超临界萃取技术在食品上的应用

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1、超临界萃取技术在食品上的应用超临界二氧化碳流体萃取技术在食品工业中的应用摘要文章综述了超临界二氧化碳流体萃取技术的特点并从饮品和酒类、油脂、多不饱和脂肪酸、天然色素和天然香料五个方面对其应用进行了介绍。同时对超临界CO2流体萃取技术前景进行了展望。关键词超临界二氧化碳流体萃取食品SupercriticalCarbonDioxideExtractionAbstract:ThispaperreviewstheresearchesonCO2supercriticalfluidextractionandi

2、tsapplicationinfiveaspects(containingdrinks,lipids,polyunsaturatedfattyacid,naturalpigmentandnaturalperfume).AtlastThispaperprospectsitsdevelopmentinthefuture.Keywords:CO2supercriticalfluid;extraction;food临界流体萃取(supercriticalfluidextraction,缩写SFE)是20世纪70年

3、代发展起来的一项提取分离技术.超临界流体(supercriticalfluid,简称SF)兼有气、液两者的特点,密度接近于液体,粘度和扩散系数接近于气体,它不仅具有与液体溶剂相当的溶解能力,而且具有优良的传质性能.目前,超临界流体应用较多的是CO2,其临界温度为31.265℃,临界压力为7.18MPa,临界条件容易达到.在超临界状态下,CO2流体的密度对温度和压力的变化十分敏感,其溶解能力与压力在一定范围内成比例,因而可以通过改变体系的温度和压力来使被提取物的溶解度发生变化,使其分离出来,从而达到分离提取的

4、目的.由于SFE-CO2是一种对环境友好的“绿色“化工技术[1],因而它已成为药用植物有效成分提取技术的发展趋势.鉴此,本文综述了近年来超临界CO2萃取技术(SFE-CO2)在食品工业中的应用研究.1超临界萃取原理当流体的温度和压力处于它的临界温度和压力以上时,称该流体处于超临界状态。图1是纯流体的典型压力-温度图。图中,AT表示气一固平衡的升华曲线BT表示液一固平衡的熔融曲线,CT表示气-液平衡的饱和液体的蒸气压曲线点T是气-液-固三相共存的三相点。按照相律,当纯物的气-液-固三相共存时,确定系统状态的

5、自由度为零,即每个纯物质都有它自己确定的三相点。将纯物质沿气-液饱和线升温,当达到图中点C时,气-液的分界面消失,体系的性质变得均一,不再分为气体和液体,称点C为临界点。与该点相对应的临界温度和压力分别称为临界温度Te和临界压力Pe。图中高于临界温度和临界压力的有阴影线的区域属于超临界流体状态。在这种状态下,它既不完全与一般气相相同,又不是液相,故称为超临界流体。超临界流体兼有气、液相的特点,它既有与气体相当的高渗透力和低黏度,又兼有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力。这种溶解能力能随体系参数的变化而连

6、续地改变,因而可以通过改变体系的沮度和压力,方便地调节组分的溶解度和萃取的选择性。利用上述特点,超临界二氧化碳萃取主要分为两类原理流程,即恒沮降压流程和恒压升温流程。前者萃取相经减压,后者萃取相经升沮,都使超临界流体丧失对溶质的溶解能力,达到分离溶质和回收溶剂的目的。溶剂经增压或降温后循环使用。适用于超临界流体萃取的溶剂有乙烯、二氧化碳、乙烷、丙烷、氮、正庚烷、甲苯等,工业上二氧化碳是常用的溶剂。其临界温度为31.5℃,临界压力38MPa。作为超临界萃取流体,它具有许多独到之处,例如临界点容易达到,一般情况

7、下不与被萃取物发生反应,无色、无味、无毒、无臭,使用安全,不易嫩,易去除,易回收,价廉,对环境不产生污染,有抑菌效果,因此,它在轻工、食品、医药等领域得到广泛应用。2影响SFE-CO2萃取效果的因素2.1压力萃取压力是SFE-CO2最重要的参数之一.在萃取温度一定时,当压力增大,流体的密度就会增大,其溶剂强度亦增强,因而溶剂的溶解能力就增大,萃取效率也就提高.对于不同的物质,根据其溶解性能所选择的最佳萃取压力有很大的不同.2.2温度温度对SFE-CO2溶解能力的影响比较复杂.随着萃取温度的增加,流体的扩散能

8、力加强,对溶质的溶解能力也相应增大,从而有利于萃取;但在另一方面,温度升高,杂质的溶解度也会增加,从而增加了分离纯化过程的难度,这反而有可能降低产品的收率[2].因此,在选择萃取温度时要综合考虑这2个方面.2.3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,提高萃取速度;但如果粒度过小,会堵塞筛孔,进而造成萃取器出口过滤网的堵塞.2.4CO2的流量CO2流量的变化对SFE有2个方面的