超临界流体萃取技术应用

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1、超临界流体（supercritcalfluid,简称SCF）是指处于超过物质木身的临界温度和临界压力状态时的流体。超临界流体既具冇液体对溶质有较人溶解度的特点，又具有气体易于扩散和运动的特点。更重要的是，超临界流体的许多性质，如黏度、密度、扩散系数、溶剂化能力等，随温度和压力变化很大，因此对选择性的分离非常敏感。超临界流体萃取（supercriticalfluidextraction.简称SFE）是利用超临界流体具有特异增加的溶解能力而发展出來的化工分离新方法。它作为一种独特、高效和清洁的新型提取、分离手段，在食品工业、精细化工、医药工业，以及环境等领域已展现出良好的应用前景，成

2、为取代传统化学方法的首选。1超临界萃取技术的原理及特点1.1原理超临界萃取技术是近二三十年发展起来的一种新型分离技术，它综合了溶剂萃取和蒸馆的两种功能特点。其过程是在超临界状态下使超临界流体与待分离的物质在萃取罐中接触，通过改变体系的压力和温度，使具选择性地萃取具屮某一组分，经过一段时间以后，将萃取罐屮的超临界流体通过减压阀进入分离罐，通过温度或压力的变化，降低超临界流体的密度，使所萃取的物质与超临界流体进行分离，而超临界流体又可循环使用。1.2特点与一般液体相比，SFE的萃取速率和范围更为扩人，具有以下特点：（1）通过调节温度和压力可提取纯度较高的有效成分或脱出有害成分；（2）

3、选择适宜的溶剂（如C02）,可在较低温度或无氧环境下操作，分离、精制热敏性物质和易氧化物质；（3）SFE具有良好的渗透性和溶解性，能从固体或黏稠的原料中快速提取有效成分；（4）通过降低超临界流体的密度，容易使溶剂从产品中分离，无溶剂污染，且回收溶剂无相变过程，能耗低；（5）兼有萃取和蒸係的双重功效，可用于有相物的分离和精制；（6）同类物质（如有机同系物）按沸点升高顺序进入超临界相。2影响超临界流体萃取的因素2.1萃取压力的影响在萃取过程中，超临界流体（SCF）密度的变化直接影响萃取效果，萃取压力是影响超临界相密度的重要参数。例如，C02在温度37°C下，当压力由8MPa升到10M

4、Pa吋，其密度增加近1倍，压力的变化能显著提高SCF溶解物质的能力。根据萃取压力的变化，可将SCF分为3类:①高压时，SCF的溶解能力强，可最人限度地溶解所有成分；②低压临界区仅能提取易溶解的成分或除去有害成分；③中压区的选择萃取在高低压之间，可根据物料萃取的要求选择适宜的压力进行冇效萃取。压力增加到一定程度后，其溶解能力增加缓慢，这是由于高压下，超临界相密度随压力变化缓慢所致。另外,压力对萃取效果的影响还与溶质的性质有关。如采用C02萃取时，対于怪类和极性低的脂溶性有机化合物，在7-10MPa低压时即可进行，而对于包含疑基和氨基酸等极性功能基的有机化合物，则需提高萃取圧力，但对

5、于糖类和氨基酸等类极性更强的物质，在40MPa压力下仍难以实现。2.2萃取温度的影响温度对萃取效果的影响较为复杂。例如，对于C02在临界点附近的低压区，升高温度虽然可提高分离组分的挥发度和扩散能力，但不足以补充超临界C02的密度随温度升高而急剧下降所导致溶解能力的下降。如在压力10MPa下，CO2III37°C升温到61°C时，其密度减小1倍，结果导致溶解能力卜-降。此阶段称为“温度的负效应阶段”；在高压区，超临界CO2的密度人，可压缩性小，此时升高温度时的CO2密度降低较少，但却显著提高了待分离组分的蒸汽压和扩散系数，从而提髙了溶质的溶解能力，称为”温度正效应阶段”。对于不同组

6、分，温度效应的范围是不同的。2.3萃取时间和流量的影响SFE中，萃取剂流量一定时，萃取时间越长，收率越高。萃取刚开始时，由于溶剂与溶质未充分接触，收率较低。随着萃取时间的加长，传质达到某种程度，则萃取速率增人，直到达到最大Z后，由于待分离组分的减少，传质动力降低而使萃取速率降低。萃取剂的流量大小主要影响萃取时间。一般來说，收率一定时，流量越大，溶剂、溶质间的传热阻力越小，则萃取的速度越人，所需要的萃取时间越短，但萃取回收负荷人。从经济上考虑，应选择适宜的萃収时间和流量。3超临界萃取技术在食品方面的应用伴随着人类社会的进步，饮食文化的内涵不断丰富，人们对食品提出了营养性、方便性、功

7、能性等更高的要求，同时还越来越强调其安全性。我国食品工业应用超临界萃取技术已逐步由实验室研究走向产业化，超临界CO2萃取技术采用的萃取剂具冇无燃性、无化学反应、无毒、无污染、无致癌性、安全性高、操作工艺简单及省吋等优点，因此在食品工业屮越来越受到重视。超临界萃取主要在以下儿个方面应用广泛。3.1脱降咖啡因咖啡因是一种较强的屮枢神经系统兴奋剂，富含于咖啡豆和茶叶屮。许多人饮用咖啡或茶时,不喜欢咖啡因含虽:过高，而「L从植物中脱除下的咖啡因可药用，常作为药物屮的掺合剂。因此咖啡豆和茶