，供高壓泵再次吸入。

氣體流量計：監(jiān)測二氧化碳的瞬時流量和累計用量。

7、計算機控制系統(tǒng)

控制柜：內(nèi)置PLC工控機。

溫度傳感器：鉑電阻，安裝在萃取釜、分離釜等部位。

壓力傳感器：應(yīng)變片式，安裝在泵出口、萃取釜入口等位置。

觸摸屏：用于顯示參數(shù)、設(shè)定目標值、啟停設(shè)備，設(shè)有超壓報警、自動泄壓、超溫保護等安全功能。

8、輔助系統(tǒng)

空壓機：為氣動閥門提供壓縮空氣。

冷熱水循環(huán)機組：提供加熱夾套所需熱水和制冷機組所需冷卻水。

天車：用于吊裝萃取釜蓋和物料籃。

高壓管路與閥門：連接各設(shè)備的不銹鋼管路及截止閥、單向閥、排氣閥。

以上系統(tǒng)共同構(gòu)成超臨界二氧化碳萃取設(shè)備，其中萃取釜、高壓泵、分離釜和控制系統(tǒng)為必備核心部件。整套設(shè)備因長期在高壓下運行，對所有管路的耐壓性能和密封可靠性均有較高要求。