超临界流体萃取技术的综述.doc

超临界流体萃取技术的综述

院 系：安全与环境工程系
课程名称：生物产品分离纯化技术
专 业：绿色食品生产与检测
学 号：07121101029
姓 名：李建平

超临界流体萃取技术的综述
李建平
安全与环境工程系 绿色食品生产与检测 学号：07121101029
摘要:超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction)是近30年发展起来的一种新型分离技术，由于其具有操作方便、能耗低、无污染、分散能力高、制品纯度高、无溶剂残留等优点，被称为“绿色分离技术”。超临界CO2萃取技术主要应用于香料、食品和医药工业，对于一些用常规方法难以提取及纯化的物质，该方法更能显示其独特的优势。本论文介绍了超临界CO2萃取技术分离原理、主要优点及发展现状，分析该技术在应用中常遇到的问题，对其发展前景进行了展望。
关键词:超临界流体萃取技术；超临界CO2流体萃取；食品工业；应用；
前言:超临界流体萃取技术就是利用溶剂在超临界状态下的超群溶解物质的能力，溶解出人们希望的组分，而使得其他组分留在原物质中。最早将超临界CO2萃取技术应用于大规模生产的是美国通用食品公司，之后法、英、德等国也很快将该技术应用于大规模生产中。90年代初，中国开始了超临界萃取技术的产业化工作，发展速度很快。实现了超临界流体萃取技术从理论研究、中小水平向大规模 。产业化的转变，使中国在该领域的研究、应用已同国际接轨，在某些方面达到了国际领先水平。目前，超临界流体萃取已被广泛应用于从石油渣油中回收油品、从咖啡中提取咖啡因、从啤酒花中提取有效成分等工业中。可以作为超临界流体萃取剂的物质很多， 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，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。
一． 超临界流体萃取技术的概念
超临界流体萃取（SCFE）是一种新型的萃取分离技术。该技术是利用流体（溶剂）在临界点附近某一区域（超临界区）内，它与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且它对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的一项技术。

二． 超临界流体萃取技术的原理
在一定的温度（Tc＝31.3℃）和压强（Pc＝7.158MPa）以上时，CO2将处于超临界状态，这时CO2的物理性质既不完全与液态相似也不完全与气态相似，表现为：①具有与气态时相当渗透力和低的粘度；②具有与液态相近的密度和优良的溶解能力；③对溶质的溶解能力取决于密度的大小，压强或温度的微小改变会引起密度发生明显变化，从而导致溶解度发生变化。超临界CO2萃取技术的分离原理就是控制操作压力和温度，使CO2在超临界状态下从食品原料中萃取并携带出目标组分，然后解除超临界条件，CO2对目标组分的溶解能力立即消失，将目标组分释放出来，从而达到分离的目的。
超临界CO2流体萃取（SFE）分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
三． 超临界流体萃取技术的优点
（1）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。
（2）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溶媒，同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，是100%的纯天然；
（3）萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少，节约成本；
（4）CO2是一种不活泼的气体，萃取过程不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒，故安全性好；
（5）CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本；
（6）压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。
四． 超临界流体萃取技术的使用范围
（1）萃取速度高与液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取；
（2）在接近常温的条件下操作，能耗低于一般精馏发，适合于热敏性物质和易氧化物质的分离；
（3）传热速率快，温度易于控制；
（4）适合于挥发性物质的分离。
五．超临界流体萃取技术在工业上的应用举例
　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：
1.在食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、小麦胚芽品方面的应用　、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。
2.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。
超临界流体萃取技术应用于食品工业中已经日趋成熟，并在实践的过程中不断得到发展，使得这项技术不断改进，应用效果大大提升，从一开始的只能溶解低分子量，低级性物质，到夹带剂的应用，使得其溶解的能力和可溶解的物质大大增加。在未来，超临界流体萃取技术将会得到更加长远的发展以及更加广泛的应用。
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